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REMOCION DE SOLIDOS GRUESOS ESTACIONES DE REJAS Y DESARENADORES 1. CONCEPTO Las operaciones utilizadas para el tratamiento de aguas residuales en las cuales los cambios llegan a través o son traídos por fuerzas físicas son conocidas como operaciones unitarias físicas. Debido a que las operaciones unitarias físicas fueron derivadas desde observaciones del mundo físico, ellas son el primer método de tratamiento a ser usado. En la actualidad las operaciones unitarias físicas están en la mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales. Se presente un esquema Las operaciones unitarias más comúnmente empleadas en el tratamiento de aguas residuales incluyen: 1) Rejas 2) Reducción de sólidos minerales (trituración, desarenación) 3) Homogenización de flujo 4) Mezcla y floculación 5) Sedimentación 1

Remocion de Solidos Gruesos

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Page 1: Remocion de Solidos Gruesos

REMOCION DE SOLIDOS GRUESOS

ESTACIONES DE REJAS Y DESARENADORES

1. CONCEPTO

Las operaciones utilizadas para el tratamiento de aguas residuales en las cuales los cambios llegan a través o son traídos por fuerzas físicas son conocidas como operaciones unitarias físicas. Debido a que las operaciones unitarias físicas fueron derivadas desde observaciones del mundo físico, ellas son el primer método de tratamiento a ser usado. En la actualidad las operaciones unitarias físicas están en la mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales. Se presente un esquema

Las operaciones unitarias más comúnmente empleadas en el tratamiento de aguas residuales incluyen:

1) Rejas 2) Reducción de sólidos minerales (trituración, desarenación)3) Homogenización de flujo4) Mezcla y floculación5) Sedimentación6) Sedimentación de alta velocidad7) Flotación8) Transferencia de oxígeno9) Aireación10) Volatilización y stripping de compuestos orgánicos volátiles

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Una de las primeras operaciones unitarias que se usa para el tratamiento preliminar de las aguas residuales, es la remoción de sólidos gruesos, sólidos suspendidos y flotantes.

En el afluente a la estación depuradora se encuentran residuos sólidos que provienen de la utilización inadecuada de las instalaciones de alcantarillado, tanto en el ámbito doméstico como industrial y, debido también al arrastre de material mineral producido por las aguas lluvias que ingresan al sistema de alcantarillado, es necesario la instalación de dispositivos de retención o de trituración de estos materiales, antes de su ingreso a la estación de bombeo o a la estación depuradora.

Esta operación es realizada generalmente por rejas y/o tamices, convenientemente dispuestas de modo que permitan la retención y la posterior remoción del material

1.1 Finalidad

La remoción o transformación de los sólidos tiene como finalidad:

Protección de los sistemas de transporte (bombas, tuberías, piezas especiales)

Protección de los dispositivos de tratamiento

Protección de los cuerpos receptores (estética)

Aumento de la eficiencia de la desinfección

1.2 Características

Los dispositivos de remoción de sólidos están constituidos por –dispositivos de retención o transformación y – dispositivos de remoción

1.2.1 Dispositivos de retención

Rejas o cribas: Generalmente están formados por barras metálicas paralelas e igualmente espaciadas, perpendiculares o inclinadas, de modo de permitir el flujo normal de las aguas residuales, evitando en lo posible la generación de pérdidas de carga mayores.

El material retenido es de naturaleza variable, pudiendo enumerar lo siguiente:

Papel Estopa Trapos Productos de higiene femenina Cáscaras de frutas Restos de vegetales Pedazos de madera Tapones de botellas Latas Materiales plásticos Cepillos y otros objetos tales como cadáveres de animales

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Las rejas disminuyen el volumen del material flotante, mejoran el aspecto estético y se recomienda mantener la estación de rejas fuera de la vista del público

La clasificación general de los tamices se representa en el siguiente croquis:

Dependiendo del espaciamiento entre los barrotes, lo que a su vez está relacionado con el tamaño de los sólidos que se pretende remover, las rejas se clasifican en:

CLASIFICACION ESPACIAMIENTO a (mm)REJAS GRUESAS 40 – 100REJAS MEDIAS 20 – 40REJAS FINAS 10 – 20REJAS ROTATIVAS MUY FINAS 0.25 – 2.5

Por otro lado y de acuerdo a la forma en que se realice la limpieza del material retenido, las rejas se clasifican en dos tipos: Manual y Mecánica. Normalmente se trata de mecanizar esta limpieza, pero en pequeñas instalaciones es posible el uso de limpieza manual.

De acuerdo a esta característica, se tienen las siguientes características:

CARACTERISTICA LIMPIEZA MANUAL LIMPIEZA MECANICATamaño de la reja:Ancho (mm)Profundidad (mm)Espacio libre (mm)

5 – 1525 – 7525 – 50

5 – 1525 – 7515 – 75

Angulo con la vertical 30 – 45 0 – 30Velocidad de aproximación (m/s) 0.3 – 0.6 0.6 – 1.0Pérdida de carga (mm) 150 150

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Adicionalmente se ha propuesto una clasificación de las rejas en función de las dimensiones de los elementos metálicos disponibles en el mercado

REJAS GRUESAS REJAS MEDIAS REJAS FINAS0.95 X 5.00 (cm)0.95 x 6.351.27 x 3.811.27 x 5.00

0.79 x 5.00 (cm)0.95 x 3.810.95 x 5.00

0.64 x 3.81 (cm)0.79 x 3.810.95 x 3.81

1.2.2 Dispositivos de remoción y otras características

Como se mencionó, la recolección de los materiales se puede hacer manual o mecánicamente, en ambos casos debe implementarse un sistema que permita una evacuación rápida del mencionado material.

Cantidad del material retenido: Una práctica común es considerar un valor de 0.040 litros de material retenido / metro cúbico de agua residual, sin embargo es necesario señalar que la cantidad de material retenido varía, dependiendo del tipo de reja, de su espaciamiento, del tipo de alcantarillado y de la población aportante. En Sao Paulo se propone de 0.010 a 0.025 l/m3

Como referencia adicional se presentan algunos valores que han sido generados en USA

o En rejas de 25 mm de espaciamiento: 0.015 l/m3 de agua residualo Según Schroepfer:

Abertura (mm) cantidad l/m320 0.03825 0.02335 0.01240 0.009

o WPCF: 0.0035 a 0.0375 l/m3

Naturaleza del material retenido: Humedad: 70 – 90 % de aguaPeso: 0.7 – 1 Kg/l

o Acondicionamiento del material retenido:

Se recomienda que el material una vez retirado de la estación de rejas, deba ser sometido a un lavado, a un proceso de escurrido y de ser necesario realizar la adición de sustancias químicas con el objeto de eliminar olores y evitar la proliferación de insectos, normalmente se emplea óxido de calcio.

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o Destino del material retenido: Normalmente se utiliza uno de los siguientes caminos:

- Incineración- Relleno sanitario- Trituración o desmenuzado y recirculación a la planta de tratamiento

1.3 Diseño

o Velocidad: se recomienda a través de las barras limpias, velocidad mínima de 0.40 m/s y máxima de 0.75 m/s

o Dimensionamiento:

Área útil =

S = Au ; S = Au /

Si = E (eficiencia), se tiene S =

Siendo: S = área total o sección de flujo aguas arriba a= apertura entre barras t = espesor de las barras Au = área útil

VALORES DE E (Eficiencia)ESPESOR (t) a = 1.91 cm. a = 5.54 cm a= 3.18 cm

0.64 0.75 0.800 0.834

0.79 0.73 0.768 0.803

0.95 0.677 0.728 0.770

1.11 0.632 0.696 0.741

1.27 0.600 0.677 0.715

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o Pérdida de carga: Es función de la forma de las barras, de la altura de velocidad del flujo entre las barras y del grado de taponamiento.Para el dimensionamiento de la estación de rejas se admite hasta un 50% de taponamientoPara determinar la pérdida de carga se puede emplear las siguientes expresiones:

Metcalf & Eddy U2 – V2

hf = 1/c x c = 0.7 2 g

U: velocidad a través de las barras, se recomienda entre 0,5 a 0,75 m/s

V: velocidad aguas arriba de las rejas

V = U x E

Es necesario verificar la pérdida de carga para el caso de un 50% de obstrucción de la reja, considerando un valor de U' = 2U

Kirshmer

h = K( )4/3 Sen β

h = K( )4/3 hv x Sen β

Siendo β, el ángulo que forma la reja con la horizontal

h, la pérdida, en m

a, apertura entre barras, en m

t, espesor de las barras, en m

K, factor de forma

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o Aspecto general de la estación de rejas

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Ejemplo:

Determinar la pérdida de carga a través de una reja, bajo las siguientes condiciones

Q = 200 l/s

β= 50°

a = 2.5 cm

t = 2 cm (circular)

V = 0.6 m/s

Se aplicará el criterio de Kirshmer h = K( )4/3 hv x Sen β

Para φ = 2 cm (t), el factor de forma K = 1.79

h = 1.79 ( )4/3 0,62/2x 9.8 x Sen 50 = 0.02 cm.

Por norma se debe considerar una pérdida de 15 cm.

El área del canal = = 0.34 m2

Si se tiene que el ancho del canal es de 0.80 m, la altura del agua en el canal de rejas será:

H = = 0.43, que con el factor de seguridad se tomará H = 0.60 m

La longitud de la reja será: LR = = 0.80 m

Número de barras: n x 2 + (n + 1) x 2.5 = 80

n = 18 unidades

Se debe comprobar el incremento de la pérdida de carga cuando la reja se tapona en un 50%

V = 0.6 m/s y se toma U = 0.9 m/s como velocidad a través de las barras limpias

El área útil Au = = 0.34 m2

U2 – V2

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hf = 1/0.7 x = 1.143 ( 0.92 – 0.62)/2 x 9.8 = 0.033 2 g

Con 50% de obstrucción y considerando un valor de c= 0.6

hf = 1/0.6 x [(2 x 0.9)2 – 0.62]/2 x 9.8 = 0.24 m

Material que llega a la PTAR de Ucubamba luego del primer aguacero después de un periodo prolongado de estiaje (Diciembre del 2010)

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Page 11: Remocion de Solidos Gruesos

Rejas

mecánicas. PTAR Brasilia

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Page 12: Remocion de Solidos Gruesos

Rejas circulares. Planta de tratamiento primario. Salvador de Bahía. Brasil

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Page 13: Remocion de Solidos Gruesos

Rejas de limpieza manual en pequeñas PTAR

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