ZANJAS DE OXIDACIÓNDiana Marcela Fuquene Recurso Agua GENERALIDADES… Es una variante del proceso biológico de lodos activados. Opera por lo general dentro del concepto de aireación extendida, aunque es posible su funcionamiento en la modalidad de lodos activados convencionales. Las zanjas de oxidación en su configuración típica consiste en un canal cerrado, ovalado, con taludes de 45° y profundidades entre 1,20 m y 1,80 m. El agua residual es aireada y circulada a través del canal mediante aireadores mecánicos superficiales de eje horizontal (cepillos). APLICACIONES… Las zanjas de oxidación son aplicables en aquellas situaciones donde el proceso de lodos activados (convencional o aireación extendida) resulta apropiado. En términos de costos, este sistema puede ser más económico que otros procesos similares en un rango de caudal entre 380 m3/d y 40000 m3/d Las zanjas de oxidación presentan las mismas limitaciones que caracterizan al proceso de lodos activados. MODIFICACIONES… Las zanjas de oxidación pueden ofrecer elevados niveles de nitrificación sin necesidad de modificaciones, debido al prolongado tiempo de aireación y de residencia celular. Un canal, complementado con un sedimentador secundario es la configuración típica. Sin embargo, en algunos casos se emplean dos o más canales paralelos, con lo cual se gana flexibilidad y operatividad en el sistema. ZANJON CONVENCIONAL… OTRAS CONFIGURACIONES… Zanjones en paralelo con sedimentador secundario Zanjones en paralelo sin sedimentadores PLANTA DE LIXIVIADOS DEL RELLENO SANITARIO DOÑA JUANA… EQUIPOS DE AIREACIÓN Diana Marcela Fuquene Recurso Agua REQUERIMIENTOS… El sistema de aireación para un proceso de lodos activados y/o cualquiera de sus diferentes variantes debe cumplir con los siguientes objetivos: 1. Satisfacer la DBO del residuo 2. Satisfacer la respiración endógena de la biomasa 3. Atender la demanda por nitrificación 4. Proporcionar una mezcla adecuada en el reactor 5. Mantener una concentración mínima de oxígeno disuelto REQUERIMIENTOS… Los tanques de aireación pueden ser cuadrados o rectangulares y pueden estar provistos de uno o mas aireadores. La profundidad y el ancho de los tanques de aireación depende del tamaño del aireador. Por ejemplo, la profundidad y el ancho apropiado para un aireador de 7.5 kw sería de 2.5 m y 10 m, respectivamente. En general, los requerimientos de potencia para mantener un régimen de flujo completamente mezclado, con aireadores mecánicos, por ejemplo, varía entre 20 y 40 w/m3, dependiendo del diseño del aireador y de la geometría del tanque. CLASIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS DE AIREACIÓN… Los equipos de aireación normalmente utilizados en el tratamiento de las aguas residuales se clasifican en dos grandes grupos, a saber: Aireadores superficiales: por aspersión y turbulencia en la superficie del agua. Pueden ser de eje vertical o de eje horizontal Aireadores sumergidos, los cuales se subdividen a su vez: a) Sistemas de aireación difusa: mediante la introducción de burbujas de aire o de oxígeno puro b) Aireadores de turbina: eyector o impulsor sumergido AIREADORES SUPERFICIALES… Los aireadores mecánicos superficiales consisten en propulsores parcialmente sumergidos cuyos motores están conectados a estructuras flotantes o fijas. Se utilizan para producir una fuerte agitación en el agua residual, permitiendo la entrada de aire y facilitando la disolución del oxígeno en el agua a través de la interfase agua–aire. Los propulsores se fabrican en acero, hierro, aleaciones no corrosivas o plásticos reforzados con fibra de vidrio. Los aireadores superficiales, en general, influyen de manera directa sobre los niveles de oxígeno en un área determinada, alrededor del equipo. AIREADORES SUPERFICIALES… Los aireadores superficiales se clasifican de acuerdo con el tipo de propulsor o con la velocidad de rotación del mismo: centrífugos, radial-axial o axial; baja o alta velocidad Los propulsores centrífugos pertenecen a la categoría de baja velocidad y van conectados a un motoreductor. Los aireadores de flujo axial operan a alta velocidad. Estos propulsores están conectados directamente al motor eléctrico. Los aireadores de alta velocidad, por lo regular, se instalan sobre plataformas flotantes. Por esa razón se utilizan muy frecuentemente en lagunas aireadas. AIREADORES SUPERFICIALES… Para propósitos de diseño los valores de transferencia deben ser ajustados a las condiciones reales de campo. Los aireadores mecánicos superficiales se especifican en función de la tasa de transferencia de oxígeno, expresada como kgO2/kw.h, en condiciones estándar (20°C y 0.0 mg/l). La tasa nominal de los aireadores superficiales varía entre 1.2 y 2.4 kgO2/kw.h. Los aireadores superficiales se consiguen en un rango de tamaños entre 0.75 kwy 150kw. AIREADORES SUPERFICIALES… Aireador de cepillo de eje horizontal Aireador flotante de eje vertical AIREADORES SUMERGIDOS… Un sistema de aireación difusa está constituido por difusores sumergidos en el agua residual, conectados a una red de tuberías que se alimenta de aire u oxígeno puro mediante sopladores (compresores). Los factores de importancia son el área de contacto de la burbuja con el agua y la cantidad de agua que mueven las burbujas. AIREACIÓN DIFUSA… Los sistemas de aireación difusa se clasifican de acuerdo con el tamaño de la burbuja (gruesa o fina). Entre mayor sea el área superficial de la burbuja mayor será la transferencia de aire en el agua. Por eso una reducción en el tamaño de la burbuja magnifica considerablemente el área superficial de contacto. Por ejemplo, si el tamaño de una burbuja se reduce a la mitad el área superficial se incrementa por 4. De esta manera si una burbuja normal de ¼¨ se reduce a 1/16¨(burbuja fina) el área superficial se incrementa en un factor de 16. AIREACIÓN DIFUSA… El tiempo de contacto es también un factor de gran importancia en la transferencia de aire. Por ello es conveniente aumentar la permanencia de la burbuja en el agua, especialmente minimizando la velocidad de ascenso. Esto se logra con una burbuja más fina que tiene mayor área de contacto y por lo tanto un coeficiente de fricción más alto. La eficiencia de aireación con burbujas finas puede ser 10 a 20 veces más alta que la aireación con burbujas gruesas. AIREACIÓN DIFUSA… AIREADORES SUMERGIDOS… Todos los inyectores combinan agua y aire bajo determinadas condiciones de presión. Los inyectores producen un chorro de agua que contiene burbujas de aire. Aunque generan un buen movimiento horizontal del agua, presentan deficiencias en la mezcla en sentido vertical. Por esa razón los sedimentos tienden a volverse anaerobios. Sin embargo, en comparación con los aireadores superficiales las finas burbujas de aire pueden ser, en términos de energía, hasta 5 veces más eficientes que los aireadores mecánicos. AIREADORES SUMERGIDOS… CARACTERÍSTICAS Y APLICACIÓN DE LOS EQUIPOS DE AIREACIÓN… POTENCIA DEL EQUIPO Y DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUE… Fuente: Ing. Carlos Julio Collazos