Para entrar en materia, veamos que no todos los expertos en depuración, de los que desgraciadamente hay pocos, están de acuerdo con el término Estación Depuradora de Aguas Residuales (E.D.A.R.), algunos las llaman simplemente Estación Depuradoras (E.D.). , que no es lo mismos que una Estación de Tratamiento de Agua Potable (E.T.A.P), que comúnmente se llama depuradora; otros prefieren el término E.T.A.R., Estación de Tratamiento de Aguas Residuales,
Un EDAR es, una fábrica, a la que llega materia prima, Agua Bruta, y sale un producto, Agua Tratada, y varios subproductos, fangos y gas.
Gestionar una EDAR requiere una serie de conocimientos sobre Química, Física, Mecánica, Informática e Ingeniería, así como conocimientos fundamentales en Instrumentación Industrial por lo que un buen jefe de planta debe de dominar todos y cada uno de estos temas.
No obstante el agua que sale de las plantas cumple con los requisitos exigidos por la legislación en la mayoría de los casos, y el agua sale de la planta con los parámetros exigidos, pero no se tiene en cuenta los, llamémoslos, daños colaterales, que la falta de medios con el fin de obtener beneficios ocasionan y en muchas ocasiones la falta de conocimientos. Estos daños pueden ser como ejemplo, malos olores en las zonas colindantes de las EDAR, una EDAR siempre huele, pero se puede paliar en cierta medida y no se hace unas veces por falta de medios y la mayoría por falta de conocimientos y de profesionalidad de los jefes de planta, seleccionados digamos de forma anómala. Presencia de insectos... Estos y otro sistemas de Gestión de una EDAR se verán en su apartado correspondiente.
Una EDAR se considera como una fábrica de biosólidos (fangos) y considerar el resto: agua deparada, grasas, arenas, residuos sólidos, etc... Como subproductos.
De esta forma en vez de ver si una EDAR produce agua depurada, se debe de analizar la cantidad de biosólidos producidos ya que de esta forma sabremos realmente la calidad del agua depurada. Gestionando una EDAR desde la óptica de la producción de biosólidos, y abonando a las empresas que los gestionan por tonelada de materia seca producida, se evitarán los daños colaterales como los olores, usos ineficientes de la energía, etc...
ESQUEMA DE EDAR
Esquema simple de una Estación Depuradora de Aguas Residuales ( EDAR )
Esquema detallado de una Estación Depuradora de Aguas Residuales ( EDAR ).
SECADO TÉRMICO DE LODOS
En el esquema detallado de la Estación Depuradora de Aguas Residuales ( EDAR ).
existe la parte de tratamiento de aguas para la separación de lodos mediante evaporadores que es la parte del proceso de aguas residuales donde haremos uso del control de el proceso mediante Instrumentación Industrial, no sin antes dejar una explicación del proceso y el evaporador seleccionado para dicha operación.
Características de principales tecnologías aplicadas
El proceso de secado térmico se realiza aportando la energía térmica necesaria para eliminar el agua del fango hasta el límite para el que se haya diseñado (normalmente alrededor del 90% de sequedad en el fango).
Las necesidades térmicas para evaporar 1 kg. De agua a partir de una temperatura de 20ºC son 20 kcal., sin embargo en la práctica este valor depende de la eficiencia de cada tipo de secador, como término medio se puede considerar un consumo de unas 750 kcal/kg. de agua evaporada.
El secado térmico permite transformar un producto pastoso (20÷35% de materia seca) en un producto seco, generalmente en forma de pelets o bolas de entre 1 y 3 mm, que puede ser empleado como:
Corrector orgánico para mejorar la estructura del suelo en la agricultura, si sus características de composición (especialmente en cuanto a metales pesados) lo hiciesen apto para este fin.
Combustible de baja calidad, en general en cementeras, incineradoras de basuras y plantas térmicas, con un valor calorífico equivalente aproximado de 4 kg. pelets = 1 litro de gasoil.
Cuando no existe otra alternativa que llevar los fangos a vertedero también minimiza el impacto ambiental ya que se eliminan los lixiviados que pudiera generar y se alarga la vida útil del vertedero.
Tipos de Evaporadores
En casi todos los evaporadores, hay que evitar la llamada fase pastosa alrededor del 50% de humedad, que provoca formación de apelmazamientos y trastornos en el transporte del fango. Para superar esta fase pastosa es por lo que se recircula fango ya seco, aumentando la sequedad del fango hasta un valor superior a este límite de pastosidad.
En función de la forma de transmisión del calor hay dos tipos de evaporadores:
Convección: un gas caliente (aire, gases de escape…) transmite directamente el calor a la materia a secar. La gama de temperaturas del gas es muy variable.
Contacto: los sólidos a secar son calentados por contacto con una superficie caliente (indirecta) por medio de vapor o aceite térmico.
Los evaporadores de convección necesitan una gran superficie de fango expuesta a la corriente de gases caliente. En la mayoría de los casos, es necesaria una mezcla de fango deshidratado y de fango ya seco, para conseguir formar pequeñas bolas que ofrecen mayor superficie de contacto con el gas y conseguir además una mezcla con el 55% de sequedad para evitar así la fase plástica.
En función de si los gases de combustión entran o no en contacto con el fango a secar:
Directos: los gases de combustión entran en contacto directo con el fango a secar
Indirectos: cuando es por convección indirecta el calor de los gases de escape se traspasa a través de un intercambiador de calor al aire que, una vez calentado, será el que aporte la energía térmica suficiente para llevar a cabo el secado. Los de contacto son todos indirectos.
A continuación se relacionan los principales equipos secadores disponibles en el mercado:
Evaporador de tambor (convección)
El fango deshidratado se acondiciona previamente mezclándolo con fango ya secado. Se introduce en el tambor juntamente con el gas caliente. El fango avanza a lo largo del tambor de distintas formas:
Desplazamiento mecánico: por la rotación del tambor, debido a la incorporación de deflectores en su interior o por gravedad.
(Tecnologías Swiss Combi )
Desplazamiento neumático: la propia corriente del gas desplaza el fango.
(Tecnología Andritz)
Evaporador de cinta o banda (convección)
Se alimenta el fango extrusionado dándole forma de pequeños espaguetis los cuales se depositan sobre una cinta perforada, esta cinta avanza dentro de un túnel donde se le expone a una corriente de gases
Calientes. En este mismo sistema cabría diferenciar ciertos tipos por la temperatura de los gases, pudiendo llegar a funcionar a muy baja temperatura (55ºC).
(Tecnología STC)
Evaporador de lecho fluidificado (convección)
El fango se introduce en una cámara llena parcialmente del material que hará de lecho, el propio fango seco, por el fondo de esta cámara se inyecta un gas caliente, normalmente aire, que crea unas turbulencias que mantiene en suspensión la mezcla lecho-fango. Debido al calor del gas y a la turbulencia el fango se seca. En algunos equipos de esta tecnología se añade otra fuente de aportación de calor a través de intercambiadores de calor sumergidos en el lecho fluidificado.
(Tecnología Austrian Energie)
Evaporador Centrífugo (convección)
Se alimenta directamente con fango espesado. Combina la deshidratación del fango por efecto de la fuerza centrífuga en una primera fase, con propiamente el secado en una fase posterior dentro del mismo equipo por medio de un flujo de aire caliente a contracorriente. Es un sistema extremadamente simple lo que reduce la necesidad de algunos equipos periféricos.
(Tecnología Humoldt)
Evaporador de estrato delgado (contacto-convección)
Este equipo también conocido por turbosecador, está formado por una camisa caliente de forma cilíndrica dentro de la cual gira un rotor con palas que obliga al fango deshidratado a ponerse en contacto con esta camisa, formando una fina película. El calor se aporta a esta camisa mediante la circulación por su interior de aceite térmico o vapor. El fango se calienta por contacto con la camisa y por convección con el aire caliente que circula por el interior del tambor. El tiempo de permanencia es de pocos minutos.
Evaporador de disco (contacto)
El secador consiste en un tambor horizontal, en cuyo interior giran lentamente unos discos huecos a través de los cuales circula el aceite térmico o el vapor de agua. El fango, que entra que entra mezclado con fango seco por uno de sus extremos, avanza a lo largo del tambor gracias a unos deflectores colocados en los propios discos y en el tambor que tienen la doble misión de hacer avanzar el fango y evitar que se pegue a las paredes del secador.
(Tecnología Stord)
Evaporador vertical TIPO Cesta (contacto)
Hay una serie de pisos circulares huecos por donde circula el elemento calefactor. El fango a secar juntamente con el ya seco mezclado en proporción adecuada, entra en el secador por la parte superior. Un sistema de paletas colocadas en la superficie hacen que el fango vaya avanzando desde el exterior hacia el centro del piso cayendo al inferior y en éste el movimiento del fango es desde el centro hacia la periferia.