Leccion 32. Tanque de igualacion Los procesos industriales, por su naturaleza misma, usualmente generan flujos de aguas residuales de características disímiles y de caudales notoriamente variables en el tiempo. Esto es nocivo para los sistemas de depuración (tanto biológicos como fisicoquímicos) debido a que no logran adaptarse bien a las oscilaciones permanentes de carga contaminante y de caudal.
En estos casos, y a menos que se empleen reactores de flujo secuencial (SBR), se debe asegurar una regulación de caudales y de características fisicoquímicas en el tiempo, antes del vertido a la red de alcantarillado o previo a la entrada del sistema de depuración. Este tanque recibe los afluentes variables de aguas residuales de proceso, los homogeniza mediante el empleo de una turbina o mezclador (que además mantiene condiciones aerobias en el tanque) y los va descargando a la depuradora o a la red, mediante un sistema de bombeo, a un caudal constante.
Foto 48. Tanque de igualación. Imagen tomada de: http://www.pantareiwater.com/wrt/image/DSC00570.JPG
Generalmente, se ha asociado el término “igualación” a una función de estabilización de caudales, mientras que se emplea el término “homogenización” al de una normalización de las características fisicoquímicas del agua (e.g. pH, temperatura, DQO, DBO, nitrógeno, fósforo).
No obstante, un tanque de igualación de caudales, generalmente, cumple también la función de regular los picos de las características del agua vertida.
En términos generales, las funciones que desempeña un tanque de igualación son:
Minimizar y controlar las fluctuaciones de caudal y características variables de las aguas residuales.
Amortiguar flujos transientes (flujos pico de caudal o de características fisicoquímicas específicas).
Estabilizar los valores de pH.
Brindar un flujo continuo a los sistemas de tratamiento.
Los parámetros generales de diseño de este tipo de unidades, se resumen en la Tabla 35.
Tabla 35. Parámetros recomendados para el diseño de tanques de igualación (Lozano-Rivas, Material de clase para las asignaturas de Tratamiento de Aguas Residuales, 2012).
PARÁMETRO
VALOR O RANGO
Tiempo de retención hidráulica (TRH) Potencial de óxido-reducción (POR) Profundidad máxima del tanque Borde libre recomendado
12 a 24 horas > -100 mV 4,6 m 1m
Para calcular el volumen del tanque de igualación, es necesario realizar un muestreo con medida de caudales de descarga, al menos, cada hora. En el ejemplo 32.1, se explicará el método de cálculo.
Ejemplo 32.1. Dimensionar un tanque de igualación para una empresa que vierte sus aguas residuales las 24 horas del día, con un valor promedio de sólidos suspendidos totales (SST) de 450 mg/L. Para este cálculo, se realizó un aforo medio de caudales cada hora, el cual arrojó los siguientes resultados promedio, en una semana de monitoreo:
(3)
(1)
(2)
Hora
Flujo (m /h)
Volumen vertido en el intervalo de tiempo 3 determinado (m )
01.00 02.00 03.00 04.00 05.00 06.00 07.00 08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00
1,5 3,1 1,5 2,2 4,8 2,3 1,9 3,8 3,7 1,3 0,5 4,8 0,2 0,4 2,5 5,0 2,5 0,6 1,2 1,2 0,2 0,2
1,5 3,1 1,5 2,2 4,8 2,3 1,9 3,8 3,7 1,3 0,5 4,8 0,2 0,4 2,5 5,0 2,5 0,6 1,2 1,2 0,2 0,2
3
3
Caudal medio de descarga: 1,89 m /h
Volumen vertido acumulado (sumatoria): 3 45,4 m
Solución: En la tabla del monitoreo la columna 3 es idéntica a la número 2, debido a que el 3 caudal fue registrado en m /h (columna 2) y el caudal vertido en el intervalo de 1 hora (columna 3), corresponde consecuentemente al mismo valor.
Para seleccionar la bomba que llevará, a caudal constante, el afluente regulado desde el tanque de igualación hacia la depuradora, se asumirá con un valor de bombeo
3
ligeramente por debajo al caudal promedio de descarga estimado (1,89 m /h). Para 3 este caso, se tomará un valor de bombeo de 1,7 m /h.
El volumen del tanque de igualación se puede calcular de la siguiente manera:
Se buscará la potencia comercial de valor inmediatamente superior a este calculado; el equipo seleccionado deberá también asegurar una alimentación de entre 9 y 15 litros 3 de aire por minuto por cada m de tanque, con el fin de evitar que se presenten condiciones anaerobias.
Lección 17. Homogenización o igualación Las variaciones de caudal presentan problemas usualmente de tipo operativo, razón por la que los tanques de homogenización son opción para superar esta dificultad generando así efluentes constantes, además; reduce el tamaño y los costos de las unidades de tratamiento ubicadas aguas abajo. La homogenización es una práctica útil en plantas pequeñas de tratamiento que experimentan variaciones entre los máximos y mínimos
caudales y cargas contaminantes efluentes. Existen dos tipos de unidades para la homogenización de caudales denominados unidad en línea o unidad de derivación. Pueden ser tanques de homogenización en línea y difusa. Los primeros se deben diseñar para lograr mezcla completa para amortiguar la concentración. Estrictamente se puede decir que la homogenización se refiere a unificar las características del agua residual e igualación cuando se requiere regular el flujo o caudal. Se requiere que este tanque (homogenización o igualación) debe mantenerse bien mezclado para prevenir malos olores y sedimentación de sólidos. Para dimensionar una unidad de igualación se debe realizar un balance de masas, método “donde se compara el volumen afluente a la planta de tratamiento con el volumen de agua promedio horario para un tiempo de 24 horas”(Crites & Tchobanoglous, 2000 pág 257), en su defecto; debe medirse la variación de caudal cada hora. Si el volumen afluente es menos que el promedio, se debe drenar el tanque de homogenización; si el volumen afluente es mayor que el promedio, el tanque se comienza a llenar con el exceso del agua residual. (Ibid). 17.1 Dimensionamiento
El volumen requerido del tanque de homogenización se obtiene trazando una recta paralela a la representativa del caudal promedio diario, por el punto de tangencia más extrema, superior o inferior, de la curva de caudales acumulados. El volumen necesario es igual a la distancia vertical entre las dos tangentes 17.2 Criterios de diseño El tiempo de retención en este tipo de unidades se estima varia entra 12 y 24 horas para un volumen definido en función del caudal diario, profundidad de 4.5 m y mezcla de 3 a 4 W/m 3. Para mantener condiciones aerobias se debe suministrar aire a una tasa de 9 a 15 L/m3 – min de almacenamiento.
