¿Qué son los módulos lamelares?

Los módulos lamelares son un conjunto ya sea de lámelas o tubos en forma hexagonal unidos, que conforman un sistema tipo “panal de abeja”, en los cuales se forman zonas de flujo laminar ideales para desarrollar la decantación de las partículas y lograr una correcta separación solido-liquido. Ya que ayuda a aglutinar las partículas más densas para poder separarlas del resto.

Principales aplicaciones de los módulos lamelares:

• Clarificación en tratamiento de aguas potables
• Sedimentación primarios y terciarios de aguas residuales urbanas
• Decantación físico-química en aguas industriales
• Sedimentación secundaria de Lodos
• Aguas de lavado de filtros de arena.
• Clarificación en estanques de tormentas
• Uso para relleno en torres de refrigeración, filtros coalescentes
• Para separadores de hidrocarburos, sistemas de eliminación de humos y Scrubber para lavado de gases
• Relleno plástico estructurado a través de ensamblaje de hojas de PVC termo formadas.
• Ligereza, lo cual facilita su fácil manejo.
• Resistencia a la mayor parte desustancias químicas y a la agresión biológica
• Superficie especifica de 114 m2/m3

¿Módulos lamelares en sedimentación?

La sedimentación es el proceso unitario más utilizado para realizar la separación sólido-líquido, para sedimentación, decantación o clarificación: estos pequeños canales, previenen el bloqueo de sólidos y permiten una circulación laminar de los líquidos ya que son completamente lisos, con esto aumentando el rendimiento de la planta.

El agua con partículas sólidas entra a través de las lamelas con una velocidad turbulenta (flechas naranjas), al ascender por las lamelas (flechas azules) el flujo se torna laminar facilitando la sedimentación de las partículas solidas presentes en el líquido, ya que las partículas más pequeñas se aglutinan formando unas de mayor tamaño y densidad, asegurando así una correcta sedimentación. Para al llegar a la parte superior salga el liquido clarificado.

Módulos lamelares en torres de refrigeración o scrubber

En el caso de Scrubber para lavado de gases el gas entra por la parte inferior y va subiendo por la torre, mientras en la parte superior se vierte una solución limpiadora, la cual desciende a través de los módulos lamelares y entra en contacto con el gas, diluyendo las sustancias nocivas del gas en la solución, el relleno plástico nos ayuda a que la superficie de contacto del gas con la solución limpiadora sea mayor. En la parte inferior se debe colocar un deposito para recircular la solución.

Ventajas de los módulos lamelares

• Ligereza (fácil manejo)
• Auto extinción y resistencia al fuego
• Resistentes al ataque químico y de microorganismos en aguas residuales muy contaminadas
• Gran resistencia mecánica, en particular a la compresión.
• Material hidrófilo (forma una película liquida distribuida uniformemente).
• Reducción de costos.
• Incrementan el rendimiento en instalaciones existentes.

En Ecodena México manejamos 2 modelos de módulos lamelares: Pack Lam y Sed Lam

PACK LAM ideal para relleno para torres de refrigeración, relleno para filtros percoladores, relleno para sistemas de eliminaciones de humos, relleno para sistema de lavado de gases (Scrubber) y como filtros coalescentes para separadores de hidrocarburos.

SED LAM ideal para Sedimentadores primarios y secundarios en los equipos de depuración de aguas residuales y Clarifloculadores

¿Qué son las bombas sumergibles?

Tal y como lo menciona el título, una bomba sumergible es aquella que se caracteriza por funcionar sumergida en un liquido y bombearlo a la superficie.  Este tipo de bombas suelen emplearse para bombear agua subterránea, aguas residuales o drenar el agua proveniente de pozos, cisternas o algún otro componente en donde se desee vaciar o controlar la salida del líquido.

Y, ¿Cómo funcionan?

Una bomba sumergible consiste en poner a trabajar en conjunto una bomba y un motor, este, se encuentra herméticamente protegido dentro de la bomba. Cuando sumergimos la bomba, se genera una presión positiva del fluido en la entrada de la bomba, lo que ayuda a impulsar sin tanto gasto energético el líquido, además de aspirar y conducirla a la zona de impulsión. En pocas palabras, su funcionamiento se basa en empujar a la hora de bombear.

Existen distintos tipos de bombas sumergibles y estas se rigen según el liquido a bombear; es importante conocer estas características a la hora de elegir tu equipo, de lo contrario, puedes dañarlo y ocasionar algunos problemas en tu zona de trabajo.

Entonces, ¿Cómo elijo mi bomba sumergible?

Una vez que conocer qué liquido bombearás, considera que el tamaño de los sólidos que traerá tu líquido también es importante, por ejemplo:

• Agua limpia: contiene impurezas de un tamaño menor a 5 mm
• Agua residual: contiene sólidos de 25 mm o más.

Ahora bien, con estos puntos hemos localizado si nuestro liquido estará poco cargado o muy cargado y de esto dependerá si tu bomba tendrá que tener alguna trituradora o simplemente será suficiente con que sea sumergible. El siguiente paso es conocer cuánta agua voy a bombear, es decir, si quiero llenar un tinaco de 10,000 l, en un día, hay que considerar que nuestra bomba sea capaz de bombear 416.66 l/h.

Un punto muy importante es conocer la altura máxima y los metros lineales que deberá recorrer tu líquido, estos datos te ayudarán a conocer la potencia que necesitas para impulsar tu líquido de un punto a otro.

Una vez considerados los puntos anteriores, debemos contemplar que, las bombas sumergibles pueden funcionar de manera automática o manual, gracias a que traen consigo un flotador que regula su funcionamiento de encendido o apagado, por lo que deberás decidir si dejas a tu equipo funcionar en modo Automático o manual.

Para finalizar esta entrada, te comparto algunas ventajas y desventajas de estos equipos:

Ventajas

• Debido a que están sumergidas, no son propensas a la cavitación caso que ocurre con otro tipo de bombas como las centrifugas.
• Menor energía eléctrica en su consumo, ya que existe una presión positiva al sumergirse.
• Son muy silenciosas, ya que se encuentran sumergidas.
• Son muy accesibles en cuanto a costos, mantenimiento e instalación en zonas no muy profundas.

Desventajas

• La corrosión es un efecto que siempre estará presente cuando tenemos una exposición prolongada de líquidos.
• El mantenimiento en zonas profundas se dificulta mucho.

El proceso más utilizado y conocido en el tratamiento biológico de aguas es el proceso de lodos activados. El tratamiento biológico de las aguas residuales consiste en eliminar los contaminantes del agua mediante el uso de una gran variedad de microorganismo (bacterias, hongos, levaduras, protozoarios, nematodos). Es decir, la eliminación de la materia orgánica soluble e insoluble, así como el nitrógeno y fósforo, la coagulación de los sólidos coloidales no sedimentables y la estabilización de la materia orgánica son llevadas a cabo eficientemente por la acción biológica. La aireación de aguas residuales es una parte integral de la mayoría de los sistemas biológicos de tratamiento de aguas residuales.

En el tratamiento de aguas residuales municipales e industriales, la aireación es parte del paso conocido como proceso de tratamiento secundario. El proceso de lodos activados es la opción más común en el tratamiento secundario. La aireación tiene un doble objetivo, al suministrar oxígeno a los microorganismos (respiración exógena y endógena) y proporcionar la mezcla para que los microorganismos estén suspendidos y en contacto con la materia orgánica presente en el agua residual. Con el objetivo de reducir el uso de elementos químicos, la aireación es la mejor alternativa natural para tratar aguas residuales, además tiene mayor eficiencia de remoción de contaminantes orgánicos y elimina también los malos olores habituales en ellas.

Los lodos activados se fundamentan en la utilización de un reactor aeróbico, en el cual se proporciona aire, mantenido a los microorganismos en suspensión, principalmente bacterias heterótrofas facultativas, que crecen naturalmente en el agua residual y se agrupan formando flóculos que a su vez forman una masa microbiana activa llamada “lodo activado”, descomponiendo y metabolizando la materia orgánica disuelta y particulada presente en el agua, la cual contiene carbono, convirtiéndola en productos más simples (dióxido de carbono y agua) y nuevas bacterias.

La mezcla de los lodos activos y del agua residual se denomina “licor de mezcla”. Los microorganismos presentes en el licor de mezcla necesitan oxígeno para oxidar los contaminantes presentes en el agua residual y permitir que se produzca la biodegradación. El oxígeno promueve y acelera el crecimiento microbiano, por lo que la restauración de éste es importante ya que el agua debe tener suficiente oxígeno para sostener la vida de los microrganismos. Sin la presencia de suficiente oxígeno, las bacterias no pueden biodegradar la materia orgánica entrante en un período de tiempo razonable. Y la biodegradación de la materia orgánica en ausencia de oxígeno es un proceso biológico muy lento.

Es por ello indispensable que la concentración de oxígeno disuelto en el reactor aerobio debe ser la adecuada. Muchas plantas de tratamiento de agua residuales operan fuera de su capacidad diseñada, lo que resulta en una menor eficiencia, desgaste excesivo del equipo y costos. Para asegurar que el oxígeno es suficiente para llevar a cabo el proceso de lodos activos, la concentración de oxígeno disuelto siempre ha de ser mayor a cero. Si la concentración de oxígeno disuelto en el reactor aerobio es baja, la velocidad de consumo de contaminantes también será baja.

En general, la concentración mínima de oxígeno disuelto en el tanque de aireación se debe mantener en 1.0–2.0 mg O2/L, aunque en algunos casos (sistemas con nitrificación) puede estar entre 2–4 mg O2/L. Los valores superiores a 4 mg O2/L apenas mejoran la operación, pero aumentan considerablemente los costos de operación. Además, en cuanto a las dimensiones de los tanques de aireación, se tiene que cuanto más tenga de profundidad, mayor es la transferencia de oxígeno debido a que la burbuja tiene mayor tiempo de ascendencia.

La determinación de los requerimientos de oxígeno en el reactor aeróbico, se expresa en la siguiente ecuación:

Donde:

A su vez los caudales de aire a suministrar en los reactores aeróbicos, dependen principalmente de la tasa de transferencia (SOTE), requerimientos de oxígeno y condiciones del lugar, representado en la siguiente ecuación:

Donde:

En una planta de tratamiento de aguas residuales, los sistemas de aireación son responsables de aproximadamente desde el 50 al 70% del uso de energía, siendo un porcentaje significativo en los costos operativos. Por lo que el objetivo es buscar formas de maximizar la eficiencia y minimizar el consumo de energía. En ese sentido se debe fomentar las estrategias y tecnologías que brinden una mayor eficiencia energética.

En ECODENA México nuestras plantas de tratamiento de aguas residuales están diseñadas bajo el proceso de lodos activados, calculando los requerimientos de oxígeno adecuados y con ello poder tener una calidad de agua a la salida de nuestras plantas, con el cumplimiento de las NOM 001, 002 y 003 de SEMARNAT. Además, contamos con soplante de aire de muy bajo consumo energético y difusores de aire de burbuja fina que generan mayor transferencia de oxígeno, debido al menor tiempo de ascensión de la burbuja y mayor contacto en el agua. Comunicate con nosotros y con gusto te apoyamos en tu proyecto.

El filtro percolador o también conocido como biofiltro, es un proceso muy utilizado en el tratamiento de aguas residuales, se encarga de poner en contacto estas aguas con biomasa adherida a un medio de soporte fijo generando un lecho de oxidación biológica.

Su objetivo es el reducir la carga orgánica presente en el agua residual, vertiendo la misma sobre un lecho de material natural o artificial.

Medios filtrantes típicos para filtros percoladores

Existen dos tipos de medios filtrantes, el primero es aquel formado por piedra partida o rodada, es decir medio natural y el segundo es aquel formado por material artificial como el plástico, este es más utilizado para aguas de gran carga orgánica.

Las principales propiedades o características de los medios filtrantes son el área superficial especifica y el porcentaje de espacios vacíos. A mayor área superficial específica, mayor cantidad de masa biológica por unidad de volumen. El incremento de espacios vacíos permite mayor carga hidráulica y mejora la transferencia de oxígeno, la mejora en el proceso por estos conceptos se obtiene al utilizar medios plásticos con mayores valores de los parámetros mencionados.

Los medios de soporte plásticos se están utilizando en los nuevos diseños y/o en la rehabilitación de filtros percoladores de piedra. En Ecodena México con nuestra experiencia de más de 20 años en tratamiento de aguas residuales, ofrecemos nuestro exclusivo material plástico ECO ESFERA y ECO FILL para filtros percoladores de carga alta (esquema 1), el uso de este material impide el problema de las frecuentes obstrucciones que se pueden evidenciar en sistema con piedras, gravas o materiales similares.

Con nuestro sistema de fabricación, mediante moldeado de inyección nos permitimos ofrecer una elevada resistencia mecánica. Utilizando nuestros cuerpos de relleno, pueden realizarse filtros percoladores de hasta 5-6 metros de altura, sin ningún riesgo de aplastamiento. Por otro lado, manejamos módulos lamelares PACK LAM específicamente para filtros percoladores de baja carga (esquema 1), aumentando de forma notable su rendimiento, respecto a materiales convencionales.  Además, la densidad y peso de estos materiales permiten aligerar notablemente la estructura de contención de los filtros.

PACK LAM

Esquema 1. Medios filtrantes para filtros percoladores, ECODENA MÉXICO

Tipos de filtros percoladores

Alta carga

Los lechos de alta carga se diseñan para cargas orgánicas de 0.4 hasta 4.8 kgDBO₅/m³*día e hidráulicas de 10 a 36 m³/m²*día, incluyendo la recirculación. Están diseñados para recibir aguas residuales continuamente.

Esta elevada carga produce desprendimiento erosivo continuo de biopelícula.

Muy alta carga

Las principales diferencias entre lechos de alta carga y muy alta carga son mayores cargas hidráulicas y una mayor altura de lecho. Algunos lechos de muy alta carga están diseñadas para manejar cargas hidráulicas de más de 162 m³/m²*día.

Ventajas de los filtros percoladores

• Mayores cargas orgánicas y mejor eficiencia de nitrificación.
• Comparando con la piedra, el medio plástico tiene de 2 a 3 veces la superficie específica, lo cual provee en esa misma proporción, más área para la fijación de la biomasa.
• Mejora el flujo de aire y la capacidad de carga hidráulica.
• Disminuye la tendencia de obstrucción del sistema con biomasas y reduce olores asociados a las zonas anaeróbicas provocadas por el asolvamiento.

En el tratamiento de agua residual y específicamente en el tratamiento aerobio, el segundo papel más importante es el oxígeno, ya que, sin el mismo, nuestras queridas bacterias no podrían subsistir y mucho menos, terminar el arduo trabajo de oxidar la materia orgánica presente.

Dentro del mercado podemos encontrar distintas maneras de brindarle ese oxígeno a nuestras bacterias, pero todos coinciden en un mismo principio de producción: burbuja fina o gruesa, y bueno, ¿Qué diferencia hay?

Está diferencia consiste en el tamaño de la burbuja, mientras las finas tienen un tamaño de entre 1 a 3 mm, las gruesas lo hacen desde los 4 a 50 mm, tal varianza rige la capacidad de transmitir oxígeno a nuestros microorganismos.

¿Y entonces, cuál debo usar?

Si bien elegir el sistema adecuado para nuestro tratamiento es un tanto complejo, la elección de nuestros componentes es indeciso cuando no se cuenta con las bases principales, sin embargo, te comparto algunas ventajas y desventajas a la hora de elegir el tipo de burbuja a utilizar; considera también que es muy importante conocer las necesidades de tu tratamiento para hacer la elección correcta.

Burbuja fina

VENTAJAS:

• Tienen la capacidad de brindar mayor transferencia de oxígeno.
• El tamaño de la burbuja permite mayor concentración de oxígeno en el medio.
• Bajos costos energéticos, ya que, al obtener mayor tiempo de transferencia de contacto, los requerimientos en aireación disminuyen.
• El tiempo de permanencia en la columna de agua es mayor al ser más tardío el ascenso de la burbuja a la superficie.
• Mantenimiento fácil y sencillo al momento de recambio.

DESVENTAJAS:

• Requieren tareas de mantenimiento constante para evitar la obturación de los poros y disminución en la transferencia de oxígeno.
• Mayor potencia de aireación en casos de masa acumulada.

PRINCIPALES APLICACIONES:

• Ideales en el tratamiento de lodos activados.
• oxigenación en lagos, estanques y balsas.

Burbuja gruesa

VENTAJAS:

• Mayor caudal en comparación con los de burbuja fina, lo que se traduce en menor uso de difusores.
• Su tamaño de burbuja permite lograr mezclas más homogéneas.
• Su aplicación en el mezclado de sólidos gruesos es ideal.
• Mantenimiento menor en comparación de los de burbuja fina.
• Menor probabilidad de obturación.

DESVENTAJAS:

• Menor capacidad de transferencia de oxígeno.
• Bajo tiempo de residencia en la columna de aire y, por ende, su ascensión a la superficie es más rápida.
• Su aplicación va dirigida al mezclado y bombeo más que a la transferencia de oxígeno.

PRINCIPALES APLICACIONES:

• Tanques de mezcla.
• Tratamientos primarios.

Ahora ya conoces algunas características a considerar a la hora de seleccionar el tipo de difusión.