manual de depuracion de aguas residuales 2 -...
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MANUAL PROPUESTO
El manual aquí propuesto fue elaborado por el autor a través de una adaptación de las
guías presentadas por Ibertec México S.A. de C.V. (2000) y por Soluziona Servicios
Profesionales, (s.f.), y en base a su propia experiencia laboral, considerando consultas
personales con trabajadores del área de operación, observando que es lo primordial que
se necesita conocer, el personal de nuevo ingreso en este departamento. A continuación
se presenta un esquema con las etapas por las cuales debe pasar el agua residual para
su depuración.
Torre de Enfriamiento
Área de Químicos
Tratamiento de Lodos
Lechos Mixtos
Agua Residual
Válvula Raíz
Cárcamo
Desarenadores/Desengrasadores
Tanque de Ajuste de pH
Filtros de Arena
Aireación
Clarificadores
Contacto de Cloro
Turbocirculador
Osmosis Inversa
Ciclo Agua Vapor
Figura 1. Diagrama de flujo del tratamiento de depuración de aguas residuales de
Unión Fenosa Hermosillo.
3.1. RECEPCIONES DE AGUAS RESIDUALES
Este proceso consta de tres etapas, válvula raíz, cárcamo y desarenadores
desengrasadores, en esta etapa se pretende eliminar aquellos materiales que puedan
obstruir las bombas y canalizaciones o bien interferir en el desarrollo de los procesos
posteriores, cuerpos voluminosos, trapos, palos, arenas, grasas y materiales similares,
que llegan flotando o en suspensión desde los colectores de entrada.
3.1.1. VÁLVULA RAÍZ
Es una válvula tipo compuerta, la cual su función es la de controlar el flujo que se desea
ingresar, esta válvula contiene un motor que es alimentado por celdas solares y recibe
una señal de frecuencia de radio para su apertura y cierre.
3.1.2. CÁRCAMO
En esta parte se recibe el agua procedente del drenaje de la colonia la Manga, esta agua
es conducida por gravedad hacia esta área donde el cárcamo esta dividido en 4
secciones
1. Área de recepción de agua.- ésta parte contiene una rejilla con un brazo
hidráulico para la limpieza de la misma, la finalidad de no permitir el paso de
sólidos que contenga el agua tales como bolsas, papel cartón, etc., la cual va
directa hacia un contenedor para su disposición final; el brazo hidráulico es
puesto en servicio una vez por turno.
2. Área de agua filtrada.- donde ésta agua es succionada por medio de bombas
para enviarlas para su depuración.
3. Área de bombas.- donde se encuentran 2 bombas una en servicio y otra en
stand-by.
4. Área de variadores e interruptores de los equipos.
3.1.3. DESARENADORES / DESENGRASADORES
Este proceso está constituido por dos equipos en forma circular, aireados mecánicamente
y con capacidad para dar tratamiento a un flujo de 200 m³/hr por cada uno.
Este equipo permite separar el agua cruda de las materias gruesas de las grasas y
aceites flotantes de una densidad superior a 2.65 gr/ml y de granulometría de 150 a 250
micras, con el fin de evitar que se produzcan sedimentos en los canales y conducciones
que provoquen atascamiento en las tuberías y accesorios de conducción subsecuentes.
Tiene una forma cónica en donde a media altura contiene tuberías de difusión de aire por
donde se inyecta aire para ayudar a la flotación de grasas y aceites, el cual provoca un
movimiento en espiral de abajo hacia arriba, favorecido por la sección transversal del
canal.
En la parte superior contiene una rastra fijada en un acondicionamiento central, que
permite barrer la superficie del equipo, arrastrando los flotantes hacia un contenedor de
grasas en donde se evacuan para su disposición final.
Aspectos a cuidar
• Verificar que el burbujeo sea homogéneo para su buen desempeño de la separación de grasas.
• Que el reductor de velocidad se encuentre engrasado, sin generar ruidos extraños, sin fugas de aceite.
• Verificar el nivel de los contenedores y reportar el nivel que tengan al cuarto de control para tomar las medidas preventivas para que llamar al contratista y los vacié para evitar su derramamiento y la contaminación de las áreas.
3.2. TRATAMIENTO BIOLOGICO
Este proceso consta de 3 etapas Aereación (Tanque de Lodos Activados), Clarificador y
Contacto de Cloro, en esta etapa se pretende eliminar los organismos vivos, y llevar a
cabo la clarificación del agua y su desinfección.
La Aireación y la Clarificación secundaria funcionan como un sistema continuo siendo la
primera una etapa de reacción y la segunda de sedimentación.
3.2.1. AEREACIÓN (Tanque de Lodos Activados) La Aireación es una operación fundamental en el proceso biológico; aquí es donde en
presencia de un lodo “activado” (Bacteria) se removerá el grueso de la Demanda
Biológica de Oxígeno (DBO) presente en el agua que se encuentra en proceso de
tratamiento y por consecuencia se tendrá una disminución en la Demanda Química de
Oxígeno (DQO).
Este tanque contendrá en su interior los lodos activados, el agua en tratamiento y la
corriente de recirculación del los clarificadores (siguiente etapa), a esta mezcla se le
denomina “Licor Mixto”.
En esta primera etapa el agua es distribuida en dos trenes de aireación (entendiéndose
como tren a un tanque) formados por dos tanques de concreto, con un volumen útil de
aireación de 2596 m³ por cada tanque, considerando la zona anóxica con un volumen útil
por tanque de 570 m³, cada tren tiene capacidad de tratamiento para 200 m³. En la zona
de anóxica cuenta con un agitador sumergible en cada tren de 10 HP para ayudar a la
homogenización y evitar depósitos en el fondo; en la zona de aireación contiene unos
difusores de burbuja distribuidos en el piso de cada tanque.
Aireación consta de dos etapas, una zona de anoxia y otra de aireación en estas etapas
es donde se lleva acabo la remoción de nitrógeno mediante nitrificación y desnitrificación
para alcanzar un valor de salida solicitado para el agua de las torres de enfriamiento. La
desnitrificación se lleva a cabo mediante la recirculación interna de 453 m³ que permite
retornar hacia la zona anóxica los nitratos producidos por oxidación del nitrógeno orgánico
y amoniacal, siendo después eliminados por la ausencia de oxígeno.
El oxígeno en la zona de aereación es suministrado a través de un arreglo de 2
sopladores centrífugos de 5 etapas, 480v uno en servicio y el otro en stand-by, en las
cuales contiene una serie de membranas para la homogenización del oxígeno.
Cuando el pH desciende por debajo de 7 debido al consumo de alcalinidad y la
eliminación de nitrógeno se le dosifica Sosa caustica (NaOH), debido a que es una
sustancia alcalina y ayuda a subir el pH.
Análisis que se llevan a cabo:
1 Índice Volumétrico de lodos (IVL): Se toma una muestra de 1lt. Es agitado para
homogenizar los lodos con el agua, es vaciado a un recipiente cónico donde se deja
reposar por 30 min, para que se asiente el lodo y se toma la lectura.
2 pH: Del recipiente donde se depositó la muestra para hacer el análisis de IVL, una
vez pasados unos 15 min se toma una muestra de agua, y se lleva hacia el sensor de
pH donde se le pone a la muestra el electrodo para que nos de la lectura del pH.
Aspectos a cuidar
• Verificar que en la zona anóxica que se vea recirculación de agua mediante el agitador.
• Verificar que el burbujeo sea homogéneo.
• Ver que no haya demasiado lodo flotante.
• pH de 7 – 7.5; pH por debajo del rango el agua se vuelve acida y por arriba del rango se vuelve alcalina.
• IVL de 200 – 250 en temporada de calor y 300 – 400 en invierno; IVL por debajo del rango hay demasiado lodo muerto y por encima del rango demasiada población.
• Oxígeno de 1 – 3 ppm.
NOTA: La toma de estas muestras para realizar el análisis del pH e IVL se realiza una vez
por turno o cuando el operador lo solicite.
3.2.2. CLARIFICADOR
El agua procedente de aireación, es conducida por gravedad a esta etapa, la cual está
formada al igual que aireación por dos trenes, es decir dos clarificadores de 22 m de
diámetro, cuya construcción está hecha de concreto armado, contiene a su vez un puente
radial de accionamiento periférico, donde las rastras de fondo están montadas sobre vigas
y suspendidas desde el puente radial soporte que gira sobre el eje del tanque.
El objetivo de esta etapa, es la de clarificar el agua y el de recuperar lodos más
balanceados en su zona central para posteriormente bombearlos al sistema de aireación,
tendiendo a su vez un arreglo para realizar un by-pass hacia la etapa de deshidratación
de lodos cuyo proceso se describe más adelante esto se lleva acabo dependiendo de las
condiciones de aireación.
La clarificación se lleva a cabo gracias a la floculación de los lodos que son retenidos
como una capa extendida, donde el agua fluye regular y uniformemente a través de esta
capa; después el agua es introducida en la base de la capa de lodos, vía una rastra fijada
con accionamiento central que permite un mezclado continuo y ayuda a retirar los lodos
flotantes por un tubo que conduce hacia un contenedor para su disposición final. El agua
al pasar a través de la capa de lodos, emerge clarificada en la sección superior de la
unidad, el floculo del lodo ya existente sirve para acelerar la formación y crecimiento de
flóculos más voluminosos y más densos, ayudando así a la aceleración de la
sedimentación y mejorando la clarificación.
Finalmente el agua clarificada se colecta en un vertedero periférico de cada uno de los
clarificadores, donde sale por la parte superior de los equipos para ser llevada por
gravedad a la siguiente etapa.
Aspectos a cuidar:
• Verificar que no haya demasiado lodo flotante de lo contrario es un indicativo de que hay que recircular más lodos ya sea hacia anoxia o al tanque de mezcla de lodos.
• Verificar que los hoyos de la corona de la periferia no estén obstruidos porque esto permitiría que aumentara el nivel del agua y, por consiguiente, el lodo flotante se desbordaría y pasaría a la siguientes etapas, lo cual llevaría
a un mayor consumo de químicos o agua de mala calidad para el fin de este proceso que es el ciclo agua vapor y el sistema de enfriamiento.
3.2.3. CONTACTO DE CLORO
Esta etapa está constituida de dos trenes cuya construcción es de concreto y su volumen
útil es de 200 m³, contiene 3 tanques de gas cloro uno en servicio y dos en stand-by, tiene
un diseño tipo laberinto para asegurarse un tiempo de contacto del gas cloro con el agua
sea de 30 min.
El objetivo de esta etapa es la desinfección del agua por medio de la eliminación de
enzimas y diastasas, indispensables para la vida de gérmenes, agentes patógenos y
microbianos.
El agua proveniente de los clarificadores es tratada con gas cloro Cl2 como reactivo
desinfectante el cual posee un poder oxidante remanente muy elevado, que favorece la
destrucción de las materias orgánicas. Esta agua hará un recorrido a través del laberinto
que durará 30 min para que se pueda llevar a cabo correctamente la desinfección, para
después ser depositada a un cárcamo de bombeo por medio de dos bombas una en
servicio y la otra en stand-by para poder ser enviada al siguiente proceso que es el Físico-
Químico y continuar con su depuración.
Análisis que se llevan a cabo:
Para realizarse los análisis requeridos de esta etapa se toman muestras en recipientes
obscuros de cada tren y uno del común (cárcamo).
1) Cloro libre:
a) Se toma una muestra de 25 ml.
b) Seleccionar en el instrumento de medición “Espectrofotómetro” HACH DR2800,
medición de cloro libre o seleccionar programa por número y seleccionar # 80 y
dar inicio.
c) Poner la muestra de 25 ml. en el área de medición del instrumento y poner en
cero.
d) Quitar muestra y dosificarle el reactivo de cloro libre agitar un poco para
homogenizar y colocar en área de medición del instrumento y dar en la opción de
medir.
2) Sólidos suspendidos:
a) Se selecciona el instrumento de medición “Espectrofotómetro” HACH DR2800,
medición de sólidos suspendidos o seleccionar programa por número y
seleccionar # 630 y dar inicio.
b) Dosificarle 50 ml de agua ultra pura al instrumento de medición HACH DR2800 y
poner en opción de cero.
c) Dosificarle 50 ml de la muestra tomada al instrumento de medición HACH DR2800
y poner opción de medir.
3) Dureza de Calcio:
a) Tomar 50 ml de la muestra y agregarle un agitador magnético.
b) Dosificarle 1 ml de hidróxido de potasio, dosificarle el reactivo de dureza de calcio.
c) Poner muestra en mesa magnética encenderla y poner encero el instrumento de
medición del cartucho EDTA HACH 14399-01.
d) Empezar a dosificar el cartucho hasta que la muestra tome un color azul claro, la
medición que indique el instrumento del cartucho EDTA multiplicarlo por 2 para
obtener el valor del análisis.
Aspectos a cuidar:
• Verificar que se esté dosificación del gas cloro en cada uno de los trenes (que salgan pequeñas burbujas).
• Cloro Libre de 0.5 a 1 ppm.
• Sólidos Suspendidos no mayores a 6 ppm.
• Dureza de calcio no mayor a 160 ppm.
• DQO 0 – 40 ppm.
NOTA: Para información más detalla sobre los procesos de análisis químicos ver “Manual de Métodos de Laboratorio para CCCH”.
3.3. TRATAMIENTO FISICO QUIMICO
Este proceso está dividido en 4 etapas, Turbocirculador, Tanque de ajuste de pH, Filtros
de Arena y Tanque de Almacén de agua filtrada, en el proceso de Tratamiento Físico
Químico se pretende eliminar las durezas y la retención de partículas gruesas
suspendidas en el agua (consultar capitulo 3.6 para conocer los aspectos de los químicos
que se utilizan en esta etapa del proceso).
3.3.1. TURBOCIRCULADOR
Esta etapa está constituida de un equipo cilíndrico de concreto armado de fondo cónico
de 11 m de diámetro, que cuenta con una zona central de mezcla y reacción equipada
con una hélice de diseño especial y un faldón de repartición (entendiéndose como faldón
placa de pvc adherida a la hélice que ayuda a la homogenización del agua) para favorecer
el cambio de velocidad del agua cruda y pasar por la zona de clarificación.
La finalidad del turbocirculador es la de eliminar la dureza, olores y las impurezas
orgánicas del agua cruda mediante el proceso de clarificación y descarbonatación. El
proceso de clarificación se da por medio de la coagulación, floculación y sedimentación de
la turbiedad del agua.
En la salida de la etapa anterior se le dosifica sulfato férrico, con la finalidad de ayudar a
la floculación de los sólidos suspendidos; en la parte inferior del turbocirculador es por
donde también se le es dosificado un polímero aniónico para formar coágulos que por
gravedad se sedimentan y son eliminados como lodos mediante purga por medio de dos
bombas de tornillo, para después ser enviados al tanque de mezcla de lodos.
Para ayudar a la precipitación de la dureza de calcio y magnesio es necesario asegurar
un adecuado nivel de alcalinidad por lo tanto será necesario añadirle cal (lechada de cal),
la cual por ser un reactivo alcalino tiene un efecto secundario que es el aumento del pH.
Este equipo tiene la ventaja de contar con una recirculación interna de lodos, mediante
una hélice central los lodos preformados son conducidos hacia una zona de mezcla y
reacción teniéndose de esta forma una mayor eficiencia en la formación de flóculos y un
ahorro de químicos.
El agua clarificada se colecta en la parte superior del equipo a través de un colector
periférico equipado con vertedores de donde serán conducidos por gravedad hacia el
Tanque de Ajuste de pH (siguiente etapa), antes de ser enviado a la siguiente etapa se le
dosifica acido sulfúrico (H2SO4) para bajar el pH a 7.
Análisis que se llevan a cabo:
1 IVL (Índice Volumétrico de Lodos):
a) Se toma una muestra de 1 lt dentro de la corona del turbocirculador.
b) Es agitado para homogenizar.
c) La muestra es vaciado a un recipiente cónico donde se deja reposar por 10
min para que se asiente el lodo y se toma la lectura.
2 pH: se toma una muestra de la periferia y se lleva hacia el sensor de pH donde se
le pone a la muestra el electrodo para que nos de la lectura del pH.
3 Turbidez:
a) Se toma una muestra de 25 ml en un bote de vidrio con tapa.
b) Se limpia el frasco para que no tenga suciedad y este completamente seco.
c) Colocar muestra en área de medición del instrumento y se le da a la opción de
medir.
d) El instrumento de medición nos arroja la lectura directamente sin necesidad de
realizar algún cálculo.
4 Dureza de calcio: Para realizar este análisis, se utiliza el mismo procedimiento
explicado en la etapa anterior de contacto de cloro.
Aspectos a cuidar:
• IVL <150
• Turbidez 1 a 3 ppm
• pH de 10 a 10.5
• Dureza de calcio no mayor a 140 ppm Nota; si el pH es menor a 10 el agua se vuelve más alcalina y no permite que se lleve a cabo la descarbonatación y si el pH es mayor que 10.5 el agua se vuelve
alcalina y no permite que los flóculos decanten y por consiguiente aumenta la dureza. 3.3.2. TANQUE DE AJUSTE DE pH
Esta etapa está constituida de dos partes, el área hacia filtración para el ciclo agua vapor
y el área hacia torre de enfriamiento del condensador; la cual está construida de concreto
con un volumen útil de 100 m³.
La finalidad de esta etapa es la de realizar un ajuste de pH mediante la adición de acido
sulfúrico (H2SO4), asegurando una mezcla con ayuda de una agitación mecánica. El agua
procedente de la etapa anterior llega con un pH de 7 adecuado para la siguiente parte del
proceso que es osmosis inversa cuyo proceso será explicado más adelante, pero el agua
para la torre de enfriamiento se necesita un pH de ≤ 4 debido a la adición de químicos que
se le adhieren a la torre de enfriamiento y debido a la constante evaporación del agua
hacen que el pH aumente por lo cual es necesario mandarlo bajo para tener un pH de 7.
Aspectos a Cuidar:
• Verificar que se esté dosificando el acido sulfúrico (H2SO4).
• Que esté trabajando el agitador.
3.3.3. FILTROS DE ARENA
Esta etapa está constituida por un proceso de doble filtración en profundidad a través de
filtros de acero al carbón verticales con tapas toriesféricas y de cuerpo cilíndrico verticales
con lecho filtrante de arena sílica. Consta de dos etapas de filtración cada etapa está
constituida por tres filtros, los cuales tratan la totalidad del flujo; la primera etapa de
filtración tiene como medio filtrante arena de 1.35 mm y la segunda etapa contiene arena
fina de 0.65 mm de granulometría, en un volumen útil de 945 m³, para satisfacer los
requerimientos de agua de 700 m³ para Protección contra Incendios (PCI) u Osmosis
Inversa.
La finalidad de esta etapa es la de retener las partículas gruesas suspendidas en el agua
tratada o para retener coágulos o componentes de lodo de la coagulación o de los
procesos de ablandamiento.
Por medio de dos bombas centrifugas horizontales, es suministrada el agua a esta etapa,
la cual entra por la parte superior de los tres filtros de la primera etapa, pasa a través de
la arena sílica donde son retenidas las partículas gruesas y el agua filtrada sale por la
parte inferior de los filtros, donde el agua es enviada hacia la segunda etapa y el proceso
de filtrado es el mismo que la etapa anterior, pero aquí el agua es enviada al tanque de
agua filtrada o hacia osmosis inversa etapas que serán explicadas posteriormente.
La operación de retrolavado de cada uno de los filtros, esta se lleva a cabo por medio de
una alimentación a contra flujo de aire que permite el esponjamiento del lecho filtrante
ayudando a desprender la capa de sólidos comprimidos. Después una segunda fase de
flujo de agua a contra flujo recoge las materias desprendidas y las evacua del filtro,
permitiendo que el lecho filtrante este limpio para comenzar de nuevo un ciclo de
filtración.
El agua sucia producto del lavado de los filtros, se conducirá directamente hacia el
Tanque de Agua Recuperada etapa que será explicada posteriormente
La operación de servicio y retrolavado de esta etapa se hace en forma automática
controlada a través del cuarto de control, mediante la apertura y cierre de válvulas
mariposa de operación automática.
Aspectos a cuidar:
• Verificar que la válvula de aporte a filtros se encuentre abierta.
• Verificar que el aporte de aire se encuentre a 10 psi.
• Verificar que no tengan algún descargo los equipos.
• Para enviar el flujo de agua hacia osmosis verificar que el nivel del tanque de agua filtrada se encuentre arriba del 70% de su capacidad.
3.3.4. TANQUE DE AGUA FILTRADA
Este tanque es de acero al carbón y con recubrimiento interior anticorrosivo con una
capacidad de almacenamiento de 945 m³.
Parte del agua filtrada procedente de la etapa anterior es conducida hacia este tanque
que se utiliza para satisfacer los requerimientos de agua de protección contra incendio,
para el lavado de filtros de arena, venturis (se utiliza para la mezcla del gas cloro con el
flujo de agua en el contacto de cloro), equipo de espesamiento y deshidratación de lodos.
El nivel mínimo de agua que debe tener el tanque es del 70% por debajo de este nivel es
necesario poner en servicio los filtros de arena para poder recuperar el nivel. La
verificación de nivel es llevada por un sensor ultrasónico la cual manda la señal por bajo
nivel a cuarto de control desde donde ponen en servicio los filtros de arena de ser
necesario
3.4. DESMINERALIZACION
Esta parte del proceso está dividida en 4 partes Osmosis Inversa, Tanque de
Almacenamiento de Agua Osmasada (entendiéndose como el agua que ha pasado por el
tratamiento de osmosis inversa), Lechos Mixtos y Tanque de Almacenamiento de Agua
Desmineralizada; El objetivo de esta etapa es el de reducir la salinidad y el contenido de
otras sustancias contaminantes que van disueltas en ella, para poner en servicio osmosis
es necesario el tener en servicio filtros de arena para el aporte de agua hacia esta etapa.
3.4.1. OSMOSIS INVERSA
Osmosis inversa está constituida por dos bancos de membranas de alto rechazo de
poliamidas la cual puede ser puesta en servicio en serie o paralelo dependiendo del
requerimiento del nivel del tanque de agua osmosada que se explicará un poco más
adelante.
El proceso de tratamiento de agua filtrada se conduce por un cabezal que la conduce a
los filtros cartucho de polipropileno que consta de dos etapas (anterior mente conectadas
en paralelo) la cual la primer etapa con tiene cartuchos con porosidad de 5 micras y la
segunda de 1 micra.
La manera en que trabajan las membranas es, se le aplica presión al agua que contienen
sales u otros contaminantes para que pueda pasar por la membrana sintética
semipermeable. Debido a que las membranas no contienen poros, el agua tiene que
disolverse en la membrana y pasar por difusión a través de esta. Al permear el agua
queda altamente pura; la tasa de recuperación del sistema es del 75% por lo que cada
banco está diseñado para tratar 33.3 m³/h y obtener un permeado de 25 m³/h.
Existen 5 principales factores que afectan a una membrana de Osmosis Inversa y que se
deben tomar en cuenta:
• La presión: si es excesiva tiende a deformar a la membrana, lo que causa que sea
menos porosa, provocando a su vez un decremento en el flujo del producto.
• La hidrólisis: es un ataque químico por cambio de pH y temperatura; esto ocurre
cuando la temperatura es alta y el pH está por debajo de 3 o por arriba de 8.
• Las bacterias: esto daña irreversiblemente a la capa de rechazo de sales de la
membrana y permite el paso relativamente libre de sales e impurezas.
• Los oxidantes: estos a la larga dañan a las membranas; la oxidación por cloro es la
más común, por esto el nivel de cloro se deberá tratar de reducir a cero.
• La dureza: es uno de los problemas más comunes. Los iones de calcio y magnesio
tienden a depositarse en las membranas, los cuales tapan la superficie de estas,
ocasionando a que bajen los niveles de producción del equipo.
Puesta en Servicio en Serie:
Una vez que el agua ha pasado por los filtros cartuchos es extraída el total del flujo por
una bomba la cual en el trayecto tiene un medidor de flujo la cual permite ver el flujo que
debe de ser de 33.3 m³/hrs; antes de abrir la válvula de aporte a los bancos de osmosis,
es necesario abrir primero la válvula de by-pass, después se va abriendo poco a poco la
válvula de aporte y se va cerrando la de by-pass.
El agua llega a la primer etapa del banco 421 que consta de 5 tubos por un arreglo que se
llevó a cabo, donde se unificaron la etapa 1 y 3 donde el agua permeada es conducida al
tanque de limpieza y la de rechazo pasa a la etapa 2 (consta de 3 tubos), en esta etapa el
agua permeada también es conducida al tanque de limpieza y la de rechazo es conducida
a tanque de agua neutra.
Del tanque de limpieza es extraída el agua por la bomba 411 donde se utiliza el mismo
método para aporte a la primera etapa del banco 411 (consta de 3 tubos) donde el agua
de permeada es conducida al tanque de agua osmosada y el agua de rechazo pasa a la
etapa 2 (consta de 3 tubos) donde de igual manera el agua permeada es conducida al
tanque de agua osmosada y la de rechazo pasa a la etapa 3 (consta de 2 tubos) donde de
igual manera el agua permeada es conducida al tanque de agua osmosada y el agua de
rechazo es enviada hacia la torre de enfriamiento.
Puesta en Servicio en Paralelo
Osmosis Inversa se pone en servicio en paralelo, cuando hay niveles críticos, el nivel del
tanque de agua osmosada debido al alto consumo de Agua debido a diferentes factores:
Ejemplo: cuando se pone en Servicio el High Foggin el cual consume casi el 70% del nivel
del Tanque de Agua Desmineralizada (proceso que será explicado posteriormente) el cual
es alimentado del tanque de agua osmosada, debido a que es necesario un rápido nivel
del tanque es cuando se pone en servicio osmosis en paralelo.
Los filtros cartucho de polipropileno son a lineados en paralelo para la alimentación, una
vez que el agua a pasado por estos filtros es extraída por dos bombas la 421 y 411 los
cuales en el trayecto tiene un medidor de flujo el cual permite ver el flujo que debe de ser
de 33.3 m³/hrs; antes de abrir la válvula de aporte a los bancos de osmosis, es necesario
abrir primero la válvula de by-pass, después se va abriendo poco a poco la válvula de
aporte y se va cerrando la de by-pass.
El agua llega a la primera etapa de los bancos 421 y 411 simultáneamente donde el agua
de la primera etapa, donde recordemos que el banco 421 tiene el arreglo de la unificación
de las etapas 1 y 3 la cual consta de 5 membranas y donde el banco 411 no contienen
este arreglo y la primera etapa consta de 3 membranas; el agua permeada es conducida
al tanque de agua osmosada y el agua de rechazo pasa a la siguiente etapa, donde de
igual manera el agua permeada es conducida al tanque de agua osmosada y la de
rechazo pasa a la etapa 3 (consta de 2 tubos) esto para el banco 411, debido a que el
banco 421 ya no contiene otra etapa más, el agua de rechazo es enviada hacia la torre de
enfriamiento y el agua del banco 411, de igual manera el agua permeada es conducida al
tanque de agua osmosada y el agua de rechazo es enviada hacia la torre de enfriamiento.
La diferencia entre la puesta en servicio en serie y en paralelo es la calidad del agua
debido a que cuando es puesta en serie hay doble filtración, la conductividad es baja,
reduce las sales contenidas y reduce el consumo de los Lechos Mixtos etapa que será
explicada posteriormente; pero produce el 50% de su diseño original.
Análisis que se llevan a cabo:
1. pH: se toma una muestra de la periferia y se lleva hacia el sensor de pH donde se
le pone a la muestra el electrodo para que nos de la lectura del pH.
2. Turbidez:
a) Se toma una muestra de 25 ml en un bote de vidrio con tapa.
b) Se limpia el frasco para que no tenga suciedad y este completamente seco.
c) Colocar muestra en área de medición del instrumento y se le da a la opción de
medir.
d) El instrumento de medición nos arroja la lectura directamente sin necesidad de
realizar algún cálculo.
3. Cloro libre:
a) Se toma una muestra de 25 ml.
b) Seleccionar en el instrumento de medición “Espectrofotómetro” HACH DR2800,
medición de cloro libre o seleccionar programa por número y seleccionar # 80 y
dar inicio.
c) Poner la muestra de 25 ml. en el área de medición del instrumento y poner en
cero.
d) Quitar muestra y dosificarle el reactivo de cloro libre agitar un poco para
homogenizar y colocar en área de medición del instrumento y dar en la opción de
medir.
Aspectos a cuidar:
• pH de 7 – 7.5
• Turbidez < 1
• Cloro libre < 0.1
• Conductividad en Serie < 12 y en Paralelo < 35
3.4.2. TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE OSMOSIS INVERSA
Son dos tanques fabricados de acero al carbón y con recubrimiento interior anticorrosivo,
con una capacidad de almacenamiento de 2000 m³ por cada tanque.
Estos tanques están diseñados para abastecer a los Lechos Mixtos etapa que será
explicada posteriormente; pero también están dispuestos para alimentar a la torre de
enfriamiento en caso de ser necesario.
El nivel mínimo de agua que deben tener los tanques es del 70% por debajo de este nivel
es necesario poner en servicio osmosis inversa para poder recuperar el nivel. La
verificación de nivel es llevada por un sensor ultrasónico la cual manda la señal por bajo
nivel a cuarto de control.
3.4.3. LECHOS MIXTOS
Lechos Mixtos esta constituidos por dos bancos de acero al carbón verticales con tapas
toriesféricas y de cuerpo cilíndrico verticales los cuales producen 70 m³ de agua
desmineralizada y se les denomina lechos mixtos debido a que en su interior en lugar de
existir una resina única, se tienen tres resinas diferentes, una de ellas del tipo catiónico,
otra del tipo inerte o neutro y finalmente una del tipo aniónico.
Aun con la aplicación de todos los procesos anteriores el agua contiene aun restos de
impurezas de dureza y otras sales, especialmente el sodio. Como se necesita agua de
alta calidad es necesario eliminar esas sales residuales; para ello se acude a la
desmineralización total por intercambio iónico.
La finalidad de este sistema es la de pulir la calidad de agua proveniente de osmosis
inversa, la cual se hace llegar por medio de bombas centrifugadoras que succionan de los
tanques de agua osmosada.
El resultado de la mezcla íntima de las resinas, es un efecto múltiple de intercambio
iónico; este proceso, en esencia, consiste en sustituir en una disolución uno o varios de
sus iones por otros que forman parte del agente cambiador. La disolución sede sus iones
a este y el ion intercambiador cede los suyos en cantidad equivalente a la disolución.
Puesta en servicio de Lechos Mixtos:
Es necesario primero verificar que las bombas se encuentren energizadas y alineadas
(abiertas) las válvulas de succión y descarga.
Verificar que se encuentre alineada la válvula de aporte a lechos mixtos, abrir la válvula
de dren, alinear el sensor de conductividad y cerrar la válvula de descarga de los lechos
mixtos; una vez que el sensor de conductividad nos de una lectura menor a 0.01 ppm, se
alinea la válvula de descarga de los lechos mixtos que van hacia los tanques de agua
desmineralizada.
Regeneración de Lechos Mixtos:
Con el fin de mantener una calidad de agua perfecta durante todo el tiempo de operación,
se ha seleccionado que cada 36 hrs de servicio el lecho mixto se regenere.
Para realizar la regeneración se separan hidráulicamente las dos resinas por diferente
densidad. La resina aniónica (mas ligera), se coloca en la parte superior y la resina
catiónica en la parte inferior.
La resina aniónica se regenera con sosa cáustica (NaOH) y la resina catiónica con un
ácido fuerte (H2SO4). El exceso del regenerante se vierte al tanque de neutralización de
pH. Se enjuagan separadamente cada lecho. Finalmente se mezclan íntimamente con
aire comprimido, vaciando previamente el aparato en forma parcial.
3.4.4. TANQUE DE AGUA DESMINERALIZADA
El tanque de agua desmineralizada es de construcción metálica tipo atornillable con
recubrimiento interior, con una capacidad de almacenamiento de 1000 m³.
La finalidad de este tanque es el de alimentar por medio de dos bombas, una en servicio y
la otra en stand-by, al ciclo agua vapor de planta de energía a un flujo de 37 m³/hr.
3.5. TRATAMIENTO DE LODOS
La reducción del volumen de lodos es una prioridad en este sistema de depuración de
aguas residuales, debido a que en esta etapa los lodos son enviados a confinamiento por
medio de una empresa de la localidad; para esto se emplea un sistema de deshidratación
de lodos, el cual consta de tres etapas, rejilla espesadora, tanque de mezcla de lodos y
filtro banda.
El lodo producido en el sistema de biológico (clarificadores) tiene una concentración del
orden de 10 Kg/m³, por lo que este lodo requiere de un tratamiento de espesamiento para
poder mezclarlo con el lodo generado en el sistema físico químico (Turbocirculador) el
cual tiene una concentración entre 70 y 80 Kg/m³.
3.5.1. REJILLA ESPESADORA
Es una rejilla de espesamiento de 3 m de ancho, es colocado sobre el sitio de entrega de
lodo, procedente del proceso biológico, la cual está montada sobre una plataforma de
apoyo en la parte superior del tanque de mezcla de lodos. El lodo floculado previamente
con un polímero catiónico es introducido sobre una reja horizontal, la cual es rascada
permanentemente por unas paletas de plástico que están montadas sobre un juego de
cadenas accionadas por un engrane. El sistema de raspadores evita la acumulación a lo
largo de la trayectoria de espesamiento. Conforme el lodo se va moviendo a lo largo de la
rejilla, su nivel de concentración aumenta; idealmente, cuando el lodo alcanza el final de
la reja, no contiene agua libre.
El control de espesamiento se efectúa con el ajuste de velocidad de flujo de la bomba de
lodos y la velocidad de las paletas de plástico, de esta manera es posible obtener las
concentraciones deseadas del lodo espesado.
La rejilla es lavada periódicamente por un conjunto de espreas instaladas sobre una
rampa de pulverización de agua a presión. Este lavado se hace sin necesidad de detener
la operación de espesamiento.
El agente floculante es introducido a través de un mezclador estático localizado corriente
debajo de la bomba de lodos.
La rejilla permite la eliminación directa de bajas concentraciones del exceso de lodos
biológicos, la cual está diseñada para recibir lodos con concentraciones variables de 5 a
20 Kg/m³ y manejar cargas volumétricas elevadas de hasta 30m³/hr por metro de rejilla
asegurando así, la entrega de lodo a concentraciones del orden de 50 a 60 Kg/m³, aún
cuando el lodo tenga una baja concentración de sólidos.
Puesta en servicio:
• Hay que verificar que se encuentre alineada (abierta) la válvula de aporte de
polímero catiónico.
• Abrir un 10% la válvula de descarga de lodos, esto debido al flujo manejado por la
tubería de by-pass de lodos y la capacidad de tratamiento de los lodos.
• Verificar que se encuentre abiertas las válvulas de aporte de agua y aire.
• Poner en automático el control de encendido de la rejilla de espesamiento.
• Avisar al operador de sala de control que ponga en servicio la rejilla de
espesamiento.
3.5.2. TANQUE DE MEZCLA DE LODOS
Los lodos producidos en el tratamiento físico químico y los lodos producidos en el
tratamiento biológico son depositados en este tanque de concreto el cual tiene una
capacidad de almacenamiento de 130 m³.
Este tanque cuenta con un agitador vertical de velocidad variable el cual es utilizado para
homogenizar los lodos procedentes de ambos procesos; una vez recirculados los lodos
del proceso biológico y que el tanque de mezcla de lodos se encuentre arriba del 70% de
su capacidad se le deja 2 hrs reposar para que se asienten los lodos y poder realizarle un
sifón, este con la finalidad de extraer toda el agua posible.
Realización de sifón:
Para realizar el sifón es necesario que la tubería se encuentre con agua y, la apertura de
una válvula manual que se encuentra en el tanque de agua filtrada; en caso de que la
tubería no se encuentre con agua, el sifón no se podrá llevar a cabo, para lo cual es
necesario poner en servicio la bombas para el hidroneumático, para el llenado de agua,
una vez pasados 5 min se pone fuera de servicio el hidroneumático y se abre la válvula
manual y se extrae el agua del tanque de mezcla de lodos, no hay un tiempo en
específico para la duración del sifón, por lo cual se deja de realizar el sifón cuando se deja
de extraer agua limpia y empieza a salir agua color obscura, esto es indicio de que se
está empezando a extraer lodos del tanque.
3.5.3. FILTRO BANDA
Del tanque de mezcla de lodos, por medio de dos bombas tipo tornillo una en servicio y la
otra en stand-by, son extraídos los lodos hacia la etapa de deshidratación de los lodos.
Para esta operación se diseñó un equipo denominado filtro banda, el cual tiene una
capacidad de deshidratar lodos a 13,590 Kg.MS/día aproximadamente.
Los lodos provenientes del tanque de mezcla de lodos, son acondicionados con la adición
de un polímero catiónico, el cual se inyecta en la descarga de las bombas de alimentación
al filtro banda. Esta adición permite la formación de un floculo voluminoso fácilmente
separable del agua intersticial.
El lodo mezclado, es alimentado por la base del floculador del filtro banda equipado con
un agitador de velocidad variable, una vez floculado con el polímero, se vuelca
directamente al modulo de presión que forma una zona de escurrimiento por gravedad.
La operación fundamental para llevar a cabo la filtración del lodo, es la presión que se
aplica sobre las bandas filtrantes para obtener una torta de lodo deshidratado con un
índice de sequedad lo más elevado posible.
En esta primera etapa del trayecto, los lodos son repartidos por los peines y el primer
rodillo en una capa homogénea, al mismo tiempo se asegura un primer compactado. Esta
disposición asegura una evacuación del agua contenida en los lodos.
Más adelante los lodos se introducen por una entrada ajustable en forma de cuña y
quedan atrapados entre una tela superior y una tela inferior, que aseguran una primera
compresión progresiva hasta comprimirse el lodo debido a la tensión de las telas
montadas sobre un tambor perforado que recibe el agua removida.
Las dos telas pasan seguidamente por una serie de rodillos, donde sus pequeños
diámetros permiten aumentar la presión de secado y al mismo tiempo se asegura un
efecto que rompe la estructura de los lodos, abriendo canales de drenaje en la torta y
mejorando la deshidratación final.
A la salida, las dos telas se separan y la trota es desprendida por dos cuchillas. La
alineación de las dos telas está asegurada por dos rodillos con desplazamiento angular
controlados por pistones accionados con sensores neumáticos.
El lavado de las telas está asegurado permanentemente por medio de agua a presión
inyectada por medio de espreas.
Los lodos deshidratados son descargados sobre una banda transportadora de lodos, y
finalmente son captados en unos contenedores para su disposición final.
El aumento de lodos fisco químicos debido a la precipitación de la sílice y magnesio, que
mezclado con los biológicos, obtienen un producto final con un contenido de sólidos
volátiles del orden el 20%. Esta mezcla puede considerarse aceptable para uno de los
criterios de reducción de volátiles, partiendo de la base de que los lodos biológicos al
origen tienen una concentración inicial del 74%. Por su bajo contenido de materia volátil,
si estos biosólidos volátiles será inferior al índice de la Norma Ecológica.
Puesta en servicio:
• Poner en servicio los rodamientos de las telas.
• Poner en servicio las bandas transportadoras de lodos hacia los contenedores.
• Abrir válvula de aire y válvula de aporte agua.
• Esperar 2 min para remojar las telas antes de poner en servicio la bomba tipo
tornillo para la dosificación de lodos.
• Poner es servicio la dosificación de polímero catiónico.
• Un vez terminado el proceso de deshidratación, antes de detener las telas y las
bandas transportadoras, es necesario limpiar las telas por medio de lavado con
una manguera, esto para quitar el lodo que se haya quedado impregnado y
asegurando la durabilidad del equipo.
3.5.4. TANQUE RECEPTOR DE FILTRADOS
El agua sucia procedente de lavado de filtros, es conducida directamente a este tanque
de captación de filtrados, donde también son recibidas las corrientes procedentes del
lavado del filtro banda y del sifón realizado en el tanque de mezcla de lodos, para
posteriormente enviarlos al inicio del inicio del sistema de tratamiento (Tratamiento
Biológico
3.6. AREA DE QUIMICOS
Esta área está destinada a la preparación de químicos necesarios para realizar el proceso
de depuración de aguas residuales tales como el polímero aniónico, el polímero catiónico,
la lechada de Cal; así como la recepción y almacenamiento de químicos como sulfato
férrico, acido sulfúrico y la sosa caustica.
3.6.1. POLIMERO ANIONICO
Este polímero es utilizado para la coagulación de los sólidos en la salida del contacto de
cloro y a su vez en la entrada hacia el turbocirculador.
Para este polímero se cuenta con dos tanques de preparación, con un volumen útil de
capacidad de 750 lts para un tiempo de autonomía de 12 hrs cada uno, son de forma
cilíndrica vertical y fondo plano, equipado con interruptor de nivel, agitador para la
homogenización y dos bombas dosificadoras una en servicio y otra en stand-by.
Para la preparación del polímero aniónico es necesario el llenado del tanque del polímero
y agregarle el contenido de un recipiente con la medida correcta que es aproximadamente
1.5 kg y dejarlo agitándose 2 hrs para que se homogenice el polímero con el agua.
Aspectos a cuidar:
• Verificar una vez por turno que las bombas estén dosificando correctamente el polímero aniónico esto se lleva a cabo por medio de una formula y el llenado una probeta de 500 ml y se toma el tiempo de vaciado de la probeta.
X = ((3600 * 0.5)/tiempo)) Esto da la dosificación de litros por hora.
3.6.2. POLIMERO CATIONICO
Este polímero se utiliza para la coagulación de los lodos en la rejilla espesadora y en el
filtro banda.
Para este polímero se cuenta con un tanque de almacenamiento de acero inoxidable con
una capacidad útil de 10 m³, está equipado con interruptor de nivel.
Para la preparación del polímero catiónico es necesario tener el tanque de agua y
depositarle un saco de 25 kg y se deja agitándose 2 hrs para que se homogenice el
polímero con el agua.
3.6.3. LECHADA DE CAL
La lechada de cal se utiliza para la descarbonatación y la decantación de los coágulos
formados en el turbocirculador; este proceso consiste en eliminar la dureza del agua,
constituida por los bicarbonatos, el cual elimina parcialmente los iones de calcio y
magnesio.
El sistema de dosificación de carbonato de sodio (lechada de cal) está integrado por:
• Silo de almacenamiento de cal, está construido en acero al carbón con capacidad
de almacenamiento de 50 m³, con autonomía para 15 días, con fondo cónico con
pendiente de 60°, equipada con vibrador electromagnético, válvula rotatoria para
dosificación de carbonato con capacidad de 50 – 100 kg/hr.
• Tanque de preparación para la lechada de cal, está construido en acero al carbón,
con un volumen útil de capacidad de 10 m³ para un tiempo de autonomía de 30
min, es de forma cilíndrico vertical con fondo plano, equipado con interruptor de
nivel, agitador de preparación y bombas dosificadoras de lechada de cal.
Aspectos a cuidar:
• Verificar que la dosificación de la cal hacia el tanque de preparación de lechada de cal sea constante.
3.6.4. SULFATO FERRICO
El sulfato férrico se utiliza como coagulante en el turbocirculador para que con ayuda de la
lechada de cal los sólidos que contiene el agua puedan de cantar con mayor facilidad y no
queden suspendidos en el agua y afecten a procesos superiores; y en los filtros de arena
sirve también como coagulante para crear grumos más grandes y poder ser retenidos en
los filtros de arena.
El tanque de almacenamiento para la solución comercial de sulfato férrico, está construido
en FVR, con un volumen útil de capacidad de 25 m³, para un tiempo de autonomía de 10
días, el cual es de forma cilíndrico vertical con tapa superior y fondo plano, equipado con
interruptor de nivel, cuatro bombas dosificadoras dos para el turbocirculador y dos para
los filtros de arena, estando siempre en servicio una para cada tratamiento y las otras dos
en stand-by.
Aspectos a cuidar:
• Verificar una vez por turno que las bombas estén dosificando correctamente el sulfato férrico esto se lleva a cabo por medio de una formula y el llenado una probeta de 60 ml y se toma el tiempo de vaciado de la probeta.
X = ((3600 * 0.06)/tiempo)) Esto da la dosificación de litros por hora.
3.6.5. ACIDO SULFURICO
El acido sulfúrico se utiliza en la salida del turbocirculador para bajar el pH de 10.5 a 7
este pH necesario para que no afecte a las membranas de osmosis (explicado
anteriormente), en el tanque de ajuste de pH para reducirlo de 7 a 4 esto para el agua de
aporte a la torre de enfriamiento y se utiliza para la regeneración del resina catiónica en
los lechos mixtos.
El tanque de almacenamiento del acido sulfúrico, está construido en acero al carbón, con
un volumen útil de capacidad de 10 m³ para un tiempo de autonomía de 15 días, de forma
cilíndrico vertical, con tapa superior y fondo plano, equipado con desecador, vasija de
decantación, indicador de nivel visual, interruptor de nivel, cuatro bombas dosificadoras,
dos para el tanque de ajuste de pH y dos para la regeneración del resina catiónica de los
lechos mixtos, estando siempre en servicio una para cada tratamiento y las otras dos en
stand-by.
3.6.6. SOSA CAUSTICA (NaOH)
La sosa se utiliza para la regeneración de la resina aniónica en los lechos mixtos. El
tanque de almacenamiento de la sosa, está construido en acero al carbón con un volumen
de capacidad útil de 15 m³, para un tiempo de autonomía de 15 días, el cual es de forma
cilíndrico vertical, con tapa superior y fondo plano, equipado con eliminador de CO2, vasija
de decantación, indicador de nivel visual, interruptor de nivel, resistencia eléctrica de
calentamiento y dos bombas dosificadoras, una en servicio y la otra en stand-by.