miércoles, 30 de noviembre de 2011
martes, 29 de noviembre de 2011
sábado, 21 de mayo de 2011
Filtros de mangas Pulse-Jet
Los filtros de mangas son uno de los equipos más representativos de la separación sólido-gas mediante un medio poroso. Eliminan las partículas sólidas que arrastra una corriente gaseosa haciéndola pasar a través de un tejido.
Los filtros de mangas son estructuras metálicas cerradas en cuyo interior se disponen elementos filtrantes textiles en posición vertical . Según el diseño pueden adoptar formas tubulares, y se denominan mangas, o formas rectangulares, y se denominan bolsas.
Los elementos filtrantes se montan sobre una cámara que acaba en su parte inferior en una tolva que recoge las partículas. El aire cargado de sólidos es forzado a pasar a través del textil, sobre el que se forma una capa de polvo. La filtración se produce como resultado de la formación de una capa de polvo primaria en la superficie de las mangas y una acumulación de partículas de polvo en el interior del material filtrante.
Una vez formada la capa primaria, la penetración se hace muy baja y la filtración se produce por tamizado (filtración superficial). El proceso de filtración continúa hasta que la caída de presión se hace tan importante que requiere la limpieza del sistema.
Los elementos filtrantes se montan sobre una cámara que acaba en su parte inferior en una tolva que recoge las partículas. El aire cargado de sólidos es forzado a pasar a través del textil, sobre el que se forma una capa de polvo. La filtración se produce como resultado de la formación de una capa de polvo primaria en la superficie de las mangas y una acumulación de partículas de polvo en el interior del material filtrante.
Una vez formada la capa primaria, la penetración se hace muy baja y la filtración se produce por tamizado (filtración superficial). El proceso de filtración continúa hasta que la caída de presión se hace tan importante que requiere la limpieza del sistema.
sábado, 14 de marzo de 2009
Material que no representa una utilidad o un valor económico para el dueño, el dueño se convierte por ende en generador de residuos. Desde el punto de vista legislativo lo mas complicado respecto a la gestión de residuos, es que se trata intrínsicamente de un término subjetivo, que depende del punto de vista de los actores involucrados (esencialmente generador y fiscalizador)
El residuo se puede clasificar de varias formas, tanto por estado, origen o característica
Clasificación por estado
Un residuo es definido por estado según el estado físico en que se encuentre. Existe por lo tanto tres tipos de residuos desde este punto de vista sólidos, líquidos y gaseosos, es importante notar que el alcance real de esta clasificación puede fijarse en términos puramente descriptivos o, como es realizado en la practica, según la forma de manejo asociado : por ejemplo un tambor con aceite usado y que es considerado residuo, es intrínsicamente un liquido, pero su manejo va a ser como un sólido pues es transportado en camiones y no por un sistema de conducción hidráulica.
En general un residuo también puede ser caracterizado por sus características de composición y generación.
Clasificación por origen
Se puede definir el residuo por la actividad que lo origine, esencialmente es una clasificación sectorial.
Esta definición no tiene en la práctica límites en cuanto al nivel de detalle en que se puede llegar en ella.
Tipos de residuos más importantes:
Residuos municipales:
La generación de residuos municipales varia en función de factores culturales asociados a los niveles de ingreso, hábitos de consumo, desarrollo tecnológico y estándares de calidad de vida de la población los sectores de más altos ingresos generan mayores volúmenes per cápita de los residuos, y estos residuos tiene un mayor valor incorporado que los provenientes de sectores más pobres de la población.
Residuos industriales :
La cantidad de residuos que genera una industria es función de la tecnología del proceso productivo, calidad de las materias primas o productos intermedios, propiedades físicas y químicas de las materias auxiliares empleadas, combustibles utilizados y los envases y embalajes del proceso.
Residuos mineros :
Los residuos mineros incluyen los materiales que son removidos para ganar acceso a los minerales y todos los residuos provenientes de los procesos mineros. Residuos hospitalarios:
Actualmente el manejo de los residuos hospitalarios no es el más apropiado, al no existir un reglamento claro al respecto. El manejo de estos residuos es realizado a nivel de generador y no bajo un sistema descentralizado. A nivel de hospital los residuos son generalmente esterilizados.
La composición de los residuos hospitalarios varia desde el residuo tipo residencial y comercial a residuos de tipo medico conteniendo substancias peligrosas.
Según el Integrated Waste Management Board de California USA se entiende por residuo medico como aquel que esta compuesto por residuos que es generado como resultado de:
a) Tratamiento, diagnostico o inmunización de humanos o animales
b) Investigación conducente a la producción o prueba de preparaciones medicas hechas de organismos vivos y sus productos
Clasificación por tipo de manejo
Se puede clasificar un residuo por presentar algunas características asociadas a manejo que debe ser realizado:
Desde este punto de vista se pueden definir tres grandes grupos:
a) Residuo peligroso: Son residuos que por su naturaleza son inherentemente peligrosos de manejar y/o disponer y pueden causar muerte, enfermedad; o que son peligrosos para la salud o el medio ambiente cuando son manejados en forma inapropiada.
b) Residuo inerte: Residuo estable en el tiempo, el cual no producirá efectos ambientales apreciables al interactuar en el medio ambiente.
c) Residuo no peligroso: Ninguno de los anteriores
MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS
Es el conjunto de procedimientos y políticas que conforman el sistema de manejo de los residuos sólidos. La meta es realizar una gestión que sea ambiental y económicamente adecuada.
Riesgo asociado al manejo de los residuos sólidos
Gestión negativa:
a) Enfermedades provocadas por vectores sanitarios: Existen varios vectores sanitarios de gran importancia epidemiológica cuya aparición y permanencia pueden estar relacionados en forma directa con la ejecución inadecuada de alguna de las etapas en el manejo de los residuos sólidos.
b) Contaminación de aguas: La disposición no apropiada de residuos puede provocar la contaminación de los cursos superficiales y subterráneos de agua, además de contaminar la población que habita en estos medios.
c) Contaminación atmosférica: El material particulado, el ruido y el olor representan las principales causas de contaminación atmosférica
d) Contaminación de suelos: Los suelos pueden ser alterados en su estructura debida a la acción de los líquidos percolados dejándolos inutilizada por largos periodos de tiempo
e) Problemas paisajísticos y riesgo: La acumulación en lugares no aptos de residuos trae consigo un impacto paisajístico negativo, además de tener en algún caso asociado un importante riesgo ambiental, pudiéndose producir accidentes, tales como explosiones o derrumbes.
f) Salud mental: Existen numerosos estudios que confirman el deterioro anímico y mental de las personas directamente afectadas.
Disposición temporal de residuos industriales
Tiempo de almacenamiento: El almacenamiento de residuos peligrosos, definido en términos generales, corresponde a la acción de retener temporalmente en condiciones controladas residuos, en tanto se procesen para su aprovechamiento, tratamiento o disposición final. Específicamente, en USA se considera como recinto para almacenar residuos peligrosos, aquel en el que un generador acumula residuos peligrosos por más de 90 días. Actividad para la cual es mandatario la obtención de un permiso. Pero, de acuerdo al volumen de residuos generados el tiempo límite de acumulación de los mismos puede ser extendido hasta 180 o 270 días.
Recolección
La recolección es la etapa más importante en términos de costos dentro de la gestión de los residuos. La recolección la realizan en general cuadrillas de hombres con equipos de recolección consistente en camiones de diversas características.
El sistema de recolección más satisfactorio que pueda proporcionarse a la población resultará después de un estudio cuidadoso en donde inciden numerosos factores como:
Tipo de residuo producido y cantidad
Característica topográfica de la ciudad
Clima
Zonificación urbana
Frecuencia de recolección
Tipo de equipo
Extensión del recorrido
Localización de la basura
Organización de las cuadrillas
Rendimiento de las cuadrillas
Responsabilidades
El punto de recolección mas adecuado es la recogida en la acera, porque reduce el tiempo necesario para cada servicio. La recolección de basuras se realiza generalmente de día en las zonas residenciales y durante la noche en las zonas comerciales de las grandes ciudades, para evitar problemas con el tráfico.
ESTACIONES DE TRANSFERENCIA
El transporte de los residuos se vuelve antieconómico si los residuos son trasladados a distancias muy grandes. Esto se hace más apreciable cuando la cuadrilla es mayor.
El uso de estaciones de transferencia se ha constituido en una alternativa económica para áreas urbanas donde se generan grandes cantidades de residuos y en que las distancias a los centros de procesos de residuos son importantes. En una estación de transferencia, el residuo es transferido desde camiones recolectores a unidades de transporte de mayor capacidad (transfers). Se puede utilizar vehículos por carreteras, barco o tren.
Ventajas de una estación de transferencia: Economía, el vehículo de recolección prolonga su vida útil, utilización de menos personal.
Desventajas: Oposición para la localización, difícil ampliación y menos flexibilidad para peak de generación.
A N E X O S
RECICLAJE DE RESIDUOS SÓLIDOS
El mundo entero moderno se enfrenta a un problema cada vez más importante y grave: como deshacerse del volumen creciente de los residuos que genera.
La mayoría de los residuos terminan convirtiéndose en basura cuyo destino final es el vertedero o los rellenos sanitarios. Los vertederos y rellenos sanitarios son cada vez más escasos y plantean una serie de desventajas y problemas. En ello el reciclaje se convierte en una buena alternativa, ya que reduce los residuos, ahorra energía y protege el medio ambiente.
La meta de cualquier proceso se reciclaje es el uso o re uso de materiales provenientes de residuos De importancia en el proceso de reciclaje es que el procedimiento comienza con una separación. Desde un punto de vista de eficiencia del rendimiento de estos sistemas de separación favorece que se haga una separación en el origen.
Existen tres actividades principales en el proceso del reciclaje:
· Recolección: Se deben de juntar cantidades considerables de materiales reciclables, separar elementos contaminantes o no reciclables y clasificar los materiales de acuerdo a su tipo especifico.
· Manufactura: los materiales clasificados se utilizan como nuevos productos o como materias primas para algún proceso.
· Consumo: Los materiales de desperdicio deben ser consumidos. Los compradores deben demandar productos con el mayor porcentaje de materiales reciclados en ellos. Sin demanda, el proceso de reciclaje se detiene.
Reciclaje de materia orgánica
La fracción orgánica puede ser reciclada mediante el compostaje. El compos es un abono y una excelente herramienta orgánica del suelo, útil en la agricultura, jardinería y obra publica.
Mejora las propiedades químicas y biológicas de los suelos.
Hace más suelto y porosos los terrenos compactados y enmienda los arenosos.
Hace que el suelo retenga mas agua.
Reciclaje de papel
El consumo de papel (núcleos administrativos, editoriales de prensa, revistas, libros, etc.) y de cartón (envases y embalajes de los productos manufacturados) ha crecido también exponencialmente por el incremento de la población y de la cultura en todo el mundo desarrollado.
Cada uno de nosotros tira al año a aproximadamente 120 kg/año de papel
Beneficios ambientales del reciclaje de papel:
Disminución de la necesidad de fibras vegetales y vírgenes
Disminución del volumen de residuos municipales
Disminución de la contaminación atmosférica y de la contaminación del agua
Disminución de las exportaciones de madera y de la importación de papel, representadas en miles de toneladas al año
Papel reciclable
El papel reciclable se elabora sin utilizar cloro en el proceso de blanqueo de la pasta. Puede obtenerse papel ecológico a partir de papel reciclado, garantizando la mínima utilización de productos químicos y la depuración de las aguas residuales.
Obtenido, mayoritariamente, a partir de papel usado o residual. Se considera que cumple las condiciones de papel reciclado para la impresión y escritura, el que contiene, como mínimo, un 90% en peso de fibras de recuperación.
El papel reciclable no se debe mezclar con papel sucio, pañuelos desechables, papel de aluminio, papel de fax, papel engomado, plastificado, encerado, etc.
La separación de la tinta se lleva acabo mediante la adición de un jabón biodegradable y la inyección de aire, para crear burbujas a las que se adhiere la tinta. La tinta se concentra y se transporta a un centro de tratamiento
El rendimiento del papel viejo es alto, un 90% aproximadamente, frente al 50% del rendimiento celulósico de la madera.
Reciclaje de plásticos
Tanto en los residuos totales como en los de precedencia urbana, las poliofelinas son el componente mayoritario. Le siguen de cerca en importancia el policloruro de vinilo y el poliestireno, en orden diferente según su origen el poliestireno reftalato.
Dentro de los residuos urbanos los plásticos representan aproximadamente el 10% en peso.
Factores que afectan al reciclado de los plásticos
La vida de un plástico no es infinita. Por mucho que se alargue la existencia mediante el reciclado su destino final es la incineración o el relleno sanitario.
El tipo de tratamiento que se da a los residuos plásticos viene determinado por una serie de factores de muy distinta naturaleza, en pocos casos tecnológicos, y entre los que habría que destacar la disponibilidad de terreno aptos para su uso como rellenos sanitarios, legislación ambiental apoyos y subvenciones de autoridades gubernamentales regionales y locales, etc. Así, mientras en América y Europa la mayor parte de los residuos municipales son enterrados, en Japón, donde cada metro cuadrado es oro puro, se favorece su incineración.
El reciclado químico, hoy casi inexistente, se desarrollara en los próximos años de una forma importante. Las unidades de incineración de residuos con generación de calor o electricidad son un valioso medio de explorar el alto contenido energético de los plásticos, con poder calorífico intermedio entre el petróleo y el carbón.
Reciclaje de vidrio
Los beneficios ambientales del reciclaje de vidrios se traducen en una disminución de los residuos municipales, disminución de la contaminación del medio ambiente, y un notable ahorro de los recursos naturales. Cada kg de vidrio recogido sustituye 1.2 kg de materia virgen.
Reutilizar: Existen envases de vidrio retornable que, después de un proceso adecuado de lavado, pueden ser utilizados nuevamente con el mismo fin. Una botella de vidrio puede ser reutilizada entre 40 y 60 veces, con un gasto energético del 5% respecto al reciclaje. Esta es la mejor opción.
Reciclar: El vidrio es 100% reciclable y mantiene el 100% de sus cualidades: 1 kg de vidrio usado produce 1 kg de vidrio reciclado. El reciclaje consiste en fundir vidrio para hacer vidrio nuevo. La energía que ahorra el reciclaje de una botella mantendrá encendida una ampolleta de 100 watt durante 4 horas.
Envases
Diariamente, utilizamos una cantidad considerable de envases de los llamados ligeros
· Envases de plásticos (poliestireno blanco, de color, PET, PVC, otros)
· Latas de hierro y aluminio
Los envases de plásticos se pueden reciclar para la fabricación de bolsas de plástico, mobiliario urbano, señalización, o bien para la obtención de nuevos envases de uso no alimentario.
Aceites usados
Eliminar aceites usados sin ningún tipo de control contamina gravemente el medio ambiente.
Si se vierten al suelo, estamos contaminando y las aguas (ríos y acuíferos)
Si se vierten en la alcantarilla, contaminamos los ríos y dificultamos el buen funcionamiento de las plantas depuradoras.
Si se queman en forma inadecuada, contaminan la atmósfera.
Una alternativa de reciclaje es que los aceites usados de los talleres de reparación de automóviles, estaciones de servicio e industrias se transportaran a la planta de tratamiento. A partir de un proceso secuencial de destilación, se recupera separadamente agua que se aprovecha en el mismo proceso, gasóleo que se utiliza como combustible y aceite regenerado que se puede comercializar; a partir de 3 litros de aceite usado, se obtienen 2 litros de aceite regenerado
RELLENOS SANITARIOS
Un relleno sanitario es una obra de ingeniería destinada a la disposición final de los residuos sólidos domésticos, los cuales se disponen en el suelo, en condiciones controladas que minimizan los efectos adversos sobre el medio ambiente y el riesgo para la salud de la población.
La obra de ingeniería consiste en preparar un terreno, colocar los residuos extenderlos en capas delgadas, compactarlos para reducir su volumen y cubrirlos al final de cada día de trabajo con una capa de tierra de espesor adecuado.
Un relleno sanitario planificado y ambiental de las basuras domesticas ofrece, una vez terminada su vida útil, excelentes perspectivas de una nueva puesta en valor del sitio gracias a su eventual utilización en usos distintos al relleno sanitario; como ser actividades silvoagropecuarias en el largo plazo.
El relleno sanitario es un sistema de tratamiento y, a la vez disposición final de residuos sólidos en donde se establecen condiciones para que la actividad microbiana sea de tipo anaeróbico (ausencia de oxigeno). Este tipo de método es el más recomendado para realizar la disposición final en países como el nuestro, pues se adapta muy bien a la composición y cantidad de residuos sólidos urbanos producidos; aseveración que, por lo demás, se encuentra muy bien documentada en la bibliografía.
Requerimientos generales de los rellenos sanitarios
El sitio debe tener espacio necesario para almacenar los residuos generados por el área en el plazo definido por el diseño.
El sitio es diseñado, localizado y propuesto para ser operado de forma que la salud, las condiciones ambientales y el bienestar sea garantizado.
El sitio es localizado de manera de minimizar la incompatibilidad con las características de los alrededores y de minimizar el efecto en los avalúos de estos terrenos.
El plan de operación del sitio se diseña para minimizar el riesgo de fuego, derrames y otros accidentes operacionales en los alrededores.
El diseño del plan de acceso al sitio se debe hacer de forma de minimizar el impacto en los flujos.
Tipos de rellenos
El parámetro básico de diseño de un relleno es el volumen. Este depende del área cubierta, la profundidad a la cual los residuos son depositados, y el radio de material de cobertura y residuo. Debido a que la tasa de generación de residuos es usualmente definida en unidades másicas un parámetro adicional que influencia la capacidad del relleno es la densidad in situ de la basura y el material de cobertura.
Método de trinchera o zanja
Este método se utiliza en regiones planas y consiste en excavar periódicamente zanjas de dos a tres metros de profundidad, con el apoyo de una retroexcavadora o tractor oruga. Incluso existen experiencias de excavación de trincheras de hasta 7 metros de profundidad para relleno sanitario. La tierra se extrae se coloca a un lado de la zanja para utilizarla como material de cobertura. Los desechos sólidos se depositan y acomodan dentro de la trinchera para luego compactarlos y cubrirlos con tierra.
La excavación de zanjas exige condiciones favorables tanto en lo que respecta a la profundidad del nivel freático como al tipo de suelo. Los terrenos con nivel freático alto o muy próximo a la superficie no son apropiados por el riesgo de contaminar el acuífero. Los terrenos rocosos tampoco lo son debido a las dificultades de excavación.
Método de área
En áreas relativamente planas, donde no sea posible excavar fosas o trincheras para enterrar las basuras, estas pueden depositarse directamente sobre el suelo original, elevando el nivel algunos metros. En estos casos, el material de cobertura deberá ser importado de otros sitios o, de ser posible, extraído de la capa superficial. En ambas condiciones, las primeras celdas se construyen estableciendo una pendiente suave para evitar deslizamientos y lograr una mayor estabilidad a medida que se eleva el terreno.
CRITERIOS AMBIENTALES EN RELLENOS SANITARIOS
Los problemas sanitarios causados por la disposición de los residuos sólidos en el suelo se deben a la reacción de las basuras con el agua y a la producción de gases, riesgo de incendios y explosiones.
Los residuos sólidos están compuestos físicamente por un 40 a 50% de agua, vegetales, animales, plásticos, desechos combustibles, vidrios, etc. Químicamente están compuestos por sustancias orgánicas, compuestos minerales y residuos sólidos peligrosos.
Las substancias liquidas y los sólidos disueltos y suspendidos tienden a percolar por la masa de residuos sólidos y posteriormente en el suelo. Este esta constituido por materia sólida, aire y agua. A partir de determinada profundidad se encuentra el nivel freático donde el agua se mueve a baja velocidad de alta a baja presión horizontalmente y en dirección vertical por efecto de la gravedad, por ascensión capilar entre los granos del suelo.
Todo lo anterior lleva a tener en cuenta el microclima dentro del cual tenemos la lluvia que influye en los fenómenos biológicos y químicos, con el transporte de contaminantes, problemas en vías de acceso y del trabajo en si del relleno sanitario, por lo tanto el relleno debe ser drenado superficialmente por la periferia y el fondo del relleno. El viento también causa molestias, llevando los olores y el polvo a las vecindades.
Principales factores involucrados en la selección de sitios para rellenos sanitarios:
Zonas de exclusión
Se entenderá zona de exclusión cualquier zona, que por alguna característica, tanto humana, social. Ecológica, política o económica no pueda ser considerada para la habilitación de un relleno sanitario. Los casos más típicos son los siguientes:
Distancias mínimas : La distancia mínima del sitio de disposición a la residencia más cercana, pozo de suministro de agua, fuente de agua potable, hotel, restaurante, procesador de alimentos, colegios, iglesias o parques públicos debe ser a lo mínimo de 300 metros (o el equivalente indicado por la regulación).
Distancias a aeropuertos: La distancia entre el aeropuerto comercial y el punto seleccionado es importante si en el relleno sanitario van a recibirse residuos de alimentos (tanto domiciliarios como de algún proceso industrial), pues estos pueden atraer pájaros en un radio de varios km. Si la operación del residuo es apropiada el problema puede ser aminorado. Se recomiendan distancias de 8 km., sin embargo, este valor puede ser reducido si es justificado.
Distancias a cursos de agua superficial: La distancia entre la carga de los residuos y el curso de agua superficial más cercano debe ser a lo mínimo de 100m (o el equivalente a la regulación correspondiente). Este parámetro dependerá fundamentalmente de las condiciones hidrogeológicas del sitio.
Distancias a áreas inestables: El sitio seleccionado debe estar a un mínimo de 100m de áreas inestables (por ejemplo área de derrumbes) para asegurar la estabilidad estructurar del sitio.
Distancias a áreas de exclusión: El sitio debe estar localizado fuera de los límites de cualquiera área de exclusión delimitada por la autoridad correspondiente.
ACTIVIDAD BIOLOGICA DENTRO DEL RELLENO SANITARIO
La actividad biológica dentro de un relleno sanitario se presenta en dos etapas relativamente bien definidas:
· Fase aeróbica: Inicialmente, parte del material orgánico presente en las basuras es metabolizado aeróbicamente (mientras exista disponible oxigeno libre), produciéndose un fuerte aumento en la temperatura. Los productos que caracterizan esta etapa son el dióxido de carbono, agua, nitritos y nitratos
· Fase anaeróbica: A medida que el oxigeno disponible se va agotando, los organismos facultativos y anaeróbicos empiezan a predominar y proceden con la descomposición de la materia orgánica, pero más lentamente que la primera etapa. Los productos que caracterizan esta etapa son el dióxido de carbono, ácidos orgánicos, nitrógeno, amoniaco, hidrógeno, metano, compuestos sulfurados (responsables del mal olor) y sulfitos de fierro, manganeso e hidrógeno.
IMPERMEABILIZACION DEL FONDO DEL RELLENO
Teniendo en consideración las características de los componentes en los líquidos percolados, es indiscutible que estos pueden contaminar las aguas y los suelos con los cuales entran en contacto.
Seria ideal evitar todo tipo de contacto entre líquidos percolados, el agua y suelos subterráneos, pero, para tal efecto, habría que cuidar muchos aspectos que encarecerían la obra en tal forma que seria imposible de realizar. Sin embargo, llevar este contacto a un nivel mínimo de modo que las características de la napa no sufran grandes variaciones y que el uso actual o eventual de ella no sea afectado, es perfectamente posible.
Ahora bien, no hacer nada en base a suponer que los contaminantes serán diluidos en las aguas subterráneas es un error, que puede causar un gran daño, ya que una vez que las aguas y suelos han sido contaminados será muy difícil revertirlas a las condiciones originales. El escurrimiento de las aguas subterráneas, por lo general, es laminar, lo que hace que la dispersión del contaminante sea por difusión y no por dilución, y como las velocidades de las napas y las tasas de difusión son bajas, hacen que configure una zona de contaminación bastante peligrosa.
Los contaminantes de origen orgánico son los más abundantes en los líquidos percolados, pero ellos van perdiendo esa característica en el transcurso del tiempo. Por otra parte, es un hecho comprobado que gran parte de ellos quedan retenidos al tener que pasar por un medio arcilloso, contribuyendo en gran medida a aumentar la impermeabilidad del medio.
El uso de arcilla como medio impermeabilizante es bastante común en América, a continuación se mostrara una forma de poner este material para lograr esta condición impermeabilizante.
Sobre el terreno emparejado se colocaran 0.60 metros de material arcilloso, homogéneo, sin contenido orgánico, con no menos de 40% de su peso seco que pase la malla ASTM Nº200. Este material se colocara en capas de 0.20 o 0.30 metros, con una humedad algo mayor a la optima determinada por el ensaye Proctor Modificado compactándose cada capa con rodillo pata de cabra o similar hasta obtener una densidad seca no inferior a 90% de la densidad seca máxima establecidas por el ensaye citado. El coeficiente de permeabilidad en el laboratorio para el material arcilloso no será superior a K=10-6 (cm/s).
La capa de arcilla compactada, deberá mantenerse permanentemente húmeda para evitar su agrietamiento, hasta que se cubra con basura, por lo que se recomienda construir esta impermeabilidad solo con la extensión necesaria para ejecutar con comodidad el relleno sanitario.
Últimamente se ha empleado bastante la arcilla en espesores de 20 a 30 cm con polietileno de alta densidad entre medios, el espesor de este polietileno oscila entre 1 y 2 mm.
Otras geomembranas bastante usadas son el polietileno cloro sulfonado (Hypalon) y el polivinil clorado (PVC), en ocasiones las geomembranas son usadas con geotextiles (tejidos esponjosos) con el fin de protegerlas de desgarramientos y/o punzonamientos.
CALCULO DE CELDAS TIPOS PARA RELLENOS SANITARIOS
Calculo del frente de trabajo
Altura de la Celda
La altura de la celda dependerá de la cantidad de residuo llegado al relleno sanitario, como así también la explotación del biogás producido. Pudiendo llegar a los 5m y más
El talud del frente de trabajo será de 1:3, es decir, de 1 metro de altura por 3 metros de base, lo que corresponde a un ángulo de 18º y que es una pendiente que permite el buen desenvolvimiento de los equipos compactadores. Los taludes laterales serán 1:1
Calculo del avance diario
Calculo del material de cobertura
El material de cobertura (tierra), generalmente varia entre 0.10 y 0.30 metros
De acuerdo con la figura de la celda en:
Medidas de mitigación
Las medidas de mitigación empleadas para reducir los impactos ambientales negativos de un relleno sanitario dependen de una serie de factores, entre los cuales destacan: las características del proyecto, tecnología usada, localización, condiciones de operación (tamaño, clima), etc., no obstante es posible identificar los impactos mas frecuentes generado por este tipo de faena y las medidas que normalmente se emplean para su mitigación.
Olores:
Utilización de pantallas vegetales, (árboles, arbustos)
Tratamiento de los líquidos percolados
Quema del biogás cuando hay metano suficiente
Ruidos:
· Pantallas vegetales
· Utilizar equipos de baja emisión de ruidos
Alteración del suelo:
Adecuada impermeabilización del relleno sanitario, para evitar filtraciones
Vegetación para evitar erosión rellenamiento para evitar nivelar zonas con asentamiento diferencial o pendientes fuertes.
Diseminación de materiales:
Configurar barreras para evitar que el viento incida sobre el frente de trabajo
Utilizar mallas interceptoras
Desprender residuos de camiones antes que abandonen el relleno
Material particulado:
· Riego de camino y de la tierra acumulada para el recubrimiento
· Pantallas vegetales en el perímetro del relleno
Control de vectores:
Mantener aislado sanitariamente el recinto mediante la formación de un cordón sanitario que impida la infestación del relleno por roedores y el paso de especies animales desde y hacia el recinto.
Realizar fumigaciones y desratizaciones como minino, cada 6 meses. Los elementos químicos que se empleen en esta actividad, deben estar acordes con la legislación.
GENERACIÓN DE ENERGÍA RENOVABLE POR MEDIO DE BASURA
La tecnología de una empresa de EEUU iluminará 67.000 casas españolas usando desperdicios.
Una empresa de EEUU “cocinará” en una suerte de microondas de plasma unas 26 toneladas de desechos industriales cada hora (como pinturas, disolventes y neumáticos) para dar electricidad a unas 65.000 viviendas españolas, según relató su consejero delegado. La tecnología, que se basa en avances realizados originalmente por la NASA, elimina la basura sin soltar emisiones contaminantes, según dijo hoy Robert Do, el principal directivo del Solena Group.
En marzo comenzará la construcción de una planta en el municipio coruñés de As Somozas, en la que la principal compañía gallega de procesamiento de desechos, el Grupo Toysal, incorporará el sistema estadounidense.
La nave, cuyo costo será de 90 millones de dólares (61,5 millones de euros) y que empleará a 30 personas, eliminará seis toneladas de basuras industriales y orgánicas por hora, y generará 15 megavatios de electricidad, suficientes para suministrar a 15.000 viviendas, según Do.
En este caso, el Grupo Solena venderá su tecnología a Toysal, pero en la localidad cordobesa de Belmez la compañía estadounidense pretende construir su propia planta a finales de este año.
Le costará 100 millones de dólares (68,3 millones de euros), de los cuales espera conseguir un 30% de la Unión Europea en forma de subsidios. Una vez que la termine, su gas sintético producirá 42 megavatios de electricidad por hora, suficiente para 42.000 casas andaluzas.
Fuente energética
“Estos proyectos resuelven un gran problema medioambiental”, ha comentado Do. “Las opciones son quemar la basura o empaquetarla para su traslado a lugares de almacenamiento, lo que cuesta mucho”, ha añadido.
En su lugar, su tecnología genera temperaturas de unos 5.000 grados centígrados sin combustión, es decir, como se calienta una pizza en un microondas.
Bajo ese calor extremo la materia se gasifica y, una vez que se limpia de sulfuro, cloruro y otros elementos químicos contaminantes, el “gas sintético” resultante puede usarse como fuente energética.
Si suena a episodio de ciencia ficción, casi lo es. El mecanismo es viable gracias al uso del plasma, un gas ionizado que es considerado el cuarto estado de la materia -además de líquido, sólido y gaseoso-, cuyos usos fueron descubiertos por la NASA.
Glosario de términos.
1. Desechos sólidos (Residuo sólido): conjunto de materiales sólidos de origen orgánico e inorgánico (putrescible o no) que no tienen utilidad práctica para la actividad que lo produce, siendo procedente de las actividades domésticas, comerciales, industriales y de todo tipo que se produzcan en una comunidad, con la sola excepción de las excretas humanas.
2. Gestión de los desechos sólidos: Toda actividad técnica administrativa de planificación, coordinación, concertación, diseño, aplicación y evaluación de políticas, estrategias, planes y programas de acción de manejo apropiado de los residuos sólidos de ámbito nacional, regional, local y empresarial.
3. Gestión Integral: Conjunto de operaciones y procesos encaminados a la reducción de la generación, segregación en la fuente y de todas las etapas de la gestión de los desechos, hasta su disposición final.
4. Generador de desechos sólidos: Toda persona, natural o jurídica, pública o privada, que como resultado de sus actividades, pueda crear o generar desechos sólidos.
5. Manejo: almacenamiento, recolección, transferencia, transporte, tratamiento o procesamiento, Reciclaje, reutilización y aprovechamiento, disposición final.
6. Manejo ambientalmente racional de los desechos peligrosos o de otros desechos: conjunto de medidas posibles para garantizar que los desechos peligrosos y otros desechos se manejen de manera que queden protegidos el medio ambiente y la salud humana, contra los efectos nocivos que puedan derivarse de tales desechos.
7. Manejo de desechos sólidos: Toda actividad técnica operativa de residuos sólidos que involucre manipuleo, acondicionamiento, transporte, transferencia, tratamiento, disposición final o cualquier otro procedimiento técnico operativo utilizado desde la generación hasta la disposición final.
8. Manejo integral de desechos sólidos: Es un conjunto de acciones normativas, financieras y de planeamiento que se aplica a todas las etapas del manejo de residuos sólidos desde su generación, basándose en criterios sanitarios, ambientales y de viabilidad técnica y económica para la reducción en la fuente, el aprovechamiento, tratamiento y la disposición final de los residuos sólidos.
9. Almacenamiento: toda operación conducente al depósito transitorio de los desechos sólidos, en condiciones que aseguren la protección al medio ambiente y a la salud humana. Acumulación de los desechos sólidos en los lugares de generación de los mismos o en lugares aledaños a estos, donde se mantienen hasta su posterior recolección.
10. Almacenamiento: Acción de retener temporalmente desechos, mientras no sean entregados al servicio de recolección, para su posterior procesamiento, reutilización o disposición
11. Segregación: proceso de selección o separación de un tipo de desecho específico con el objetivo de clasificar por categoría al residual sólido.
12. Segregación: acción de agrupar determinados componentes o elementos físicos de los residuos sólidos para ser manejados en forma especial.
13. Segregación en la Fuente: Segregación de diversos materiales específicos del flujo de residuos en el punto de generación. Esta separación facilita el reciclaje.
14. Tratamiento: conjunto de proceso y operaciones mediante los cuales se modifican las características físicas, químicas y microbiológicas de los residuos sólidos, con la finalidad de reducir su volumen y las afectaciones para la salud del hombre, los animales y la contaminación del medio ambiente.
15. Tratamiento: Cualquier proceso, método o técnica que permita modificar la característica física, química o biológica del residuo sólido, a fin de reducir o eliminar su potencial peligro de causar daños a la salud y el ambiente.
16. Tratamiento o Procesamiento: Es la modificación de las características físicas, químicas o biológicas de los desechos sólidos, con el objeto de reducir su nocividad, controlar su agresividad ambiental y facilitar su gestión.
17. Recolección y transportación: traslado de los desechos sólidos en vehículos destinados a este fin, desde los lugares de almacenamiento hasta el sitio donde serán dispuestos, con o sin tratamiento.
18. Colector: el que tiene a su cargo la recolección de desechos sólidos.
19. Contenedor: Recipiente en el que se depositan los desechos sólidos para su almacenamiento temporal o para su transporte.
20. Disposición final: acción de ubicación final de los desechos sólidos. Proceso final de la manipulación y de la eliminación de los desechos sólidos.
21. Disposición final: Procesos u operaciones para tratar o disponer en un lugar los residuos sólidos como última etapa de su manejo en forma permanente, sanitaria y ambientalmente segura.
22. Disposición Final: Es la operación final controlada y ambientalmente adecuada de los desechos sólidos, según su naturaleza.
23. Minimización: Acción de reducir al mínimo posible el volumen y peligrosidad de los residuos sólidos, a través de cualquier estrategia preventiva, procedimiento, método o técnica utilizada en la actividad generadora.
24. Operador: Persona natural que realiza cualquiera de las operaciones o procesos que componen el manejo de los residuos sólidos, pudiendo ser o no el generador de los mismos.
25. Planta de transferencia: Instalación en la cual se descargan y almacenan temporalmente los residuos sólidos de los camiones o contenedores de recolección, para luego continuar con su transporte en unidades de mayor capacidad.
26. Estaciones de transferencia: puntos que se utilizan para realizar la descarga o almacenamiento local de los desechos por un periodo corto de tiempo, menor de un día, para luego ser trasladados a la disposición final.
27. Estación de Transferencia: Instalación permanente o provisional, de carácter intermedio, en la cual se reciben desechos sólidos de las unidades recolectoras de baja capacidad, y se transfieren, procesados o no, a unidades de mayor capacidad, para su acarreo hasta el sitio de disposición final.
28. Reaprovechar: Volver a obtener un beneficio del bien, artículo, elemento o parte del mismo que constituye residuo sólido. Se reconoce como técnica de reaprovechamiento el reciclaje, recuperación o reutilización.
29. Reciclaje: Toda actividad que permite reaprovechar un residuo sólido mediante un proceso de transformación para cumplir su fin inicial u otros fines.
30. Recuperación: Toda actividad que permita reaprovechar partes de sustancias o componentes que constituyen residuo sólido.
31. Relleno Sanitario: Instalación destinada a la disposición sanitaria y ambientalmente segura de los residuos sólidos en la superficie o bajo tierra, basados en los principios y métodos de la ingeniería sanitaria y ambiental.
32. Relleno Sanitario: Técnica de eliminación final de los desechos sólidos en el suelo, que no causa molestia ni peligro para la salud y seguridad pública, tampoco perjudica el ambiente durante su operación ni después de terminado el mismo.
33. Relleno Sanitario: Es el sitio que es proyectado, construido y operado mediante la aplicación de técnicas de ingeniería sanitaria y ambiental, en donde se depositan, esparcen, acomodan, compactan y cubren con tierra, diariamente los desechos sólidos, contando con drenaje de gases y líquidos percolados.
34. Relleno Sanitario Manual: Es aquél en el que sólo se requiere equipo pesado para la adecuación del sitio y la construcción de vías internas, así como para la excavación de zanjas, la extracción y el acarreo y distribución del material de cobertura. Todos los demás trabajos, tales como construcción de drenajes para lixiviados y chimeneas para gases, así como el proceso de acomodo, cobertura, compactación y otras obras conexas, pueden realizarse manualmente.
35. Relleno Sanitario Mecanizado: Es aquél en que se requiere de equipo pesado que labore permanentemente en el sitio y de esta forma realizar todas las actividades señaladas en el relleno sanitario manual, así como de estrictos mecanismos de control y vigilancia de su funcionamiento.
36. Incinerador: Instalación o dispositivo destinado a reducir a cenizas los desechos sólidos y otros residuos, reduciendo el volumen original de la fracción combustible de los residuos sólidos del 85-95 %.
37. Densidad de Desechos: Es la relación que existe entre peso de los desechos y el volumen que ocupan, se expresa en kg/m3.
38. Pirólisis: Descomposición de los desechos por la acción del calor.
39. PPC: Producción per cápita, cantidad de desechos que produce una persona en un día, expresada como kilogramo por habitante y por día (Kg/hab-día).
40. Plantas de recuperación: Sitios destinados a la recuperación de materiales provenientes de los desechos sólidos no peligrosos.
41. Recuperación: Actividad relacionada con la obtención de materiales secundarios, bien sea por separación, desempaquetamiento, recogida o cualquier otra forma de retirar de los residuos sólidos algunos de sus componentes para su reciclaje o reuso.
42. Reuso: Es el retorno de un bien o producto a la corriente económica para ser utilizado en forma exactamente igual a como se utilizó antes, sin cambio alguno en su forma o naturaleza.
43. Recolección: Acción de recoger y trasladar los desechos generados, al equipo destinado a transportarlos a las instalaciones de almacenamiento, transferencia, tratamiento, reuso o a los sitios de disposición final.
44. Recolección Selectiva: Acción de clasificar, segregar y presentar segregadamente para su posterior utilización.
45. Reutilización: Capacidad de un producto o envase para ser usado en más de una ocasión, de la misma forma y para el mismo propósito para el cual fue fabricado.
46. Reducción en la Generación: Reducir o minimizar la cantidad o el tipo de residuos generados que deberán ser evacuados. Esta reducción evita la formación de residuos, mediante la fabricación, diseño, adquisición o bien modificación de los hábitos de consumo, peso y generación de residuos.
47. Recolectores: Personas destinadas a la actividad de recolectar los desechos sólidos.
48. Aprovechamiento: Todo proceso industrial y/o manual, cuyo objeto sea la recuperación o transformación de los recursos contenidos en los desechos.
49. Botadero de Desechos: Es el sitio o vertedero, sin preparación previa, donde se depositan los desechos, en el que no existen técnicas de manejo adecuadas y en el que no se ejerce un control y representa riesgos para la salud humana y el medio ambiente.
50. Compostaje: Proceso de manejo de desechos sólidos, por medio del cual los desechos orgánicos son biológicamente descompuestos, bajo condiciones controladas, hasta el punto en que el producto final puede ser manejado, embodegado y aplicado al suelo, sin que afecte negativamente el medio ambiente.
51. Contaminación por desechos sólidos: La degradación de la calidad natural del medio ambiente, como resultado directo o indirecto de la presencia o la gestión y la disposición final inadecuadas de los desechos sólidos.
Lixiviado: Líquido que se ha filtrado o percolado, a través de los residuos sólidos u otros medios, y que ha extraído, disuelto o suspendido materiales a partir de ellos, pudiendo contener materiales potencialmente dañinos.
domingo, 1 de marzo de 2009
Plantas de tratamiento de aguas.
Objetivos
lComprender las diferencias en estándares entre agua bruta y agua purificada.
lExaminar los diversos procesos de tratamiento físico-químico implicados.
Los Objetivos del tratamiento de agua son producir:
Agua que sea segura para consumo humano.
Agua estéticamente atractiva al consumidor.
Agua a un costo razonable.
Los sumistros públicos de agua dan servicio a las necesidades de:
Viviendas domésticas
Lucha contra incendios
Industria
Comercio
Estándares de calidad de Agua- Hay dos conjuntos de estándares
Uno para la calidad del agua bruta.
Otro para la calidad del agua tratada potable.
Parámetros usados en el tratamiento del agua bruta
Parámetros organolépticos
Color, sabor, turbidez, olor.
Parámetros Físicoquímicos
Temperatura, pH, Coductividad, Cloruros, Sulfatos, Calcio, Magnesio, Sodio, Potasio, Aluminio, Residuo seco total.
Parámetros relativos a sustancias indeseables en cantidades excesivas
Nitratos, Nitritos, Amonio, NKjeldahl, Oxidabilidad, Sulfuro de Hidrógeno, Sustancias extraíbles al cloroformo,Hidrocarburos, Fenoles, Boro, Surfactantes, Organoclorados, Hierro, Manganeso, cobre, Cinc, Fósforo, Flúor, Sólidos suspendidos, Bario.
Parámetros relativos a sustancias tóxicas
Arsénico, Cadmio, Cianuros, Cromo, Mercurio, Níquel, Plomo, Antimonio, Selenio, Pesticidas.
Parámetros Microbiológicos
Coliformes totales, Coliformes fecales, Estreptococos fecales.
Formas de las impurezas del agua bruta
lParticulada(tamaño 10ˉ¹ mm) polvo
lSuspendida(10ˉ³>tamaño>10ˉ¹ mm)turbidez
lColoidal(10^-6mm>tamaño>10ˉ³mm) minerales de arcilla
lDisuelta(tamaño<10^-6>
Análisis básico de un agua bruta
lFísico/ químico
pH, acidez, alcalinidad, sólidos en suspensión, color, turbidez, oxígeno disuelto.
lBiológico
Coliformes totales
E. Coli
lEstético
Color, sabor,olor
Pretratamiento del agua
lSi el agua bruta es de calidad adecuada se puede bombear a los procesos de tratamiento estándar pero antes se deben dar los siguientes pasos:
lDesbaste: ecualización y neutralización
lAlmacenamiento
lAireación
lPretratamiento químico: ablandamiento, separación dealgas y precloración.
Desbaste
lRejas de gruesos: barras inclinadas de 25 mm de diámetro y 100 mm de espaciado.
lSirve para evitar que grandes materiales flotantes entren a la planta de tratamiento.
lLa velocidad de entrada a estas rejas es de alrededor de 0.5 m/s y la limpieza puede ser manuel o automática.
lSi no hay una pila de almacenamiento, las rejas de finos se colocan después de la de gruesos.
lSi hay almacenamiento las rejas de finos se colocan después de los tanques de almacenamiento.
lLas rejas de finos son tamices de 6 mm de diámetro o cuadrados. Tienen limpieza auómática.
lTienden a ser del tipo tambor circular o cinta transportadora.
lEstas rejas introducen una pérdida de carga que debe considerarse en los cálculos hidraúlicos.
Un tercer tipo de separación por mallas es el microtamizado donde las aberturas oscilan entre 20 y 40 μm. Y se usan para aguas relativamente no contaminadas o moderadamente coloreadas.
Almacenamiento, ecualización y neutralización
Al extraer agua bruta de un río es prudente disponer de tanques de almacenamiento del agua bruta.
Sirven como línea de seguridad en el caso de que el río se llegue a contaminar.
Sirven como depósitos en tiempos de caudales bajos.
El almacenemiento puede ser un embalse abierto o un pequeño depósito para equilibrar los flujos que van a la planta de tratamiento.
En el caso de caudales bajos de río pudiera no ser posible proporcionar un caudal igual a la planta.
Los depósitos de regulación alivian este problema disponiendo siempre de un volumen mínimo para el suministro a la planta y la selección del diseño de las bombas resulta resulta más coherente.
Los tanques de almacenamiento también ayudan en los procesos de tratamiento ya que al asentarse el agua permite que parte de su materia en suspensión sedimentable, comience a decantar.
Estos depósitos pueden actuar como cubas de sedimentación inicial.
El almacenamiento debería ser de 7 a 10 días de la demanda promedio del agua.
Si el tanque es abierto este período puede ser adecuado para reducir patógenos por exposición a la luz solar.
Pero el período no debe ser largo tampoco pues favorece el crecimiento de algas indeseables.
El agua que se sedimenta durante algunos días en el tanque de regulación será más barata de tratar en la planta.
Pero el costo de construir depósitos de regulación es caro, y su mantenimiento es costoso.
Otro sistema de almacenamiento es colocar tanques de almacenamiento de 12 h lo que reduce costos de bombeo ya que las tarifas eléctricas son más baratas en horario nocturno.
Aireación
Es el suministro de oxígeno de la atmósfera para producir cambios beneficiosos en la calidad del agua.
Es más habitual para aguas subterráneas.
Se usa para:
1. Liberar exceso de sulfuro de hidrógeno que causa sabor y olor indeseable.
2. Para liberar el exceso de dióxido de carbono que puede corroer los materiales de hormigón.
3. Para aumentar el contenido de Oxígeno
Puede ser un proceso mecánico simple, de pulverizar agua dentro de aire y permitir que caiga dentro de escalones mientras absorbe o desorbe oxígeno.
Pretratamiento químico
Es un proceso más caro que el post tratamiento, pues se necesitan mayores cantidades de reactivos químicos, ya que parte de los reactivos son enmascarados y absorbidos por la turbidez del agua.
Procesos de pretratamiento químico:
Precloración y Carbón activado.
La precloración se usa en aguas de baja turbidez,con alto recuento de coliformes.
El cloro se inyecta en la corriente de agua y durante el príodo que permanece en elos depósitos de sedimentación, oxida y precipita el Fe y Mn. Produce muerte de patógenos y reduce el color. Se usan dósis de hasta 5 mg/l
El carbón activado se usa para:
La eliminación de algas fotosintéticas, la mejora del color y olor y eliminación de compuestos orgánicos selectivos.
Puede usarse en polvo o granular este último se prefiere para eliminar sabores u olores de agua de origen industrial.
La dósis del CA en polvo varía entre 3 y 20 mg/l
El mecanismo es que el CA en plovo se deposita en los filtros de arena y CA absorbe las impurezas del agua que producen olores y sabores desagradables.
A mayor tiempo de flitración más eficiente es el CA en plovo.
Sonsatisfactorios períodos de más de 4 h.
El CA granular, se usa en el caso de que los problemas de olor y sabor persistan después de usar el CA en polvo.
Sedimentación, coagulación y floculación
El tratamiento estándar del agua es el conjunto de procesos unitarios que reducen el color, turbidez y las impurezas particuladas.
Produciendo como ventajas: reducciones en hierro y manganeso, en algas, patógenos.
Se pueden considerar los siguientes procesos unitarios:
Sedimentación, Coagulación y Floculación, Sedimentación de partículas floculadas, Filtración.
Sedimentación General
Es la separación sólido-líquido, una decantación por gravedad para separar sólidos en suspensión.
Procesos de sedimentación utilizados.
a) Tipo I
Para sedimentar partículas discretas no floculadas
b) Tipo II
Para sedimentar partículas floculadas en una suspensión diluida.
Sedimentación de partículas discretas tipo I
Los tanques son de dos tipos: rectangulares o circulares.
Los rectangulares tienen una relación longitud/anchura alrededor de 2 y una profundidad de 1.5 a 6 m.
En la base de lado debe haber una poceta que permita la extracción de lodos.
Las dimensiones de un decantador circular son de 10 a 50 m de diámetro, y de 2.5 a 6 m de profundidad.
Los parámetros clave y los valores típicos en el diseño de un tanque decantador son:
Carga de superficie : 20-35 m³/ día / m²
Tiempo de detención: 2-8 h
carga sobre vertedero : 150 – 300 m³/día/m
Las partículas sedimentan individualmente y se supone que no hay floculación o coagulación entre ellas.
En este tipo de sedimentación una partícula se acelerará verticalmente en sentido descendente, hasta que la fuerza de retardo (arrastre) FD sea igual a la fuera impulsora FI y a partir de allí la partícula decanta a una velocidad constante conocida como la velocidad de stokes Vs.
La fuerza impulsora Fi = (γs-γw) Vol
Donde γs = peso específico de las partículas sólidas ρs g
γw = peso específico del agua ρw g
Vol= volumen de la partícula.
Lafuerza de arrastre FD = CD As ρw (Vs² / 2)
donde CD = coeficiente de arrastre = 0.4 para esferas
CD = 24 ˅/ Vs d para flujo laminar para Re<100
As = superficie de la sección de esfera transversal al vector de velocidad.
Vs = velocidad de sedimentación o velocidad de Stokes
˅= viscosidad cinemática.
FI = FD
(γs –γw) π/6 d³ = (24˅/Vsd)π/4 d²ρw
Rearreglando términos
Vs = g / 18 μ ( Sp -1) d²
Sp es la gravedad específica de las partículas.
o Vs = g / 18 μ (ρs – ρw) d²
Esto se conoce como la velocidad de simentación para las partículas discretas.
Se supone que una cuba para sedimentación preliminar de aguas brutas se comporta como sigue:
1.Es aplicable la sedimentación tipo I
2.El flujo que entra y sale del tanque es uniforme
3.Hay 3 zonas dentro de la cuba:
a) Una zona de entrada
b) Una zona de salida
c) una zona de lodos.
4. La distribución de partículas es uniforme en todas partes.
5. Las partículas al entrar en la zona de lodos permanecen alli hasta que son barridas por el fondo.
Para un tanque rectangular
Tiempo de detención t= H/ Vs =L/ V
L≥W y L>> H
La velocidad Horizontal V = Q / WH
t= WHL / Q = Vol / Q
Por tanto Q/ Ap = Carga Superficial
Ap = área de planta
Entonces Vs = a la carga superficial para un tanque rectangular y para uno circular.
Sedimentación de partículas floculadas: Tipo II
Las partículas floculadas son aquellas que son quimicamente ayudadas para reunirse y formar partículas mas grandes y así decantar.
La coagulación es el primer proceso de añadir el producto químico coagulante que cambia la carga eléctrica de las partículas y las hace suceptibles para agregación.
La floculación es el segundo proceso de obtener la mezcla coagulada para formar flóculos mayores.
Mientras las partículas están sedimentando, también están floculando y así aumentan en tamaño y masa durante la sedimentación.
Este fenómeno tiene lugar en la sedimentación de aguas potables y residuales tratadas quimicamente.
Coagulación
1.El agua bruta después del desbaste contiene impurezas en suspensión y en solución.
2.La materia particulada en suspensión tiene una gama de tamaño de partículas de 10^-7 a 10^-1 mm. Los coloides de arcilla inorgánicos oscilan de 10^-6 a 10^-3 mm y forman el componente dominante de las partículas en suspensión.
3.Dado su tamaño la materia en suspensión tiene una velocidad de sedimentación despreciable.
4.Uno de los objetivos del tratamiento de agua es el de promover la sedimentación de la materia particulada en suspensión.
5.La decantación de partículas tiene lugar cuando su velocidad de sedimentación sea adecuada para producir la decantación en un período de tiempo corto.
El proceso de coagulación usa como coagulante químico la sal de alumnio o hierro
Antes de usar el coagulante ideal deben identificarse las propiedades específicas de las partículas en suspensión.
Las propiedades son su clasificación y la carga eléctrica.
La clasificación determina si una partícula en suspensión tiene afinidad para la adsorción de agua o no.
Las partículas con afinidad para la adsorción de agua son hidrófilas y las que no absorben agua hidrófobas.
La mayoría de las partículas en suspensión tienen una carga electrostática negativa.
Esto significa que se repelen unas a otras y por eso se mantienen en suspensión.
Las partículas que se mantienen en suspensión son estables, si se logra cambiar su carga electrostática se desestabilizan, se atraen unas con otras se aglomeran y decantan.
Los coagulantes químicos como sulfato de aluminio o sulfato férrico, se añaden al agua brutay se lleva a cabo una mezcla rápida durante 20 a 60 s.
Esto se hace en tanques para formar el microflóculo que en sí mismo no es aún muy sedimentable.
El objetivo es producir un flóculo de tamaño adecuado que pueda sedimentar por gravedad.
El proceso siguiente es someter la solución de microflóculo a un procedimiento de floculación lenta.
Esto se lleva a cabo en depósitos durante 20 a 60 min a velocidades de agitación muy lentas.
Si el rotor del mezclador de floculación va demasiado rápido hay riesgo de romper el microflóculo inicial, y así invalidar el proceso.
Dependiendo de la calidad del agua bruta la promoción del microflóculo puede ser inadecuada solo con coagulantes químicos, y precisa de la ayuda de los polielectrólitos.
Estos se añaden después del coagulante en una pequeña cuba de mezcla rápida y antes del mezclado para floculación.
Los coagulantes más comunes:
Sulfato de aluminio(alúmina), sulfato ferroso, cloruro férrico.
El sulfato de aluminio es corrosivo en si mismoy se envasa con agua.
Cuando se añade la alúmina al agua bruta se produce la siguiente reacción:
Alúmina + Hidróxido de calcio →Flóculo de hidróxido de aluminio(lodo) + sulfato de calcio + agua + CO2
El objeto es la producción de un flóculo y en el caso anterior se trata de un flóculo de hidróxido de aluminio.
Si no hay suficiente alcalinidad en el agua se aumenta mediante la adición de cal( hidróxido de calcio)
El intervalo óptimo de la producción del flóculo de hidróxido de alumnio es para un pH de 4.8 a 7.8 ya que aquí el flóculo es insoluble.
Productos químicos que favorecen la coagulación:
a) Polielectrólitos b) adición de cal c) corrección de pH
Los polielectrólitos pueden ser catiónicos, aniónicos o polianfóteros.
Infraestructura de coagulación y floculación
1.Unidad de dosificado de coagulante y mezclado rápido.
2.Tanque de preparación de polielectrólito y unidad dosificadora
3.Cuba de floculación
Unidad de mezclado rápido de coagulante:
1.Usa diferentes configuraciones de tanques
2.Se debe inyectar el coagulante y producir la floculación en un período de 20 a 60 seg, con altos gradientes de velocidad de 700 a 1000 m/s/m.
3.Se puede lograr este Esfuerzo cortante mediante salto hidraúlico, inyección a chorro, mezcladores de paletas, mezclador de turbina.
Unidad de mezclado de polielectrólito
1.Se prepara primero en una cuba de mezclado para alcanzar la la concentración adecuada.
2.Se añade al proceso a corta distancia debajo de la unidad de mezcla del coagulante.
Cuba de floculación
1.Antes de llegar a esta etapa se han producido los microflóculos.
2.Ahora se trata de favorecer que los microflóculos se aglomeren y formen flóculos mayores.
3.La agitación debe ser suave para favorecer el mezclado intenso.
4.Las cubas se clasifican de flujo axial(hidráulicas) o de flujo cruzado(mecánicas)
Ejemplo = Problema 1
Determinar las dimensiones de una cuba de un sistema de floculación axial de profundidad uniforme para tratar 36,400 m³/día . El tiempo de detención es de 50 min. Suponer que la anchura de la cuba es de 25 m consiste en 5 unidades de igual anchura separadas por muros de hormigón perforados.
Solución
Vol de la cuba = 36400/24 X 50/60 = 1,264 m³
Área de la sección larga A = 1,264/ 25= 50.5 m²
Longitud X profundidad = 50.5 m²
Si la sección transversal de cada unidad es cuadrada, por ejemplo 5 X 5 entonces la profundidad es 5.
Longitud = 50.5/ 5 = 10.1 m
La cuba tendrá entonces 10.1mX5mX5m
Problema 2
Una planta de tratamiento de agua consiste en los siguientes procesos unitarios: coagulación, floculación, sedimentación, filtración, y desinfección.
La concentración de sólidos en suspensión en el agua bruta es de 500 mg/l y la planta trata 36,400 m³/día. Se usa alúmina como coagulante en una dósis de 50 mg/l. Calcular los lodos sólidos producidos diariamente si tiene lugar una reacción completa de alúmina a hidróxido de aluminio y el 98 % de los sólidos totales se separan por sedimentación/filtración.
lBalance de materia para los sólidos en suspensión
Acumulación
dentro del = entrada- salida + generación – consumo
sistema
0 = entrada-salida + 0 - 0
Entonces entrada = salida
QCi = QCo + qCs
Despejando para el caudal de lodos
qCs= Q( Ci- Co)= 0.42 m³/sX 490 mg/l X1000l/m³x1g/1000mg
= 206 g/s
lLa reacción donde se producen los lodos es la siguiente.
Al2(SO4)3 ·14H2O + 3 Ca(OH)2→2Al(OH)3 + 3 Ca(SO4) + 14H2O
Alúmina hidróxido flóculo de sulfato
de calcio hidróxido cálcico
de Aluminio
Balance estequiométrico
Al2(SO3)·14H2O→2Al(OH)3
594 g/mol → 156 g/mol
1 g → X
X= 0.26 g de lodo
1 g de alúmina produce 0.26 g de lodo
lUtilizando 50 mg/l de alúmina=
50 X 10³ mg/m³ X 0.42 m³ / s X 1 g/ 10³ mg = 21 g/ s
21 g/s de alúmina producen X g/s de lodo
1 g de alúmina produce 0.26
X = 0.26 X 21 = 5.46 g/s de lodo
Sólidos totales = sólidos en suspensión separados + lodo de
hidróxido de aluminio
= 206 + 5.46 = 211.5 g/s
211.5g/s X 3600 s/ 1h X 24h/día X 1 kg/1000 g X 1 ton /1000kg
= 18.3 ton / día de lodos.
lPara la planta de tratamiento de agua del ejemplo del problema 1, diseñar la unidad de mezclado rápido para floculación. Suponga un período de detención en el mezclador rápido de 40 s.
Vol necesario de la cuba = Qt = 36,400 m³/ día X 1 día/24 h X 1h / 3600 s X 40 s = 16.85 m³
Tamaño de la cuba = ³√ 16.85 = 2.5 X 2.5 X 2.5 m³
lPara el problema 2 diseñar la cuba de floculación para un tiempo de detención de 40 min.
tamaño de la cuba = vol = Qt= (36400/24X60)X 40= 1,011 m³
Si se supone una cuba de 4 m de longitud, El área superficial será
1011 / 4 = 252.7 m² y W X P =√252.7 ~16 m
FILTRACIÓN
La filtración es el proceso de pasar el agua a través de un medio poroso con la esperanza de que el filtrado tenga mejor calidad que el afluente.
El medio filtrante suele ser arena.
La filtración puede ser lenta
La filtración lenta mejora la calidad estética del agua y la separación de patógenos.
Clasificación de los sistemas de filtración
1. gravedad o presión
2. Velocidad de filtración rápida, lenta o variable
3. Filtración de torta o en profundidad.
Flitración por gravedad es el proceso en que al agua pasa por el filtro sin ayuda excepto la gravedad.
El agua pasa a través del medio filtrante sometida a presión.
Las velocidades de operación varían entre 0.1 y 0.2 m/h
Las velocidades en los filtros rápidos varían entre 5 y 20 m/h
La filtración de torta es el proceso en filtros lentos en que sobre la superficie del filtro se desarrolla una torta filtrante (arena/aire)y la filtración se desarrolla a través de mecanismos físicos y biológicos.
La filtración en profundidad es cuando la mayor parte del espesor de medio filtrante está activo para el proceso y la calidad mejora con la profundidad, como es el caso de los filtros rápidos de arena.
El tipo más común es el filtro rápido de gravedad en profundidad.
FILTRACIÓN LENTA EN ARENA
Un filtro de este tipo es una estructura o caja abierta rectangular de hormigón que contiene:
1.Capa sobrenadante de agua bruta
2.Lecho de arena fina, apoyado sobre una capa fina de grava
3.Sistema de drenaje inferior
4.Estructuras de entrada y salida.
La estructura de entrada permite que el agua fluya hacia la capa de película biológica sobre el filtro sin dañarla.
Esta capa está en la cara superior del lecho de arena y está compuesta de organismos vivos y muertos.
Esta estructura de entrada también facilita el drenaje del agua sobrenadante durante el proceso de lavado.
El agua sobrenadante proporciona una presión de agua suficiente para impulsarla a través del filtro de arena mientras se crea un período de detención de varias horas para el agua bruta.
lEl lecho filtrante suele ser de arena fina de 0.15 a 0.3 mm con un coeficiente de uniformidad no mayor de 2.
Diseñar un filtro lento de arena para tratar un caudal de 800 m³/día. Supóngase una velocidad de filtración de 0.15 m/h.
Área de la cuba necesaria 800/24 X 1h/15m = 222 m² ~ 230 m
Por lo tanto Largo= 23m X ancho=10 m
Altura del tanque
a) Drenaje del sistema ~ 0.5
b) Lecho filtrante ~ 0.9 m
c) Agua sobrenadante ~ 1 m
Altura total = 2.5 m
La filtración rápida por gravedad se usa para agua coagulada químicamente y producir agua potable de gran calidad. Los filtros pueden ser de 3 tipos:
a)Medio simple, normalmente arena o antracita
b)Medio dual (arena y antracita)
c)Multimedio ( granate, arena y antracita)
Desinfección
Se refiere a tratar de destruir o volver inofensivos los organismos patógenos.
El objetivo de la desinfección no es la destrucción completa de toda la materia viva, ni la esterilización.
Procesos como coagulación y filtración deben separar el 90 % de bacteris y virus.
Características de un buen desinfectante:
a)Ser tóxico para microorganismos a concentraciones muy por debajo de los umbrales tóxicos para humanos y animales superiores.
b)Proporcionar alta tasa de mortandad
c)Ser suficientemente persistente para evitar rebrotes de organismos en los sistemas de distribución.
Factores que pueden dar lugar a una baja eficiencia en desinfección
a)Turbidez
b)Organismos resistentes
c)Gran cantidad de materia orgánica
d)Depósitos de hierro y manganeso
e)Compuestos oxidables.
Los virus son más resistentes a los desinfectantes que las bacterias.
Los coloides productores de turbidez y los depósitos de hierro y manganeso pueden enmascarar a los organismos y consumir el desinfectante.
Los desinfectantes más comunes usados a escala industrial son:
a) Dióxido de cloro
b) Cloraminas
c) Ozono
d) radiación UV
e) Cloración
El cloro es el desinfectante usado con más frecuencia.
DIÓXIDO DE CLORO
Es un gas amarillento o amarillo-azul o rojizo que se licúa a 10 °C.
A temperaturas más altas es explosivo.
Su aplicación no causa deterioro del sabor ni olor del agua
Su eficacia desinfectante es muy dependiente del pH
La formación de trihalometanos puede despreciarse.
No reacciona con el amoníaco
Forma compuestos inorgánicos tóxicos
Cloraminas
Comparadas con el dióxido de cloro las cloraminas son:
a)Sustancias menos efectivas como desinfectantes
b)Tienen efecto algicida
c)Tiene efecto perjudicial para el sabor y color del agua
d)Muestran una eficiencia dependiente del pH, y hay mayor eficiencia en valores más bajos de pH
e)No reaccionan con la materia orgánica o fenoles
f)Son persistentes y proporcionan una protección continuada contra rebrotes en el sistema de distribución.
OZONO
Gas azulado con olor desagradable
Debe producirse en una planta y usarse inmediatamente.
Los costes de la ozonización son 2 a 3 veces mayores que los de la cloración.
Es especialmente eficaz para destruir virus
Mejora el olor y sabor
Transformación de sustancias no degradables en degradables
Es independiente del pH
Pueden haber rebrotes de microorganismos por la producción de sustancias degradables
Favorece la formación de un número de compuestos tóxicos.
No quedan residuos de el como desinfectante.
Radiación UV
Este método es eficaz para desactivar tanto virus como bacterias
La luz UV se extiende a lo largo de una longitud de onda de 200 a 390 nm
La banda eficaz de desinfección está entre 250 a 280 nm
En este intervalo la luz UV se absorbe por el DNA de los microorganismos lo que produce un cambio en el material genético de tal amner que ya no son capaces de multiplicarse.
Para usar la UV como desinfectante se necesita que el agua esté libre de turbidez y en capas finas.
No deja residuos
Puede producir fotooxidación de compuestos.
No hay problemas de olor ni sabor
No se añaden productos químicos
Cloración
Gas amarillo verdoso que presenta gran toxicidad para humanos y animales.
Por su reactividad reacciona con con muchos compuestos orgánicos e inorgánicos presentes en el agua.
Puede formar carburos halogenados incluyendo los trihalometanos, fenoles clorados, halometanos, etanos y etenos, hidrocarburos aromáticos polinucleares halogenados, aldehídos y cetonas clorados.
Todos estos productos comportan un riesgo carcinógeno y/o mutagénico para la salud humana.
