diseño de Rejas para un planta de tratamiento de aguas residuales

PRETRATAMIENTO Ing. Alejandro Moreno Oscanoa

OBJETIVO Los tratamientos preliminares son destinados a preparar las aguas residuales para que puedan recibir un tratamiento, sin perjudicar a los equipos mecánicos y sin obstruir tuberías ni causar depósitos permanentes en tanques.

TIPOS Tamizado (rejas)  Desmenuzado.  Desengrasado.  Homogenizado.  Desarenado.  Militamices 

TAMIZADO – CAMARA DE REJAS

EN QUE CONSISTE LA UNIDAD? Son dispositivos constituidos por barras metálicas paralelas e igualmente espaciadas, estas pueden ser rectas o curvadas, su finalidad es retener sólidos gruesos, de dimensiones relativamente grandes, que estén en suspensión o flotantes.  Materiales retenidos: papel, trapos, cascaras, toallas higiénicas, madera, animales, plásticos, etc.  Empleo: proteger bombas, equipos de aireación, válvulas, tuberías. 

OBJETIVO DE PRETRATAMIENTO Proteger estructuras aguas abajo contra materiales de gran tamaño que podrían crear obstrucciones en algunas de las unidades de tratamiento.  Separar y remover materiales grandes trasladados con el agua cruda que podrían afectar negativamente la eficiencia de los procedimientos de tratamiento posteriores o hacer más dificultosa su implementación. 

ASPECTOS A CONSIDERAR 1.

2. 3.

4.

5.

Grado de remoción de residuos requerida, considerando los efectos potenciales en los procesos aguas abajo. Salud y seguridad de los trabajadores. Olor potencial Requerimientos en el manejo, transporte y disposición de residuos. Opciones de disposición.

TIPO DE REJAS 

Limpieza manual.   



Limpieza mecanizada.   



Se recomienda aplicación en pequeñas plantas de tratamiento de aguas residuales. Cantidad de residuos moderada a baja. En plantas de rejas mecánicas automáticas, se utilizan en el canal de bypass. Utilización en plantas grandes, grandes cantidades de residuos. Mayor capacidad de remoción de residuos. Reducen problemas de operación y mantenimiento.

Militamices

ABERTURA DE BARRAS Tradicionalmente: 5 a 50 mm.  Menor a 6 mm: cierta eliminación DBO y SS.  El espaciamiento depende del objetivo del pre tratamiento. 

ABERTURA DE BARRAS Clasificación

Tamaño de la abertura

Función

Comentario

Rejas gruesas

38 a 150 mm

Eliminar objetos grandes Primera línea de protección. para proteger el equipo Utilizada a menudo delante de otras rejas.

Rejas medianas

6 a 38 mm

Eliminas sólidos que pueden interferir con otros procesos en la planta

Usado tradicionalmente para el tamizado en aguas residuales previo al tratamiento

Rejas finas

1 a 6mm

Elimina sólidos pequeños algo de DBO y algunas bacterias

Usado como tratamiento de primera etapa o en vez de sedimentación.

Militamices

0.2 a 1.5 mm

Elimina sólidos muy pequeños, también un 30% de bacterias y de DBO

Puede ser utilizado para tratamiento primario o para pulido de efluente secundario

Microtamiz

0.01 a 0.3 mm

Elimina pequeñas partículas de materia

Usado para pulir efluentes secundarios

ABERTURA DE BARRAS Las rejas gruesas son instaladas aguas arriba de bombas de gran capacidad, turbinas, etc. A veces preceden a rejas más finas. No antes de bombas de tornillo.  Imhoff (Alemania): 40 a 50 mm para no retener mucha materia fecal.  Rejas finas: problemas de O&M. Mecanizadas.  Mili tamices: Se pueden obviar desarenadores  Desventaja Militamices: Mayor volumen de sólidos que debe procesarse y desecharse. 

ABERTURA DE BARRAS Instalaciones de limpieza manual: 30 a45º con la horizontal.  Instalaciones mecanizadas: 60 a 90º con la horizontal. Usualmente 75º.  Desagues al mar: rejas medias y militamices. 

DIMENSIONES DE LAS BARRAS Parámetro

Unidad

Método de limpieza Manual

Mecánico

Tamaño de barra Ancho Profundidad

mm mm

5-15 25-38

5-15 25-38

Espaciamiento entre barras

Mm

25-50

15-75

º

30-45

0-30

Velocidad de aproximación Máximo Mínimo

m/s m/s

0.3-0.6

0.6-1.0 0.3-0.5

Pérdida de carga admisible

mm

150

150-600

Pendiente con la vertical

Fuente: Metcalf and Eddy

CANTIDAD DE MATERIAL RETENIDO Condiciones locales.  Costumbre de la población.  Época del año.  Diseño de las rejas (abertura) 

CANTIDAD DE MATERIAL RETENIDO Producción de residuos según abertura entre barras Volumen producido (l/m3)

0,15

0,1

0,05

0

1

7

13

19

25

32

38

Abertura del tamiz

44

51

57

63

CANTIDAD DE MATERIAL RETENIDO EE.UU: 0.015-0.030 L/m3 de agua residual, para una abertura de 25 mm.  Sao Paolo: 0.010-0.025 L/m3.  Según Schroepfer: 

 20

mm  25 mm  35 mm  40 mm 

0.038 L/m3. 0.023 L/m3. 0.012 L/m3. 0.009 L/m3.

Imhoff: 2-3 L/hab/año.

NATURALEZA DEL MATERIAL RETENIDO Papel: 10-70% (Sao Paulo)  Estopa: 10-20%.  Trapos y tejidos.  Materiales diversos.  Contenido de agua: 70 y 90%.  Peso especifico: 0.7-1.8 kg/L 

CARACTERISTICAS DE LAS REJAS Parametro

Rejas medias (19 mm)

Militamices (1.0 mm)

Volumen de remoción

0.04 a 0.06 L/m3

0.10 a 0.20 L/m3

Eliminación de sólidos suspendidos

0 a 5%

9 a 17%

Eliminación de sólidos flotantes

Varia ampliamente

80-98%

Eliminación de aceite y grasa

Mínima

37-43%.

Consumo de energía

Bajo limpiado mecánicamente

Esencialmente el mismo

Requerimiento de terreno

Bajo

Ligeramente mayor

Problemas de olor

Control de olor necesario

Control de olor

Complejidad

Relativamente simple

Ligeramente mayor complejidad

Costos de construcción

Los menores

Mayores en cierta medida

DISEÑO DE REJAS Ubicación.  Velocidad de aproximación.  Espaciamiento abierto entre barras  Pérdida de carga a través de las rejas.  Manejo de residuos.  Controles 

CAMARA DE REJAS DE LIMPIEZA MANUAL PARA PEQUEÑAS INSTALACIONES

CAMARA DE REJAS DE LIMPIEZA MANUAL PARA PEQUEÑAS INSTALACIONES

DIMENSIONES DE LAS BARRAS Sección: generalmente rectangular  Espesor: 5 a 15 mm.  Largo de sección: 30 a 60 mm.  Barras de rejas gruesas: 13 x 60 mm.  Instalaciones pequeñas: 6 x 40 mm.  Tamaño: largo de barras y mecanismos de limpieza. 

DISEÑO 

Velocidades recomendadas (barras limpias)  Mínima:

0.40 m/s  Máximo: 0.75 m/s  Imhoff: 0.60 m/s 

Área útil de rejas:  Au=Q/V  a:

abertura de barras  t: espesor de barras  S: sección o área total aguas arriba

DISEÑO

DISEÑO

DISEÑO 

Perdida de carga en la reja

 w H    b

4/3

hv sen

H = pérdida de energía (m) β = factor de forma de las barras. β = 2.42, para barras rectangulares de caras rectas. β = 1.67 para barras rectangulares con cara semicircular aguas arriba y abajo. β = 1.83 para barras rectangulares con cara semicircular aguas arriba. β = 1.79 para barras circulares. W = ancho máximo de la sección de las barras en dirección al flujo. b = espaciamiento de las barras. Hv = altura o energía de velocidad del flujo de aproximación. Θ = ángulo de la rejilla con la horizontal

DISEÑO 

Perdida de carga en la reja

DISEÑO 

La ecuación anterior se aplica solo cuando las rejas se encuentran limpias. Las rejas se van obstruyendo progresivamente y la pérdida de carga es mayor. La pérdida de carga en las rejas sucias se puede calcular asumiendo que una parte de ella se encuentra sucia.

EJEMPLO 

Determinar la pérdida de carga a través de una reja cuando el 50% del área está obstruida debido a la acumulación de sólidos. Asumir las siguientes condiciones:  Velocidad

de aproximación: 0.6 m/s.  Velocidad a través de la reja limpia: 0.9 m/s.  Área abierta para el flujo en la reja limpia: 0.19 m2.  Coeficiente de pérdida de carga. 0.7

EJEMPLO Perdida de carga en la reja limpia

EJEMPLO Estimar la pérdida de carga en la reja sucia Al reducir el área de la reja al 50% se dobla la velocidad a través de ella:

CANTIDAD DE MATERIAL RETENIDO Condiciones locales.  Costumbres de la población.  Época del año.  Abertura de rejas. 

PROBLEMA 

Una reja tiene una inclinación de 60º con respecto a la horizontal. Las barras tienen un diámetro de 20 mm y un espacio entre ellas de 25 mm. Determinar la pérdida de carga cuando las barras están limpias y la velocidad de aproximación a la reja es 1 m/s. Es este un calculo realista en términos de lo que en realidad pasa en una planta de tratamiento.