8. ESCALADO DE LA PLANTA INDUSTRIAL

Estudio sobre la depuración de los lixiviados de vertederos de RSU con cenizas volantes
zeolitizadas.8. Escalado de la planta industrial.
8. ESCALADO DE LA PLANTA INDUSTRIAL
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8.1. Introducción.
Es bien conocido, que en la industria química y farmacéutica los
procesos comerciales se basan en resultados experimentales, obtenidos a
escala de laboratorio y de planta piloto.
Un cambio de escala satisfactorio podría requerir un aumento progresivo
de la escala hasta alcanzar el nivel industrial pero esto proceso sería muy
costoso. Las diferentes metodologías de cambio de escala tienen el
objetivo de poder anticipar los efectos de cambio de escala, e introducir
las variaciones requeridas en el diseño de los equipos.
Por lo tanto, se comprende que un proceso de cambio de escala, es
complicado, debido a la combinación de múltiples factores: las
ecuaciones representativas del proceso no se pueden resolver, los
parámetros físicos y químicos están interconectados, las soluciones que
se obtienen a nivel de laboratorio o incluso de planta piloto pueden no
ser validas a nivel industrial... etc.
La complejidad del proceso y el nivel de conocimiento previo del
proceso suelen fijar el factor de escala, que será tanto más grande cuanto
menor sea el conocimiento del proceso.
Cuando el conocimiento previo del proceso es grande se suelen utilizar
factores de escala del orden de 10. En reactores químicos se pueden
llegar a utilizar factores de escala de 50-80000, mientras que en el caso
de reactores biotecnológicos, de un desarrollo industrial más reciente los
factores de escala pueden ser mucho mas elevados como puede ser para
el caso de las plantas de tratamiento biológico de aguas residuales.
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La finalidad del cambio de escala es la selección de las condiciones de
diseño que aseguren que el efecto de las distintas variables sobre el
proceso conduzca a los resultados deseados.
En nuestro caso, vamos a aplicar la teoría de la similitud para determinar
el factor de escala.
Teoría de la similitud.
La base del concepto de similitud se puede expresar con la siguiente
relación lineal:
m´= k m
Donde k es el factor de escala, que relaciona el valor de una variable en
cada una de las escalas utilizadas.
La similitud se clasifica en función de la naturaleza de las variables que
obedecen a la ecuación anterior, de forma que esta puede ser:
-
Similitud geométrica.
-
Similitud dinámica.
-
Similitud térmica.
-
Similitud másica.
-
Similitud bioquímica.
La similitud estricta entre dos sistemas de distinto volumen es imposible.
La teoría de la similitud conjuntamente con el análisis del régimen de
operación ha guiado a la formulación de una serie de criterios que son
los más utilizados en el cambio de escala. Así, muchos trabajos se han
basado en mantener constante por una parte la proporcionalidad
geométrica, y en mantener constante en ambos reactores una de las
siguientes variables:
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- Agitación.
- Coeficiente volumétrico de transferencia de materia.
- Tiempo de residencia.
8.2. Escalado de los caudales de operación.
A partir de los resultados obtenidos en la planta piloto se procede al
diseño de la planta que finalmente va a utilizarse para el tratamiento de
los lixiviados a escala industrial.
El caudal de operación de lixiviados sin diluir es de 5 m3/día, o 208 L/h
lo que supone un caudal un 594 veces superior al de operación en la
planta piloto.
Suponiendo que se mantengan las proporciones de las distintas
dosificaciones los distintos caudales con lo que se va a operar son los
siguientes (Tab 8.2.1):
Q (l/h) Q (g/h) Q (Kg/m3)
F0
208
Qr
1871
Suspensión zeolita
(10 g/L)
665
6653
32?
Coagulante
(30 g/L)
64,2
1925
9,25
Floculante
(0,25 g/L)
18,84
4,71
0,023
Fango
125
Tab 8.2.1
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Para el caso de las zeolitas se plantea la posibilidad de dosificarlas
directamente sin formar una suspensión previa, ya que esta parece una
alternativa más económica y simple.
En cualquier caso, el caudal de zeolitas no puede saberse a priori, ya que
este depende del pH de la alimentación el cual puede sufrir variaciones,
el caudal utilizado para el diseño ha sido el de los resultados obtenidos
en planta piloto, aplicando un factor de escala (Graf 8.2.1).
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Graf 8.2.1.
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8.3. Diseño de la planta industrial.
8.3.I Pretratamiento.
El primer paso en la depuración del agua residual ha de consistir,
lógicamente, en una eliminación de materias gruesas cuya presencia en
el efluente perturbaría el tratamiento total y el eficiente funcionamiento
de las máquinas, equipos e instalaciones de la estación depuradora, para ello se
van a utilizar rejillas de desbaste a la entrada al proceso, que retengan estos
cuerpos de gran tamaño.
8.3.I.1 Rejillas de desbaste y tamizado.
En el canal de entrada del agua a la planta depuradora nos encontramos
primero con una reja de gruesos y posteriormente con un tamiz de finos.
Se ha diseñado a la entrada un by-pass general de la instalación en caso
de avería en la estación depuradora.
El desbaste se realiza por medio de rejillas y tiene como objeto retener
y separar los cuerpos voluminosos flotantes y en suspensión, que
arrastra consigo el agua residual.
Se consigue así:
• Eludir posteriores depósitos.
• Evitar obstrucciones en canales, tuberías y conducciones en general.
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• Interceptar las materias que por sus excesivas dimensiones podrían dificultar
el funcionamiento de las unidades posteriores (medidor de caudal,
decantadores, etc.).
• Aumentar la eficiencia de los tratamientos posteriores.
Las rejillas pueden clasificarse, con arreglo a distintos criterios, en:
•
Horizontales, verticales, inclinadas y curvas.
•
Finas, medias y gruesas.
•
Fijas o móviles.
•
De limpieza automática, semiautomática o manual.
Por razones de mantenimiento y explotación es recomendable evitar
la colocación de rejas de limpieza manual. Hoy en día ya existen en
el mercado rejas provistas de sistema automático de limpieza y
extracción de residuos a un contenedor que dan excelentes
resultados. El automatismo del sistema limpiador puede ser regulado.
•
Con intervalo de tiempo fijo.
•
Con intervalo de tiempo modificado con arreglo al grado de obstrucción de
la rejilla.
Sí se recomienda no obstante la colocación de una reja de seguridad manual
(separación entre barrotes 100 mm) para que en caso de fallo del sistema de limpieza automática de la reja, no se produzcan inundaciones.
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Aunque no existe un criterio único para la delimitación de los tipos de
rejillas finas medias o gruesas, se pueden considerar como rejillas finas
aquellas en que la separación libre de aberturas es inferior a 1,5 cm.
La distancia entre barras, en las llamadas rejillas de separación media, oscila
entre 1,5 y 5,0 cm. Son las más empleadas en la actualidad, puesto que
retienen la mayor parte de las sustancias arrastradas que no pueden
eliminarse por sedimentación, y son las que se ha decidido instalar.
El parámetro de control fundamental en la comprobación de rejillas es la
velocidad de paso del agua entre los barrotes.
Se recomiendan las siguientes velocidades de paso a caudal medio:
Vr (Qm) > 0,6 m/s.
Vr (Qm) < 1,0 m/s (con limpieza a favor de corriente).
Vr (Qm) < 1,2 m/s (con limpieza en contracorriente).
Calculado el ancho del canal de entrada a la planta en función del caudal de
diseño, para evitar un aumento de la velocidad de paso como
consecuencia de la colocación de unas rejillas (con la consecuente
reducción de la sección de paso) será necesario el establecer un sobreancho
del canal en el punto de colocación de las rejas.
El ancho del canal en la zona de rejillas puede calcularse por la
fórmula, siguiente:
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Donde:
a: ancho de los barrotes de la rejilla (mm)
b: ancho del canal en la zona de rejilla (mm)
c: ancho del canal de entrada (mm)
s: separación útil entre barrotes (mm)
Se suponen los siguientes datos:
c : 500 mm
s : 30 mm
a : 10 mm
Por lo tanto el ancho del canal en la zona de rejillas resulta el siguiente:
b=(
500
− 1)(30 + 10) + 30 = 657mm
30
El número de barras vendrá dado por:
n=
657 − 30
= 15barras
10 + 30
Debe preverse un porcentaje de atascamiento del 10 al 40% y, en redes
unitarias, posibles obstrucciones por aporte elevado de sedimentos
durante el comienzo de las lluvias.
Una vez conocido el caudal de operación la perdida de carga que se
producirá en las rejas puede obtenerse a partir del siguiente gráfico.
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Si se opera como está previsto con una velocidad de 0.6 m/s para el caudal medio
y un paso libre de 3.0 cm la perdida de carga oscilará entre 1.2 cm para rejas
limpias y 2 cm para rejas sucias.
El sistema cuenta con un dispositivo de limpieza automática con agua de red, que
permite arrastrar aquellas partículas de mayor tamaño que queden retenidas en el
tamiz, y que no llegan a ser arrastradas hasta el depósito de recogida de gruesos.
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8.3.II. Tanque de homogenización.
El diseño de la planta depuradora industrial debe prever que se
produzcan puntas de máxima y mínima producción de lixiviados, por lo
que para poder operar con seguridad y continuidad se instala un tanque
de homogenización que nos permita operar a un caudal cte, así como
realizar un pretratamiento de dilución y aireación de la alimentación al
proceso.
El volumen del depósito se calcula a partir de la condición de que el
tanque ha de ser capaz de almacenar la producción de todo un día,
operando al caudal nominal, de 5m3/día de lixiviado concentrado.
El volumen del tanque será por lo tanto el producto del tiempo de
residencia hidráulico por el caudal nominal, mas el efluente necesario
para la dilución al 10%.
V = (5
m3
1día ) × 10 = 50m3
día
Pero además, se va a sobredimensionar el tanque para hacer frente a
caudales superiores al nominal, por lo cual se va a usar un factor
corrector del 30%.
V = 50 × 1.30 = 65m3
La geometría del tanque de homogeneización debe evitar diseños
alargados, para facilitar la homogeneización, por lo que se decide que su
sección sea circular.
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Imponiendo la condición geométrica de que la altura del depósito sea
igual al doble del radio de éste, se ha decidido que las dimensiones del
depósito sean las siguientes:
R=2m
H=6m
Con estas dimensiones el volumen del deposito es de 75,4 m3, si bien el
volumen efectivo será algo menor.
El depósito será de hormigón debido a su coste y su alta resistencia al
ataque químico.
Se instalará una arqueta de recogida de aguas, para la recogida de aguas
de lavado, rebose, etc…
Instrumentación del tanque de homogenización.
El depósito cuenta con dos sondas de medida de nivel, de tipo flotador,
que informarán al sistema de control de cuando se alcancen los niveles
de máximo y mínimo, para enviar una señal de alarma y parar la planta
respectivamente.
Para conseguir una buena homogeneización y evitar la acumulación de
fangos en el fondo es necesario mezclar los vertidos adecuadamente.
Esto se puede realizar mediante una agitación o mediante una aireación.
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Se ha decidido utilizar la mezcla por aireación ya que es un método de
mezcla más intensivo que el realizado con agitadores de hélice. Además,
se puede conseguir una pequeña oxidación química mediante la
introducción de oxígeno, presentando menos problemas de olores puesto
que éstos además de agitar introducen oxígeno.
El sistema consiste simplemente en una soplante que impulse aire del
medio a través del lixiviado, funcionando a intervalos de tiempo
periódicos controlados por un reloj.
Por supuesto, hay también una bomba de elevación que bombea el
efluente a tratar desde este tanque de homogenización hasta el depósito
de dosificación del coagulante, y a posteriori, por efecto de la gravedad,
debe de circular hasta el clarificador.
El caudal de operación se regula desde el cuadro de control de la planta,
para evitar el coste de instalar un transductor desde el sensor de caudal
hasta el cuadro eléctrico. Se ha decidido que desde el cuadro eléctrico se
realicen las regulaciones de funcionamiento de la bomba, y así variar
éstas en función de una tabla caudal-revolución de la bomba conocida.
El caudal de operación fijará a su vez, a través del controlador del
proceso, los caudales de dosificación, considerando despreciables las
oscilaciones en la calidad del lixiviado a tratar, por lo que las
dosificaciones serán siempre constantes para un mismo caudal de
alimentación.
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Esta alternativa permite sintonizar el controlador con un menor tiempo
de respuesta, pero tiene el inconveniente de que no se detectan posibles
errores aguas abajo de la bomba de alimentación.
Para evitar posibles errores, se instala un medidor de caudal
electromagnético, después de la bomba, cuyas especificaciones técnicas
se incluyen en el anexo.
8.3.III. Deposito de recogida de efluente tratado.
Se ha decidido instalar un depósito de recogida del efluente tratado para
utilizar este efluente para disolver el floculante comercial, con la
consiguiente reducción del consumo de agua, y la obtención de un
mayor rendimiento en la depuración de los lixiviados, así como para
labores de mantenimiento como puede ser el lavado.
El depósito dispone de un sensor de nivel superior de tipo flotador para
anular la alimentación a éste cuando se alcance el nivel superior y evitar
así que rebose.
En la parte inferior del depósito se instala un conducto de salida para la
purga del efluente cuando sea necesario para labores de mantenimiento,
así como para la descarga hacia los depósitos de preparación de los
aditivos.
En este conducto se instala una válvula de regulación para regular el
caudal que se recircula.
El depósito tiene una capacidad de 5 m3 y debe ser de un material
resistente como puede ser el poliéster reforzado con fibra de vidrio.
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8.3.IV. Almacenamiento de las sustancias químicas.
El almacén se ubica lo más cerca posible de los equipos de dosificación,
para ahorrar tiempo y esfuerzo en el traslado de las sustancias químicas.
La capacidad del almacén será suficiente para abastecer la planta por lo
menos durante un mes.
Para el almacenamiento de sustancias secas embolsadas como es el caso
de la cal, deberá disponérselas apiladas y sobre tarimas de madera para
aislarlas de la humedad del piso y de las paredes.
Cuando se trata de una pequeña tolva metálica, puede evitarse que el
material se aglomere si se coloca en la parte exterior de la tolva un
vibrador intermitente, cuya potencia debe adaptarse al volumen de esta.
Cuando se trata de una tolva de almacenamiento de pequeña capacidad,
la extracción puede hacerse manualmente, a través de un simple
obturador de registro.
8.3.5. Dosificación del polielectrolito.
Se va a dosificar una suspensión de 0,25 g/l de Actipol A 401, de base
acuosa, con un caudal estimado de unos 38 l/h, que habrán de ajustarse,
con la bomba de dosificación.
El equipo elegido es suministrado por la empresa TORO SA, y consta de
los siguientes elementos:
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Tolva dosificadora de polielectrolito, realizada en acero inoxidable y
situada sobre el depósito de la planta. Lleva incorporado el sistema de
dosificación, constituido por un tornillo sinfín de eje hueco accionado
por un motorreductor acoplado a la tolva. En la parte superior existe una
tapa por la que se realiza el llenado de la tolva con el polielectrolito
granulado (Fig 8.3.V.1).
Fig 8.3.V.1
Dispersador de alta capacidad, fabricado en polipropileno. Tiene forma
cilíndrica con base cónica, terminando en un tramo de tubería por la cual
se une al depósito. Dispone de dos entradas de agua a distinta altura para
originar la turbulencia adecuada para realizar la primera mezcla con el
polielectrolito evitando la aparición de grumos. Está situado sobre el
depósito de la planta y debajo de la tolva dosificadora desde la cual cae el
polielectrolito (Fig 8.3.V.2).
Fig 8.3.V.2
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El circuito de agua dispone de una electroválvula de control y de un
manorreductor con manómetro incorporado para regular la presión
de alimentación según necesidades. Además incorpora las válvulas
de corte correspondientes y las de regulación de entrada de agua al
dispersador. Este circuito se sitúa alrededor de la tolva.
El depósito principal sobre el que van dispuestos el resto de elementos y
en el que tiene lugar la preparación y maduración del poli. Es de
forma rectangular y fabricado en Poliéster Reforzado con Fibra de
Vidrio. Dispone de una boca superior de maniobra y de una boquilla
inferior de desagüe.
El agitador situado en un lateral del depósito realiza la mezcla de agua
y polielectrolito en el depósito.
La dosificadora situada sobre el depósito y junto al agitador realiza la
dosificación de polielectrolito ya preparado.
En el depósito existen boyas de nivel máximo, mínimo y de regulación
para el control de arranque y parada automáticos del agitador, del
alimentador de poli y de la entrada de agua (Fig 8.3.V.3).
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Foto de conjunto del dosificador Fig 8.3.V.3
Especificaciones técnicas:
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MODELO
PAP 1500
Capacidad máxima de preparación (Kg/h)
Polielectrolito al 0,2 %
256
Polielectrolito al 0,3 %
193
Polielectrolito al 0,5 %
138
Polielectrolito al 1 %
127
Depósito
Capacidad (L)
1.500
Altura (mm)
1.330
Longitud L (mm)
1.635
Anchura total A (mm)
1.095
Altura t total B (mm)
2.090
Material
P.R.F.V
Dispersador
Material
Polipropileno
Tolva
Capacidad (L)
20
Dosificación (L/min)
0,4
Material
Acero Inoxidable
Sinfín
Acero Inoxidable
Potencia, Kw
0,122
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Agitador
Potencia, Kw
0.75
Nº Unidades
1
Material
AISI 316
Dosificadora
Potencia (Kw)
0,09
Caudal Max (L/h)
115
8.3.VI. Dosificación de las zeolitas.
Para el caso de las zeolitas, si se opta por dosificarlas en forma de
suspensión se consume un volumen mucho mayor (665 l/h) que el de
floculante (37.7 l/h), por lo que sería necesario un equipo de mucho
mayor tamaño que el anterior, además de resultar mas económica la
alternativa de dosificar directamente las zeolitas en forma granular sobre
el efluente a tratar.
A continuación, se detallan las alternativas posibles:
Los dosificadores para sustancias químicas en polvo pueden ser de tipo
volumétrico o gravimétrico. Para seleccionar el tipo de dosificador, se
requiere tener en cuenta la precisión requerida, el tipo de producto que
se va a dosificar y el rango de trabajo que debe tener el equipo, lo cual
depende de las dosis máxima y mínima necesarias y de los caudales por
tratar.
De entre estas dos opciones se ha decidido utilizar un dosificador
volumétrico debido a que nuestro producto tiende a absorber el agua del
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medio, con lo que se produciría un error usando un dosificador de tipo
gravimétrico.
En el caso de los dosificadores volumétricos la dósis se determina
midiendo el volumen de material liberado por una superficie que se
desplaza a velocidad constante. Los dosificadores de este tipo más
comúnmente utilizados en la práctica son la válvula alveolar, el disco
giratorio, y el de tornillo.
a) Válvula alveolar.
La válvula alveolar es un dosificador de poca precisión que se emplea en
un rango de caudales de 0,5 a 1,0 m3/h.
b) Disco giratorio.
El dosificador de disco giratorio está compuesto de una base que gira a
velocidad constante sobre la cual una cuchilla de ángulo regulable
separa una parte del producto.
Este se vierte a un depósito de preparación de la solución que debe estar
equipado con un agitador.
La precisión del equipo es buena, superior a la de la válvula alveolar.
Se utiliza para dosificar sulfato de aluminio, cal, carbonato de sodio o de
calcio. La dosis se modifica por un botón de regulación que varía el
ángulo de la cuchilla. El motor puede ser de velocidad constante o
variable.
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Está adaptado para la distribución (al caudal de 10 a 1.000 L/h) de
reactivos que se utilizan normalmente, como sulfato de aluminio, cal,
carbonato cálcico o sódico, etc (Fig 8.3.VI.1).
Fig 8.3.VI.1
c) Dosificador de tornillo.
El dosificador de tornillo está constituido por una tolva de alimentación
y un tornillo de dosificación provisto de un brazo rascador que arrastra
el producto a través de un tubo calibrado.
Previamente, se homogeneiza el producto por medio de un agitador de
paletas de eje horizontal, destinado igualmente a evitar la formación de
zonas muertas a la entrada del tornillo de dosificación.
La variación de la graduación se consigue cambiando la velocidad de
giro del tornillo.
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La tolva de alimentación debe estar provista de un vibrador o de un
sistema oscilante de frecuencia o amplitud regulables. El rango de
trabajo de un dosificador de tornillo puede variar desde unos cuantos
gramos hasta varios kilos por hora (Fig 8.3.VI.2).
Fig 8.3.VI.2
El dosificador elegido ha sido uno de tornillo por la precisión que
garantiza y costes.
La dosificación de las zeolitas ha de ser una función de la señal recibida
del controlador de pH, por lo que se ha de poder regular la velocidad de
giro del tornillo directamente con la señal del controlador.
El equipo es suministrado por la empresa ALLDOS y las
especificaciones técnicas se han incluido en el anexo.
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8.3.VII. Dosificación del coagulante (sulfato de aluminio).
Selección del equipo de dosificación:
Estos equipos pueden ser de dos tipos: por bombeo y por gravedad.
a) Sistemas de dosificación por bombeo.
Este tipo de bombas se caracteriza porque su caudal puede regularse
modificando la cilindrada o la velocidad (cadencia de funcionamiento).
Los más usuales son las bombas de doble pistón y de diafragma.
La bomba dosificadora de pistón es muy precisa, pero debe emplearse
con cuidado en el caso de productos abrasivos o muy corrosivos (silicato
de sodio, cloruro férrico,etc.).
Según el tipo de bomba (diámetro del pistón, curva característica y
cadencia de funcionamiento), el caudal de operación puede oscilar entre
varias decenas de mililitros y algunos miles de litros por hora.
La bomba dosificadora de diafragma es de gran precisión —aunque es
ligeramente menos precisa que la bomba de pistón— y se utiliza para
líquidos corrosivos, tóxicos, abrasivos, cargados o viscosos. Puede estar
provista de una membrana simple o doble.
El caudal de este tipo de bombas dosificadoras, a grandes presiones,
puede llegar hasta 2.500 litros por hora (8.3.VII.1).
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Bomba dosificadora de membrana. 8.3.VII.1
La bomba elegida ha sido una de membrana, capaz de suministrar con
suficiente precisión los 64.2 L/h necesarios.
La elegida ha sido el modelo 221-60 del suministrador alldos cuyas
especificaciones técnicas se han incluido en el anexo.
El coagulante se almacenará en un depósito adecuado para el producto,
el utilizado por el suministrador puede ser válido.
Así mismo se instalará un interruptor de nivel tipo flotador para aviso y
protección de la bomba dosificadora.
8.3.VIII. Dosificación automática para corregir el pH.
Instrumentos necesarios:
- Un analizador del pH del agua con señal de salida 4-20 mA.
- Un dosificador de pH capaz de dosificar zeolitas en función de una señal
recibida de 4-20 mA.
- Un controlador.
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La marca del medidor de pH que se empleará será Dosapro Milton Roy, con
sonda industrial M-1D y transmisor APP.
Las características del transmisor-regulador de pH empotrable y de la sonda
serán:
•
Transmisor-regulador de pH empotrable:
Caja:
96 x 96 mm, empotrable
IP-30 Indicador a ½”
•
Escala de medición:
0 – 14 pH
Salida analógica:
4 – 20 mA
Alimentación:
230 V – 50 Hz
Sonda de pH:
Cuerpo de PFS
Bulbo de vidrio protegido por un terminal
pH:
0 – 14
Presión máxima:
6 bares
Conexión mediante tubo
Longitud:
140 mm
Este sistema consiste en la toma de muestra para su análisis con el
pHmetro, esta toma puede hacerse aguas arriba o aguas abajo del punto
de inyección de las zeolitas procedentes del dosificador, según se quiera
implementar un sistema de control anticipativo o por realimentación.
Cada uno de estos sistemas tiene sus ventajas e inconvenientes. Si se usa un
sistema anticipativo, se puede ajustar mejor el pH en todo momento al deseado,
al enviar la orden de dosificar la cantidad de zeolita que se prevé necesaria. Sin
embargo, si se da algún fallo en el proceso aguas abajo del punto de medida, este
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no será detectado y por lo tanto, no se efectuará la acción correctiva
correspondiente.
En el control por realimentación la toma de muestra se hace aguas abajo, con lo
cual se evita este problema, pero la acción correctora ejecutada no afectará al
proceso hasta transcurrido un tiempo al menos igual al tiempo de residencia del
proceso.
La señal procedente del analizador se envía al controlador, al cual se le ha fijado
un punto de consigna, que en este caso será de un pH aproximado de 8,
y que determina por diferencia con la señal del analizador la señal a la
electroválvula o a la bomba de dosificación correspondiente.
En el caso de que se desease variar la dosis de zeolita por m3 de agua
a tratar, superior o inferior bastaría con cambiar el punto de consigna
del controlador.
De estas dos opciones, se ha elegido operar con un control por realimentación ya
que no se esperan cambios bruscos en el pH de la alimentación al operar con un
tanque de recogida de los lixiviados previo al tratamiento, y contar con un
margen de pH lo suficientemente amplio para poder aceptar pequeñas
oscilaciones de éste.
También puede utilizarse una combinación de ambos sistemas u otros algoritmos
de control más avanzados si bien no es necesario un control tan preciso, y se
reducen de esta forma los costes del sistema.
Sistemas similares de control pueden utilizarse para la dosificación de coagulante
y floculante, si bien, en este caso el coste de los analizadores en línea es muy
superior por lo que en un principio se ha optado por fijar los valores óptimos que
han sido obtenidos por ensayos previos de Jar-test.
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Estudio sobre la depuración de los lixiviados de vertederos de RSU con cenizas volantes
zeolitizadas.8. Escalado de la planta industrial.
8.3.IX Tanques de mezcla.
Los tanques deben proyectarse en una sola hilera. La altura a la que se
coloquen los tanques depende del tipo de dosificador.
Si se va a aplicar la solución por bombeo, los tanques pueden estar
ubicados directamente sobre el piso de la sala, pero si la aplicación es
por gravedad, el fondo del tanque debe coincidir con el nivel de la
tubería de entrada al dosificador. Como en nuestro caso la dosificación
es por bombeo, se han colocado directamente sobre el tramex metálico
del suelo.
Se van a utilizar dos tanques de mezcla, uno para la dosificación del
coagulante y las zeolitas en el que se operará con una fuerte agitación y
un segundo para la dosificación del floculante con una agitación menos
intensa.
El volumen de ambos se determina a partir del tiempo de residencia con
el que se desea operar en cada uno.
• Volumen del tanque de coagulante y zeolitas.
V = Q × tr
tr = 20 min = 0,33h
V = 2.204 L / h × 0,33h = 7.35l
El volumen de tanque más próximo suministrado es de 1.000 L que es el
que se ha decidido usar.
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zeolitizadas.8. Escalado de la planta industrial.
• Volumen del tanque del floculante.
V = Q × tr
tr = 5 min = 0, 083h
V = 2.268L / h × 0, 083h = 189 L
El de tanque más próximo suministrado es de 200 L que es el que se ha
decidido usar.
Las especificaciones de cada uno de estos tanques, suministrados por la
compañía ALLDOS, se han incluido en el anexo de equipos.
Los tanques se han de montar con la salida a una altura sucesivamente
menor para facilitar el flujo del efluente, para lo cual se han usado
soportes de distinta altura sobre los que instalar los depósitos.
8.3.X. Tuberías y accesorios.
Las tuberías se han seleccionado de forma que se opere a una velocidad
de 0,5 m/s para el caudal medio, así que el diámetro de diseño es el
siguiente:
3
4 × 6,39 × 10−3 m
4Q
s = 0, 04m = 4cm = 1,57" ; 1, 5"
φint =
=
m
πv
π × 0,5
s
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zeolitizadas.8. Escalado de la planta industrial.
El diámetro interno más próximo es el de una pulgada y media y es el
que se ha seleccionado ya que un diámetro superior aumentaría los
problemas de atascos.
El material de construcción ha sido el polietileno reforzado de vidrio
suministrado por la empresa Uralita, cuyas características se detallan en
el anexo.
Además de las tuberías de operación se han instalado las tuberías
necesarias para el correcto funcionamiento de la arqueta de la
depuradora.
Las válvulas, suministradas por el mismo fabricante, se han
seleccionado de bola y roscadas.
8.3.XI. Bombas de alimentación y recirculación.
Para el bombeo de la alimentación y la recirculación de efluentes y
fangos se van a emplear dos tipos de bombas del catálogo de la empresa
HYDREUTES con el que se pueden realizar todas estas operaciones.
Los dos modelos elegidos son:
§ Bomba RW: bomba vortex. De extraordinaria calidad para bombear
sólidos, hace que esta bomba sea elegida para aplicaciones difíciles.
Pueden bombear sólidos muy grandes y pesados. Materiales fibrosos,
grasas y fangos son bombeados con facilidad.
Esta ha sido la bomba elegida para el bombeo de los fangos.
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zeolitizadas.8. Escalado de la planta industrial.
§ Bomba RT: bomba turbotex. El impulsor de canal espiral cerrado
con diseño antiatasco y autolimpiante proporciona un bombeo efectivo
en particular para materiales fibrosos y al mismo tiempo simplifica los
coste de mantenimiento y de servicio.
Esta ha sido la bomba elegida para el bombeo de la alimentación y la
recirculación del efluente.
• Bombas rt.
Las bombas con el turbotex autolimpiable son una versión mejorada de
las de impulsor en espiral.
Combinan el mejor bombeo de sólidos con el más bajo consumo de
energía, y son de aplicación en líquidos altamente cargados como en los
que están ligeramente contaminados.
Su capacidad de reducir el riesgo de destrucción de los sólidos
bombeados las hacen válidas para trabajar con fangos biológicos.
La pala del impulsor se extiende hasta el lado de succión. Esto
proporciona a la pala el mantener su filo casi paralelo a la dirección del
flujo que es introducido a través del impulsor.
Los materiales fibrosos no se enganchan en la pala, sino que se deslizan
por el filo hacia el paso del impulsor, haciendo que la bomba se
autolimpie.
El rendimiento obtenido es elevado, por lo que requieren un motor
mínimo-optimizado y un consumo de energía moderado.
El impulsor cerrado con dos anillos de desgaste en serie elimina
completamente la necesidad de reajustes.
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Estudio sobre la depuración de los lixiviados de vertederos de RSU con cenizas volantes
zeolitizadas.8. Escalado de la planta industrial.
El anillo de desgaste externo protege al interno de la abrasión y del
desgaste.
El anillo interno tiene la misión de no retener los sólidos y prevenir los
atascos.
Para la elección del modelo dentro el tipo de bombas RT podemos
utilizar el siguiente diagrama (Fig 8.3.XI.1):
Fig 8.3.XI.1
Para un caudal nominal de operación de 0,5 L/sec es suficiente utilizar
el modelo RT20 que garantiza también que se pueda operar con un
caudal mucho mayor.
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zeolitizadas.8. Escalado de la planta industrial.
• Bombas rw.
Este impulsor esta diseñado para bombear una amplia variedad de
líquidos con sólidos en suspensión.
Su construcción estándar es fundición. Se usa para agua residual y otras
aplicaciones de agua sucia, para bombear grandes sólidos o grandes
concentraciones de sólidos, materiales fibrosos, medios viscosos y
pesados y fangos.
Las partes hidráulicas o la bomba completa están disponibles en
materiales especiales medio agresivos o corrosivos.
El impulsor ofrece un paso libre a través de la voluta, en la cual un
fuerte vortex se crea para impulsar la mayoría de los sólidos.
Los materiales fibrosos son repelidos radialmente desde las palas del
impulsor y no pueden engancharse en él.
El fuerte vortex no queda confinado en la voluta, también alcanza al
agua cercana. Los sólidos pesados no quedan abajo en el pozo, son
elevados y bombeados, incluso en el caso de bajo caudal. Los fangos
pesados son removidos y se hacen así bombeables.
La ausencia de pasos estrechos elimina los problemas de un posible
bloqueo.
No se requieren reajustes o reemplazamiento de los anillos de desgaste
para recuperar las características. Esto garantiza una curva Q-H estable a
largo plazo sin el más mínimo mantenimiento.
Para la elección del modelo dentro el tipo de bombas RT podemos
utilizar el siguiente diagrama (Fig 8.3.XI.2):
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Estudio sobre la depuración de los lixiviados de vertederos de RSU con cenizas volantes
zeolitizadas.8. Escalado de la planta industrial.
Fig 8.3.XI.2
Para un caudal nominal de operación de 0,6 L/sec es suficiente utilizar
el modelo RW20 que garantiza también que se pueda operar con un
caudal mucho mayor.
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8.3.XII. Clarificador.
Se ha seleccionado un clarificado con lamelas que nos permite una gran
superficie de contacto para favorecer la formación de flóculos de gran tamaño
que sedimenten por gravedad, recogiendo por rebose en la parte superior el
efluente clarificado, todo ello con un área proyectada del equipo mínima.
El proceso es el siguiente, los flóculos formados en el depósito de dosificación
del floculante previo al decantador, fluyen hacia el equipo a través de un canal
entre la pared y las placas inclinadas, cuyo rebose representa la entrada al
clarificador, evitándose así que pudiera darse un retroflujo que devolviese
parte de los flóculos al depósito previo.
El agua llega a la zona central del fondo del sedimentador y asciende
verticalmente depositándose los floculos sobre la superficie de las placas
deflectoras, deslizándose hacia abajo finalmente cuando alcanzan un
tamaño suficiente, hasta el fondo donde se concentran y purgan de
forma intermitente, para evitar que puedan devolverse parte de éstos en
el proceso (Fig 8.3.XII.1).
El levantamiento de los fangos puede darse también por otras causas,
como una nitrificación si se deja demasiado tiempo parado el proceso,
una modificación importante en la calidad del efluente alimentado o
cambios de temperatura y caudal.
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zeolitizadas.8. Escalado de la planta industrial.
Fig 8.3.XII.1 Fotografía del clarificador
El relleno en forma de placas inclinadas instalado para aumentar la
superficie de contacto y densidad de los fangos está fabricado en
polietileno reforzado con un soporte de acero inoxidable instalado a con
ángulo de 55º y una separación de una pulgada (Fig 8.3.XII.2).
Fig 8.3.XII.2 Relleno del clarificador
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zeolitizadas.8. Escalado de la planta industrial.
El agua clarificada escapa por la parte superior vertiendo en un canal
construido a lo largo de todo el perímetro, a través de un vertedero de
entallas triangulares de 60º y 60 mm de altura, protegido con pantalla de
detención de flotantes. De esta manera se evita la creación de corrientes
preferenciales de salida.
El equipo es suministrado por la empresa DINOTEC que proporciona
los siguiente modelos de entre los que se ha seleccionado el primero por
tratar un caudal mas próximo al deseado.
Dispositivos de extracción de fangos
Los fangos obtenidos en el tratamiento se concentran en el fondo del
clarificador. Estos fangos pueden extraerse mediante un dispositivo de
purga continua, pero es preferible evacuar de forma intermitente, los
fangos que sedimentan.
La frecuencia de las purgas puede regularse mediante un aparato de
relojería o por un programador regulable, adaptado a las condiciones de
funcionamiento del decantador.
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zeolitizadas.8. Escalado de la planta industrial.
El caudal instantáneo, es mayor con las purgas discontinuas, siendo
necesario disponer de una carga suficiente para conseguir velocidades
elevadas en las tuberías y evitar así todo riesgo de obstrucción.
Generalmente, las válvulas automáticas de extracción son válvulas de
membrana, de asiento o de paso directo, con accionamiento
neumático, o hidráulico. Por su paso sin obstrucciones, se usan
mucho
las
válvulas
tipo
PIC
de
DOSAPRO,
constituidas
esencialmente por un manguito cilíndrico sujeto por dos bridas (Fig
8.3.XII.3).
Fig 8.3.XII.3
El cierre se consigue aplicando, en la parte exterior del manguito la
presión creada por un fluido (agua o aire), la cual, al aplastar el
manguito, garantiza su perfecta estanqueidad.
En nuestro caso la válvula funcionará con accionamiento
automático.
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