Diseño de tratamiento de aguas residuales

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DISEÑO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
DISEÑO DE TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES

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INDICE
1. INTRODUCCIÓN: ASPECTOS PRINCIPALES DE DISEÑO
2. BASE DE PARTIDA
2.1.POBLACIÓN EQUIVALENTE
2.2.PARÁMETROS UNITARIOS
2.3.RESULTADOS A OBTENER: CARACTERÍSTICAS DEL AGUA Y DEL
FANGO
3. POSIBLES TRATAMIENTOS DEL AGUA RESIDUAL
3.1. LÍNEA DE AGUA
3.2. LÍNEA DE FANGOS
3.3. DIAGRAMA DE PROCESO
4. DIMENSIONAMIENTO DE UNA E.D.A.R.
4.1.OBRA DE LLEGADA Y ELEVACIÓN
4.2.PRETRATAMIENTO: DESBASTE, DESARENADO Y DESENGRASADO
4.3.TRATAMIENTO PRIMARIO
4.4.TRATAMIENTO BIOLÓGICO
4.5.DESINFECCIÓN DEL EFLUENTE
4.6.ESPESAMIENTO DE FANGOS: POR GRAVEDAD Y POR FLOTACIÓN
4.7.DIGESTIÓN ANAEROBIA
4.8.ACONDICIONAMIENTO Y DESHIDRATACIÓN DE FANGOS

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1.- INTRODUCCIÓN: ASPECTOS PREVIOS PARA EL DISEÑO
El objeto de este tema es exponer los aspectos fundamentales necesarios
para el dimensionamiento de una E.D.A.R. convencional con vertido
fundamentalmente doméstico. Para ello, en primer lugar realizaremos un
pequeño recorrido por los conceptos que interesa analizar previo al proyecto de
la instalación que son condicionantes en la elección de una solución global
óptima.
- Alcance del proyecto : tipo de EDAR a proyectar y conexiones del sistema
de saneamiento de la población y del punto de vertido.
- Limitaciones: cotas de llegada de agua bruta y del punto de vertido,
disponibilidad, características, accesos y precios de los terrenos y
conexiones de servicios de agua y electricidad.
- Datos de partida: caudales y contaminación
- Resultados a obtener: legislación vigente
- Criterios de diseño
- Dimensionamiento de la EDAR
- Diagrama de flujo de los procesos de tratamiento
- Implantación de los elementos en terreno disponible
- Cálculos hidráulicos de la EDAR
- Especificaciones técnicas de los equipos electromecánicos
- Materiales constructivos
- Electricidad y control del proceso
- Vida media de las instalaciones
- Gestión y Explotación de la E.D.A.R.
- Presupuesto y Estudio económico
Una vez analizados todos estos apartados se tendrían acotados los
trabajos a desarrollar en el proyecto. En el presente capítulo vamos a profundizar

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en los aspectos relacionados con el dimensionamiento de una EDAR de tipo
convencional, concretamente en los datos de partida, resultados a obtener,
criterios de diseño y dimensionamiento final de la instalación.
2.- BASE DE PARTIDA
Este apartado es fundamental y muy importante para llevar a cabo un
dimensionamiento de una EDAR que garantice un funcionamiento correcto
cumpliendo con los objetivos de depuración propuestos, acordes con lo
establecido por la legislación vigente.
Para la definición de la base de partida se analizan los siguientes
parámetros unitarios:
- Población
- Dotación de caudal
- Caudales de diseño
- Datos de contaminación del agua residual bruta
2.1. POBLACIÓN DE DISEÑO
En la determinación de la población de diseño se utiliza el concepto de
habitante equivalente, que es una forma de expresar la concentración de la
materia orgánica en las aguas residuales. En casos de vertidos industriales, debe
comprender una cifra que represente el poder contaminante de las industrias.
Deberá también considerarse si la población es estable o sufre
significativas variaciones estacionales (turismo, industrias/comercios), en cuyo
caso, se considerarán la duración de las temporadas y los datos de las dos
poblaciones (estable y estacional).

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2.2. DOTACIÓN
La dotación debe considerar la del agua de abastecimiento, por una parte
porque suelen ser los únicos datos registrados y por tanto fiables sobre la
cuantía de agua movida por la población y por otra porque supone dimensionar
la instalación con un margen de seguridad del 25-40% .
Los valores que se utilizan para el dimensionamiento suelen ser:
Hab-Eq. Dotación
abastecimiento
<20.000 150-200 l/hab/d
20.000-50.000 200-250 l/hab/d
>50.000 250-300 l/hab/d
2.3. CAUDALES
A partir de los datos de población y de la dotación de agua por unidad de
población y tiempo, se calculan los caudales de llegada a la EDAR. Estos
caudales pueden ser de diferentes tipos:
a) Caudal medio (Qmed)
Es el caudal diario total, calculado como resultado de aplicar a la población
de diseño la dotación prevista en la tabla anterior, para ese rango, repartido
uniformemente en las 24 horas del día.
3
3
1000
).()(
)(
ml
deqhablDotacióneqhabPoblación
dmQ
−×−
=
b)Caudal punta (Qp)
Contempla el incremento de caudal sobre el caudal medio, que se recibe
de manera puntual en la planta a determinadas horas del día.

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Qp = Qmed x (1,5-2,5)
Si no se disponen de datos suficientes de caudales se pueden emplear los
siguientes criterios:
- Para comunidades pequeñas: 4 veces el caudal medio diario
- Para comunidades grandes: 1,5 veces el caudal medio diario
Puede calcularse mediante una fórmula empírica que, a título orientativo,
proporciona datos bastante fiables:
c)Caudal máximo (Qmáx)
El caudal máximo que puede llegar a planta se puede estimar como
mayoración del punta en 1,5 a 2,5 veces.
d)Caudal mínimo (Qmín)
Importante para el funcionamiento de las estaciones de bombeo y EDAR
durante los primeros años dado que se suele trabajar con caudales inferiores a
los proyectados y se pueden producir retenciones.
Si no se disponen de datos suficientes de caudales se pueden emplear los
siguientes criterios:
- Para comunidades pequeñas: 30% del caudal medio diario
- Para comunidades grandes: 50% del caudal medio diario
2.4. DATOS DE CONTAMINACIÓN
Se expresan en mg/l y deben considerarse como mínimo los siguientes
parámetros:
• DBO5
• SS
)
)(
575,2
15,1( 4/1
med
medp
Q
xQQ +=

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• Oxígeno disuelto
• pH
• Temperatura
Es importante contar con el valor más fiable posible de estos parámetros
llevando a cabo una caracterización de las aguas residuales a depurar antes de la
realización del proyecto, no obstante, en ausencia de datos, pueden emplearse
los que a continuación se adjuntan, de contaminación per cápita:
FACTORES DE APORTACIÓN PER CÁPITA A LA CONTAMINACIÓN
FACTOR VALOR (g/hab día)
Intervalo Valor Típico
DBO5 65-120 90
SS 65-125 100
PH 7,5
Nutrientes:
Nitrógeno amoniacal 2-4 3,5
Nitrógeno orgánico 6,5-2,3 10
Nitrógeno Kjeldahl total 10-15 13,5
Fósforo orgánico 1-2 1,5
Fósforo inorgánico 2-3,5 3,0
Fósforo total 3,5-5,5 4,0
En caso de que no se disponga de los valores máximos de estos
parámetros se puede utilizar el valor medio multiplicado por 1,5.
A partir de estos datos se pueden obtener las concentraciones y cargas de
entrada para el dimensionamiento de la EDAR:
).(
)(1000).(
)(
deqhablDotación
gmgdeqhabgicaiónespecífContaminac
lmgiónConcentrac
−
×−
=
)(1000
)().(
)(arg
kgg
eqhabPoblacióndeqhabgicaiónespecífContaminac
dkgaC
−×−
=

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2.2. RESULTADOS A OBTENER
a) Características del agua residual
Las características de calidad del vertido vienen reguladas en todo
momento en la legislación vigente (Directiva del Consejo de las Comunidades
Europea sobre el tratamiento de las aguas residuales urbanas (91/271/CEE) y su
transposición a la normativa española en RD 11/1.995 de 28 del Diciembre. RD
509/1.996 de 15 de Marzo. RD 2116/1.998 de 2 de Octubre.
De manera ilustrativa, presentamos los valores requeridos en la citada
legislación, en caso de que no sea necesario un tratamiento terciario y no se
trate de zonas de alta montaña:
Parámetro Valor
PH 6-8
SS 35 mg/l
DBO5 25 mg/l
DQO 125 mg/l
E.coli 1.000/100 ml (Si está prevista
desinfección)
b) Características del fango
La disposición final del fango debe ser también objetivo principal del
diseño. Los principales parámetros que se tienen en cuenta son Sequedad y
Estabilidad.

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La sequedad, expresada en % de sólidos secos, es función del tipo de
fango y de su disposición final y viene impuesta por la facilidad de su manejo. A
título orientativo se pueden utilizar los siguientes valores:
Tipo de secado Sequedad %
En eras >30 %
Por centrífugas 20-28 %
Por filtros banda 20-30 %
Por filtros prensa 38-50 %
En cuanto a la estabilidad, ésta viene expresada en porcentaje en
peso de reducción de sólidos volátiles, y se exige un valor mínimo a la
misma del 40%.

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3.- POSIBLES TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL. DIAGRAMA DE
FLUJO
Para definir la línea de tratamiento para depurar el agua residual de una
determinada población se pueden seguir los siguientes pasos:
- Calcular la base de partida en cuanto a concentración de parámetros
contaminantes, carga, caudales y población.
- Fijar los resultados a obtener en función del punto de vertido y la
legislación vigente.
- Determinar los valores máximos de entrada a las instalaciones y al
proceso biológico.
- En función de la base de partida y los resultados a obtener calcular los
rendimientos necesarios para depurar el agua residual.
- Determinar los valores medios y máximos de los diferentes parámetros
(contaminación y caudal).
- Definir la línea de tratamiento para obtener la depuración de las aguas
residuales teniendo en cuenta los rendimientos posibles de cada
proceso unitario.

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3.1.- LÍNEA DE AGUA
A) Número de líneas
La elección del número de líneas depende del tamaño de la E.D.A.R. y de
las oscilaciones de caudal que se puedan dar. En líneas generales se puede
aconsejar:
Nº de Habitantes Equivalentes
Tipo de
población
<10.000 10.000-20.000 20.000-50.000 50.000-
200.000
Estable 1 línea 1 línea 2 líneas >2 líneas
Estacional 1 línea 2 líneas 2 líneas >3 líneas
Las líneas siempre deberán ser iguales. Las estaciones para poblaciones
superiores a 200.000 habitantes equivalentes caen fuera de posibles
estimaciones y deberán ser estudiadas a parte así como aquellas en las que la
variación estacional sea superior a 5 veces.
En poblaciones de hasta 50.000 habitantes equivalentes se aconseja la
utilización de tratamientos biológicos mediante fangos activados en aireación
prolongada.
B) Principales operaciones unitarias
En la tabla que se adjunta se establece la relación entre los contaminantes
más importantes de las aguas residuales y los procesos unitarios que se pueden
emplear para eliminarlos, la combinación de los mismos permitirá la elección del
tratamiento adecuado en función del contaminante a eliminar y en qué cuantía.

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PROCESOS UNITARIOS PARA ELIMINAR LOS CONTAMINANTES DEL AGUA RESIDUAL
Contaminante Operación
Sólidos en suspensión Desbaste y dilaceración
Desarenado
Sedimentación
Filtración
Flotación
Adición de polímeros
Coagulación/sedimentación
Sistemas naturales (por evacuación al terreno)
Materia orgánica biodegradable Variantes de fangos activados
Película fija: Filtros percoladores
Película fija: Biodiscos
Variantes de lagunaje
Filtración intermitente en arena
Sistemas físico-químicos
Sistemas naturales
Compuestos orgánicos volátiles Arrastre por aire
Tratamiento de gases
Adsorción en carbón
Patógenos Cloración
Hipocloración
Cloruro de bromo
Ozonización
Radiación UV
Sistemas naturales
Nutrientes:
Nitrógeno Cultivo en suspensión con nitrificación desnitrificación
Película fija con nitrificación desnitrificación
Arrastre de amoníaco
Intercambio iónico
Cloración al break-point
Sistemas naturales
Fósforo Adición de sales metálicas
Coagulación y sedimentación con cal
Eliminación biológica del fósforo
Eliminación bio-química del fósforo
Sistemas naturales
Nitrógeno y Fósforo Eliminación biológica de nutrientes
Materia orgánica refractaria Adsorción en carbón
Ozonización terciaria
Sistemas naturales
Metales pesados Precipitación química
Intercambio iónico
Tratamiento por evacuación al terreno
Sólidos orgánicos disueltos Intercambio iónico
Ósmosis inversa
Electrodiálisis

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Independientemente de las combinaciones que en cada caso particular se
puedan hacer, la línea con frecuencia conveniente, para aguas residuales
urbanas es:
OBRA DE LLEGADA CON ALIVIADERO DE SEGURIDAD Y BY-PASS GENERAL
PRETRATAMIENTO
Desbaste
Desarenado
Desengrasado (o)
Tamizado(o)
Pre-aireación (o)
Homogeneización y regulación de caudales (o)
MEDICIÓN DE CAUDAL
TRATAMIENTO PRIMARIO (*)
Decantación primaria (e)
Tratamiento Físico-Químico y Decantación (e)
TRATAMIENTO SECUNDARIO
Procesos de biopelícula (e)
Fangos activos en suspensión (e)
DESINFECCIÓN
Cloración (e)
Rayos U.V. (e)
TRATAMIENTOS AVANZADOS
Eliminación de fósforo (o)
Eliminación de nitrógeno (o)
TRATAMIENTO TERCIARIO
Afino de DBO5 y S.S. (o)
Eliminación color y contamin. no degradable
(o)
VERTIDO DEL EFLUENTE
(o) Operaciones optativas
(e) Operaciones excluyentes
(*) La decantación primaria puede suprimirse cuando se utilice como tratamiento biológico la
aireación prolongada y cuando se emplee el proceso de fangos activos convencional a media
carga (teniendo en cuenta la repercusión en el mismo). Si se incluye, deberá preverse un by-pass
a biológico.

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Independientemente de las combinaciones que se puedan pensar con los
procesos unitarios relacionados anteriormente y con otros no relacionados, la
línea de tratamiento más frecuente de una EDAR es:
- Obra de llegada con predesbaste y elevación
- Pretratamiento con desbaste (rejas o tamices) y desarenado-
desengrasado
- Medición de caudal
- Decantación 1ª para estaciones medianas o grandes (> 50.000
habitantes equivalentes)
- Tratamiento biológico mediante fangos activos (aireación prolongada
para poblaciones < 50.000 habitantes equivalentes sin decantación 1ª)
- Desinfección (cloración, UV, etc)
- Vertido del efluente
Con esta línea de tratamiento se pueden obtener unos rendimientos de
depuración de DBO5 y S.S. del 90-95%. Para rendimientos superiores hay que
apoyar la decantación primaria con un tratamiento físico-químico o añadir un
segundo tratamiento biológico (sistemas A+B).
3.2. LÍNEA DE FANGOS
A) Nº Líneas
Aunque la determinación del número de líneas para el tratamiento de
fangos deberá realizarse en función de las condiciones particulares para cada
caso concreto, podría indicarse en general que para poblaciones inferiores a
100.000 hab.eq. se proyectará una línea, entre este valor y sin superar los
200.000 hab.eq. se suelen instalar dos líneas, no teniendo demasiado peso una
predicción para poblaciones superiores.

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B) Operaciones Unitarias
Las línea de tratamiento de fango con frecuencia conveniente, es la
siguiente. (En el caso de que se adopte la incineración de los mismos, no será
necesaria su estabilización previa.)
ENVÍO DE FANGOS PRIMARIOS Y EN EXCESO PARA SU TRATAMIENTO
ESPESAMIENTO
Por gravedad
Por flotación (e)
Por centrifugación (e)
ESTABILIZACIÓN
Digestión aerobia (e)
Digestión anaerobia (e)
Estabilización química (e)
ACONDICIONAMIENTO
Químico (e)
Térmico (e)
DESHIDRATACIÓN
Eras de secado (e)
Filtros banda (e)
Centrífugas (e)
Filtros prensa (e)
INCINERACIÓN
ALMACENAMIENTO, EVACUACIÓN Y
DESTINO FINAL
Almacenamiento (contenedores, tolvas,
parques)
Evacuación y destino final (abonos, vertedero)
(e) Operaciones excluyentes
Como normal general y a título orientativo se pueden adoptar las siguientes
líneas de diseño de línea de fango:
a) Población hasta 50.000 habitantes equivalentes
- Aireación prolongada (digestión aerobia de fangos)
- Espesado por gravedad
- Acondicionamiento
- Secado
b) Población de 50.000 a 100.000 habitantes equivalentes
- Digestión aerobia tanto de fango 1º como 2º
- Espesado por gravedad de fango digerido

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- Acondicionamiento
- Secado
c) Población > 100.000 habitantes equivalentes
- Espesado por gravedad de fango 1º y espesado por flotación de fango
2º
- Digestión anaerobia
- Acondicionamiento de fango
- Secado
3.3. DIAGRAMA DE FLUJO
Determinada la línea de tratamiento cualitativa y cuantitativamente,
estamos en condiciones de elaborar el diagrama de proceso de la E.D.A.R. Estos
diagramas son representaciones gráficas de las combinaciones de las
operaciones y procesos elegidos para la consecución del objetivo de depuración.
Para su elección y posterior análisis son importantes tanto el conocimiento
teórico, como la experiencia práctica. Dicho diagrama supondrá una excelente
herramienta de trabajo para efectuar los cálculos de diseño, línea piezométrica,
implantación, determinación de potencias, presupuesto e implantación de la
planta.

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4.- DIMENSIONAMIENTO DE UNA EDAR
4.1. BASE DE PARTIDA
En primer lugar se estable la base de partida siguiendo un esquema similar al que
se presenta a continuación:
DATOS DE PARTIDA
Población de diseño (hab.eq)
Dotación l/hab.eq./día
Caudales
Caudal diario m3
/d
Caudal medio horario m3
/h
Caudal punta m3
/h
Caudal máximo m3
/h
Contaminación Concentración Carga
Contaminante
S.S. mg/l Kg/d
DBO5 mg/l Kg/d
DQO mg/l Kg/d
NTK mg/l Kg/d
P mg/l Kg/d
GRASAS mg/l Kg/d
Rendimientos planta Rendimientos Concentración salida Carga de salida
S.S. % mg/l Kg/d
DBO5 % mg/l Kg/d
DQO % mg/l Kg/d
NTK % mg/l Kg/d
P % mg/l Kg/d
Grasas % mg/l Kg/d
Sequedad Fangos % mg/l Kg/d
Volátiles en Fangos % mg/l Kg/d
Temperatura
Mínimas
Máximas
ºC
ºC
A continuación y en función de los rendimientos necesarios se establecen los
procesos unitarios de depuración.

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4.2.- OBRA DE LLEGADA
Constituirá el conjunto de elementos que reciben el agua afluente a la
E.D.A.R., procedente directamente de la red de saneamiento. Constará de pozo de
gruesos, aliviadero lateral y by-pass, reja de gruesos, estación de bombeo.
4.2.1.- Pozo de gruesos
Los parámetros de diseño serán:
Parámetro Unidades Valor
Carga hidráulica m3
/m2
/h < 300 a Qmáx
Tiempo de retención S 30-60 a Qmáx
Calado mínimo del pozo m >2
Velocidad de paso m/s
Cálculos funcionales
Establecido el tiempo de retención, que deberá oscilar entre 30 y 60 segundos (a
Qmáx) y a partir del caudal, se calculará el volumen necesario de pozo.
Volumen pozo = Caudal (m3
/s) * Tretención (s)
La superficie del pozo se obtendrá a partir del caudal y la carga superficial.
sC
Q
S máx
=

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Siendo:
S = Superficie del pozo
Qmáx = Caudal máximo afluente
Cs = Carga Superficial (m3
/m2
.h)
Del conocimiento del volumen y la superficie se obtendrá un calado
determinado que habrá de superar el mínimo establecido.
Calado (m) = Volumen pozo (m3
)/ Superficie horizontal (m2
)
4.2.2.- Aliviadero
El objetivo será determinar los metros lineales de vertedero.
Para ello, habrá que determinar en primer lugar el caudal a aliviar que será
todo aquel que, pudiendo circular por el/los colector/es de llegada, supere la
capacidad de tratamiento de la planta.
Conocido dicho caudal, y aplicando por ejemplo la fórmula simplificada de
Francis, podremos calcular el caudal por metro lineal de vertedero.
Fórmula:
Siendo
Q = Caudal por metro lineal (m)
H = Altura de la lámina de agua sobre el vertedero (<25 cm a Qmed) (m)
La altura de la lámina de agua sobre el vertedero no debe sobrepasar los 25 cm.
( )( ) ( ) 600.35,1
2,0183,1 ×
××−×= HHQ

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4.2.3. Reja de gruesos de predesbaste
Suelen ser rectas y de limpieza automática. La velocidad de paso que
se establece para el agua residual oscilará entre 0,7-1 m/s para caudal medio,
pudiéndose alcanzar valores de hasta 1,6 m/s para caudales máximos horarios.
Para el dimensionamiento del pozo donde deberán ir instaladas las rejas, se
establecerá en primer lugar un ancho de canal de partida. Definido este, podemos
determinar la sección útil de paso, y el calado necesario para un grado de
colmatación determinado.
Siendo:
S = Sección útil de paso (m)
Ac = Ancho de canal (m)
L = Luz entre barrotes
Ab = Ancho de barrotes
G = Grado de colmatación (%)
El cálculo del calado necesario para un grado de colmatación establecido
(suele ser del 30%) vendrá dado por la siguiente fórmula:
Siendo:
Q = Caudal de paso (m3
/h)
Ab = Ancho de barrotes (mm)
L = Luz entre barrotes (mm)
)
100
1( G
AbL
L
xAcS −×
+
=
)()100/1(600.3 AcxLxVxG
LAb
x
Q
Calado
−
+
=

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V = Velocidad de paso (m/s)
Dimensionamiento
Definidas las rejas a instalar, el dimensionamiento del pozo consiste
simplemente en el de un paralelepípedo cuyo calado y ancho de canal ya han
quedado determinados, la longitud es inmediata por tanto.
4.2.4. Estación de Bombeo de elevación de agua bruta
El diseño de la estación de bombeo requiere el dato de caudal a elevar, que
deberá repartirse entre el número de bombas diseñado, el cual al menos debe ser
de 2 (con el fin de que exista una de reserva). La determinación del número de
bombas, vendrá en función del régimen de funcionamiento previsto. El segundo
dato necesario para el diseño de la estación de bombeo será la altura a elevar,
que vendrá dada por el cálculo de la línea piezométrica de la planta.
Para el cálculo de las bombas se tendrá en cuenta el caudal máximo, medio
y mínimo y en la actualidad se diseñan con sistema de regulación de caudal con
variadores de frecuencia.
El dimensionamiento del pozo de bombeo es función de las propias medidas
de las bombas a instalar, la altura necesaria de la lámina de agua sobre el pozo y
el tiempo de retención en el mismo, que puede situarse entre los 3 y los 5 minutos
aproximadamente.

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4.3 PRETRATAMIENTO
4.3.1. Desbaste
Reja tipo Espesor mínimo
barrotes
Luz entre barrotes Accionamiento
Gruesa > 12 mm <60 mm Mecánico temporizado
y por diferencia de
nivel
Fina > 6 mm < 12 mm Mecánico temporizado
y por diferencia de
nivel
Los principales parámetros de diseño y sus valores serán:
Velocidad mínima del agua residual en el canal de desbaste: 0,8 m/s
Velocidad de paso a Qmed y colmatación del 30%: < 1 m/s
Velocidad de paso a Qmáx y colmatación del 30%: < 1,4 m/s
Sistema de limpieza de rejas: Automático
Sistema de extracción de resíduos: Cinta transportadora/ Tornillo
Compactador de resíduos
Sistema de evacuación por contenedores

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Las principales características a tener en cuenta en el diseño del desbaste son:
Características Limpieza Manual Limpieza Automática
Tamaño de los barrotes
Anchura (mm) 5-15 5-15
Profundidad (mm) 25-37,5 25-37,5
Luz entre barrotes (mm) 25-50 15-75
Pendiente en relación a la vertical (grados) 30-45 0-30
Velocidad de aproximación (m/s) 0,3-0,6 0,6-1,1
Pérdida de carga admisible (mm) 150 150
El dimensionamiento se realiza igual que en el canal de predesbate. Una vez fijada
la velocidad de paso (1m/s a caudal medio) y el ancho del canal, se determina la
sección útil de paso y el calado.
Siendo:
S = Sección útil de paso (m)
L = Luz entre barrotes
Ab = Ancho de barrotes
El cálculo del calado necesario para un grado de colmatación establecido
(suele ser del 30%) vendrá dado por la siguiente fórmula:
Siendo:
Q = Caudal de paso (m3
/h)
Ab = Ancho de barrotes (mm)
)()100/1(600.3 AcxLxVxG
LAb
x
Q
Calado
−
+
=
)
100
1( G
AbL
L
xAcS −×
+
=

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L = Luz entre barrotes (mm)
V = Velocidad de paso (m/s)
4.3.2. Desarenado
Los principales parámetros para su dimensionamiento serán:
CANAL (desuso) AIREADO
Habitantes <10.000 >10.000
Velocidad de paso (m/s) 0,3-0,4 <0,15
Longitud (nº veces altura lám.agua 20-25
Carga hidráulica de trabajo (m3
/m2
/h) <70 <70
Tiempo retención hidráulica 5 minutos
Velocidad movimiento helicoidal en el fondo
(m/s)
0,3 0,5
Suministro de aire (m3
/m2
/h) 0,5-2,0
Retención de arenas (granulometría>200
micras)
85-90%
Capacidad de extracción de arenas-agua (l/m3
A.R.)
>5 red separativa
>50 red unitaria
Contenido en M.O. <7%
Para el dimensionamiento calculamos en primer lugar el volumen unitario
de tanque. Por razones de mantenimiento será necesario su vaciado periódico el
tanque por lo que habrá que contar al menos con dos unidades:
Siendo:
V = Volumen unitario del tanque (m3
)
Tr
xn
Q
V
60
º
=

25
Q = Caudal (m3
/h)
Nº = Número de unidades
TR = Tiempo de retención (min)
Estos cálculos deben realizarse para el caudal medio y punta horario,
empleando un tiempo de retención de entre 2 y 5 minutos (valor indicativo 3 min)
para caudal punta y 10 minutos para caudal medio.
A continuación, y estableciendo una carga superficial de trabajo podemos
calcular la superficie de la lámina de agua, a efectos de definir las dimensiones del
desarenador:
Siendo:
S = Superficie de la lámina de agua (m2
)
Q = Caudal (m3
/h)
Cs = Carga superficial (m3
/m2
/h):
De este modo, la longitud del tanque vendrá dada por:
Siendo:
L = Longitud del tanque (m)
Sl = Superficie lámina de agua (m2
)
a = Relación largo/ancho
Finalmente, la altura recta será:
CsXn
Q
S
º
=
70º <=
agualáminaSuperficie
n
Q
Cs
axSlL =
A
HtxAxSt
Hr
)2/1( −
=

26
Hr = Altura recta (m)
St = Superficie transversal (m2
)
A = Ancho desarenado-desengrasado (m)
Ht= Altura trapezoidal (m)
La altura trapezoidal, para una inclinación de 45º de la zona trapezoidal, será:
4.3.3. Desengrasado
La operación desengrasado suele hacerse conjuntamente con el desarenado
aireado para aguas residuales urbanas. En el caso de que éstas fueran muy
cargadas, sería necesario el empleo de un desengrasador separado.
Los parámetros de diseño típicos para el desengrasador son:
Parámetro Valor
Intervalo Valor
Carga hidráulica <35 m3
/m2
/hora (a Qmáx)
Tiempo de retención 10 - 15 min (a Qmed)
Caudal de aire introducido 0,5 a 2 m3
/h por m3
de capacidad del
desengrasador
º45sen
º45cos
2
x
A
Ht =

27
4.3.4. Preaireación
Tan solo en casos de posible septicidad del agua se diseñará la instalación
con preaireación.
En su caso, los parámetros para el diseño serán:
* Tiempo de retención hidráulica mínimo = > 10 minutos
* Caudal de aire mínimo Qa > 0,8 m3
/m3
de agua residual
* Caudal unitario por boquilla, Qaire unit < 7 m3
/h (burbuja gruesa)
4.3.- TRATAMIENTO PRIMARIO
Si no existen grandes variaciones estacionales y el objeto de depuración
son aguas residuales urbanas, el tratamiento primario consistirá en una
decantación. Para atender a casos de grandes variaciones de caudal, fuertes
puntas de contaminación, etc. puede instalarse un tratamiento físico-químico
acompañado obligatoriamente de la decantación. En estos casos, se obtienen
rendimientos del 50-60 % en DBO5 y del 65-75% en SS con adición de

28
polielectrolito, si se trabaja con sales metálicas el rendimiento es aún mayor
llegando al 65-75 % en DBO5 y al 85-90% en SS.
DECANTACIÓN PRIMARIA
Parámetros de diseño Qmed Qmáx
Carga superficial (m3
/m2
/h) 1,3-2,0 3,4-5,1
Tiempo de retención hidráulica (h) >2 <1
Carga máxima sobre vertedero (m3
/h/m lineal) <40
Calado en la vertical del vertedero (m) 2,5-3,5
Reducción de SS (%) >65
Velocidad máxima sistema de arrastre de fangos
(m/h)
Circulares: 120 m/h (perimetral)
Rectangulares: 60 m/h (circular)
Sistema de recogida superficial y evacuación de espumas y flotantes, que nunca se incorporarán a
línea de agua
Los fangos no estarán retenidos más de 5 horas. Su extracción será regulable mediante
temporizadores
Se incluirá un by-pass a biológico
A continuación presentamos los valores aconsejables para los parámetros
de diseño descritos, editados por el MOPT:
• Velocidad ascensional: Qmed < 1,3 m/h
Qmax < 2,5 m/h
• Tiempo de retención: Qmed > 2 h
Qmax > 1 h
• Carga sobre vertedero: Qmax < 40 m3
/ml.h
• Altura bajo vertedero: 2 - 3,5 m
• Reducción SS: > 65 %
• Velocidad rasquetas: <120 m/h (D. Circular)
< 60 m/h (D.Rectangular)
• Tiempo retención de fangos: < 5 h

29
En los valores expuestos se limitan la velocidad ascensional, el tiempo de
retención y la altura, que como se ha visto están relacionados. El ajuste óptimo de
estas limitaciones obliga a adoptar profundidades comprendidas entre 2,0 y 2,6 m
ya que no se consigue ahorrar superficie de decantación al aumentar la altura por
encima de estos valores.
Para evitar perturbaciones en el rendimiento del decantador
producidas por el sistema de evacuación de fangos, se limita la velocidad máxima
de desplazamiento de las rasquetas. Igualmente se limita el tiempo máximo de
retención de los fangos en las pocetas de almacenamiento para evitar su
anaerobiosis.
Los elementos fundamentales en todo decantador son:
Entrada del afluente: Deben proyectarse de forma tal que toda la corriente
de alimentación se difunda homogéneamente por el tanque desde el primer
momento.
Deflectores: Suelen colocarse a la entrada y salida de la balsa sirviendo, el
primero, para conseguir una buena repartición del caudal afluente y el segundo
para retención de sustancias flotantes, grasas y espumas.
Vertedero de salida: Su nivelación es muy importante para el
funcionamiento correcto de la clarificación. Por otro lado para no provocar
levantamiento de los fangos sedimentados, la relación del caudal afluente a la
longitud total de vertido debe ser menor de 10-12 m3
/m2
/m.
Características geométricas: Las relaciones entre ellas deben ser las
adecuadas para la sedimentación de los tipos de partículas previstas.
El cróquis adjunto muestra la sección de un decantador circular tipo:

30
A. Cálculos funcionales
Los parámetros principales para realizar los cálculos funcionales y con ellos
el dimensionamiento de la decantación primaria son:
Tiempo de retención:
Se define como el volumen del tanque de decantación dividido por el
caudal.
Decantación Primaria Tiempo de retención (h)
Valor mínimo Valor típico Valor máximo
A caudal medio 1,5 2,0 3,0
A caudal máximo 1,0 1,5 2,0
A partir de este parámetro y del caudal de entrada horario se puede determinar el
volumen necesario de decantación primaria:
)()()( 33
hTRHhmQmV ×=

31
Carga Superficial o Velocidad Ascensional:
Se define como el caudal de agua a tratar dividido por la superficie del
tanque de sedimentación.
A partir de este parámetro y el caudal de entrada se puede determinar la
superficie necesaria de decantación:
).(
)(
)( 23
3
2
hmmCs
hmQ
mS =
π
S
mD
×
=
4
)(
Velocidad de arrastre
La velocidad de arrastre es importante en las operaciones de decantación.
Las fuerzas actuantes sobre las partículas sedimentadas son causadas por la
fricción del agua que fluye sobre las mismas. En las redes de alcantarillado, es
necesario mantener velocidades suficientemente elevadas para que las partículas
no puedan sedimentar. En los tanques de decantación las velocidades horizontales
se deben mantener a niveles bajos, de modo que las partículas no sean
arrastradas desde el fondo del tanque.
Producción de fangos
Decantación Primaria Carga Superficial o Velocidad ascensional (m3
/m2
.h)
Valor
mínimo
Valor típico Valor máximo
Decantadores circulares
A caudal medio 1 1,5 2
A caudal máximo 2 2,5 3
Decantadores
rectangulares
A caudal medio 0,8 1,3 1,8
A caudal máximo 1,8 2,2 2,6

32
Se debe conocer o estimar el volumen de fango producido en los tanques
de decantación primaria, de modo que el proyecto y dimensionamiento de los
tanques, junto con las instalaciones de tratamiento y eliminación del fango se
puedan llevar a cabo correctamente.
La cantidad de fangos a extraer de la decantación primaria viene dada por
la cantidad de sólidos en suspensión eliminada en el proceso. Si se considera la
densidad de fango igual a la del agua, dada su escasa diferencia, el volumen de
fangos primarios producidos puede ser aproximado por la siguiente expresión:
V = SS / (10 x C)
Siendo
V = Volumen diario de fangos primarios en m3
/d
SS = cantidad de sólidos en suspensión del fango primario en Kg/d
C = Concentración del fango primario
La concentración del fango primario suele ser la que se adjunta a continuación:
La producción total de fangos habrá de considerar al menos tres sumandos:
• Peso total de fangos producidos por eliminación o decantación de
sólidos en suspensión (Total de sólidos en suspensión de entrada x
rendimiento previsto en decantación)
+
Fangos Primarios Concentración %
Valor
mínimo
Valor típico Valor máximo
Decantadotes de
succión
1,0 1,5 2,0
Decantadores de
pocetas
3,0 5,0 7,0

33
• Peso de fangos producidos por precipitación química (Habrá de
calcularse en función de los elementos que se hayan pretendido eliminar
(fósforo por ejemplo)).
+
• Retorno de fangos biológicos en exceso (Se obtendrán en el estudio del
biológico).
Aplicando a ese peso de fangos obtenidos, la concentración a la que
saldrán, obtendremos el volumen de fangos producidos, cuyo destino será
en principio el espesador al que llegarán por bombeo.
Dimensionamiento
Se deben tener las siguientes premisas:
- Disponer dos o más tanques con objeto de que el proceso no se
interrumpa mientras uno de ellos esté fuera de servicio por razones de
reparación o de mantenimiento.
- En los tanques circulares, el sistema de flujo es radial (a diferencia del
flujo horizontal que se da en los tanques rectangulares) y la
alimentación es por la zona central mediante una tubería suspendida del
puente o embebida en hormigón por debajo de la solera.
- El agua se distribuye uniformemente en todas direcciones gracias a una
campana circular central. La campana central tiene un diámetro que
suele variar entre el 15 y el 20% del diámetro total del tanque, con una
profundidad que varía entre 1/3 y 1/5 de la altura máxima.
- El puente rascador gira lentamente (v<120 m/h) y puede tener dos o
cuatro brazos equipados con rascadores de fondo. Los puentes también
incluyen rascadores superficiales para la eliminación de espumas.
- En los tanques circulares de diámetro superior a 10,5 metros se utiliza
un pilar central que soporte el puente rascador y que es accesible por

34
medio de una pasarela para la extracción del tanque. La solera del
tanque tiene forma de cono invertido, con una pendiente aproximada de
1/12 y el fango se arrastra a un cuenco relativamente pequeño situado
junto a la zona central del tanque.
- El caudal se divide entre los diferentes tanques mediante una arqueta
de reparto situada entre ellos. El fango se suele extraer mediante
bombeo para su descarga a las unidades de evacuación de fangos.
- Para la recogida de flotantes efectuada por la parte superior de las
rasquetas, se estima aproximadamente una producción de 0,005 Kg de
grasas por m3
de agua residual con una concentración aproximada de 6
g/l.
- Para el dimensionamiento de las pocetas de fangos, el volumen (m3
)
necesario vendrá dado por el cociente entre el caudal medio de fangos
producidos (m3
/h) y el tiempo de retención en pocetas (h).
Los valores usuales del tiempo de retención en pocetas pueden tomarse de
la tabla:
Notas:
Tiempo de retención (h)
Valor
mínimo
Valor típico Valor
máximo
Decantador circular sin
rasquetas
0,5 2 5
Decantador circular con
rasquetas
4 6 8
Decantador rectangular 4 10 24

35
En los decantadores circulares con rasquetas de espesado se pueden
alcanzar concentraciones de fangos de hasta el 8%.
A pesar de los tiempos de retención indicados para el dimensionamiento de pocetas, lo
normal suele ser que las puergas de fangos se realicen continuamente o mediante temporizaciones
cortas.
Además de los datos apuntados existen otros valores utilizados en el diseño
práctico de los decantadores:
En la alimentación a un decantador mediante canal de reparto, la pérdida
de carga en el elemento unitario de entrada ha de ser de 5 a 10 veces la pérdida
de carga de dicho canal.
b) La corona de reparto en un decantador circular de alimentación central
tiene una dimensiones que generalmente cumplen las siguientes relaciones. Su
diámetro está comprendido entre 0,05 y 0,20 veces el diámetro del decantador.
Su altura está comprendida entre 1/3 y 1/5 de la profundidad máxima del
decantador.
c) En los decantadores circulares la relación radio partido por altura suele
estar comprendida entre 2,5 y 8.
d) El accionamiento de los sistemas de rasquetas de los decantadores
circulares normalmente necesita una potencia de 0,001 CV/m2
de superficie del
decantador mientras que los rectangulares precisan de 0,01 CV/m2
.
Un valor normalmente alcanzado en la reducción de DBO para aguas
residuales urbanas de tipo doméstico es del 30%.

36
4.4.- TRATAMIENTO BIOLÓGICO
4.4.1.-Reactor Biológico
Elección del tipo de reactor
Los diferentes reactores que pueden emplearse como depósitos para que
tengan lugar las reacciones biológicas se recogen en la tabla que adjunta. La
clasificación de los cinco primeros, en los que se llevan a cabo reacciones de tipo
homogéneo, se basa en sus características hidráulicas, mientras que las
reacciones heterogéneas se producen en rectores de las dos últimas clases.

37
TIPO DE REACTOR DESCRIPCIÓN Y/O APLICACIÓN
Flujo discontínuo El flujo no entra ni sale del reactor. Contenido del líquido
completamente mezclado.
Flujo en pistón o tubular Las partículas del fluido entran, pasan y salen con la misma
secuencia. Conservan su identidad y permanecen el interior
del tanque por un tiempo igual al tiempo teórico de
retención
Reactores de mezcla completa
o Tanque agitado de flujo
continuo
Las partículas que entran en el tanque se dispersan de
manera inmediata por todo el volumen del mismo. Las
partículas salen del tanque en proporción a su población
estadística. La mezcla completa se puede obtener en
tanques circulares o cuadrados si el contenido del tanque
se distribuye uniforme y continuamente.
Flujo arbitrario Cualquier grado de mezcla parcial entre f.pistón y
m.completa.
Reactores de mezcla completa
en serie
Modelan el régimen de flujo situado en el paso intermedio
entre el flujo en pistón y el de mezcla completa. Si la serie
está formada por un solo reactor prevalece el régimen de
mezcla completa, si la serie consta de infinitos reactores,
prevalece el en pistón.
Lecho fijo Se rellenan con algún tipo de medio. Pueden estar
completamente llenos (f.anaerobio) o dosificados
intermitentemente (percolador).
Lecho fluidificado Similar al anterior. Diferencia: El medio se expande por el
movimiento ascendente del fluido a través del lecho.

38
Parámetros de diseño
Es importante tener en cuenta una serie de consideraciones:
• La cota de la superficie del agua no variará más de 30 mm. frente a
variaciones de caudal normales. El resguardo será como mínimo de 50
mm.
• Parámetros de diseño y consideraciones funcionales:
TRATAMIENTO BIOLÓGICO
Parámetros Proceso
Convencional
Aireación
Prolongada
Contacto-
Estabilización
Carga másica (m3
/m2
/h) 0,3-0,5 <0,1 C.Contacto 0,5-1,5
Concentración sólidos en la
cuba (ppm)
MLSS <3.500 <4.000
C.Contacto<3.000
C.Estabiliz<6.000
Tiempo retención hidráulica
(h)
Qmáx > 2
Qmed > 4
24
C.Contacto 1-2
C.Estabiliz 3,5-4,5
Demanda teórica de Oxígeno
(*) (85kg O2 / kg DBO5
eliminada)
>0,85 >2
>0,85
C.Contacto > 0,3
C.Estabiliz>0,55
Concentración O2disuelto en
cuba (mg/l)
>2 >2 >2
Posibilidad de nitrificación
Cm = 0,3 . T >19ºC
Cm= 0,4 . T >21ºC
Cm=0,5 . T> 23,5ºC
Si
Cm = 0,3 . T >19ºC
Cm= 0,4 . T >21ºC
Cm=0,5 . T> 23,5ºC
(*) Para la real, se tendrá en cuenta la punta y el coeficiente de transferencia.

39
Carga másica
Relación entre la masa de materia orgánica que entra en el reactor por
unidad de tiempo y la masa de microorganismos existentes en el mismo. Se
expresa en DBO5 en el influente por día/Kg de MLSS en la cuba
Cm = Q . So / V * X
Edad del fango
Relación entre la masa de fangos existente en la cuba y la masa de fangos
en exceso extraídos por unidad de tiempo.
Se expresa en kg de MLSS en la cuba / kg de fango en exceso por día.
E = V * X / Qp * Xr
Estos dos factores son los principales parámetros que definen los procesos
de fangos activos, la carga másica principalmente para diseñar las instalaciones y
la edad del fango para definir los procesos de nitrificación.
En función de la carga másica los procesos serán:
PROCESO CARGA
Ata carga CM > 0,4
Media carga 0,15 < CM <0,4
Baja carga 0,07 > CM < 0,15
Muy baja carga o aireación prolongada CM < 0,07
La adopción de una u otra carga viene dada en función del rendimiento que
se desee obtener del proceso.

40
Relación entre carga , másica y
eliminación de DBO5 en un reactor biológico
CM (*) Rendimiento (%)
1,0 80
0,8 83
0,5 87
0,4 88
0,3 90
0,2 92
0,1 93
0,05 94
(*) CM: En Kg DBO5 entrada dia/Kg MLSS en cuba)
La edad del fango está directamente relacionada con la carga másica,
existiendo diversas ecuaciones para el cálculo de una en función de la otra. Las
más usuales son:
Eckenfelder:
E = (0,56 * CM * R - 0,75 * b + 0,5 * Pe * CM)-1
Siendo:
R = Rendimiento en depuración
Pe = Producción específica de fangos Kg MS/ kg DBO5
Degremont:
5,1
2,0
1
CmCm
E
+×
=
Norma A-131 (ATV)
)15(
103,14,3)( T
SFdE −
××=
Siendo:
E: edad del fango(d)
SF: factor de seguridad (1,45-2)
T: temperatura (ºC)

41
Carga volumétrica
Relación masa de materia orgánica que entra en el reactor por unidad de
tiempo y volumen de la cuba.
Se expresa en kg de DBO5 en el influente por dia / m3
de volumen de la
cuba.
Cv = Q * So / V
Permite asegurar un tiempo mínimo de estancia en el reactor biológico a fin
de que se puedan desarrollar las reacciones biológicas de este parámetro.
Según estos parámetros los procesos los podríamos clasificar en:
CLASIFICACIÓN CM
(KgDBO5/Kg MLSS día)
CV
(Kg DBO5/m3
día)
Edad Fango R (%)
Alta Carga >0,4 >1,5 4 <80%
Media Carga 0,2<Cm<0,4 0,5<Cv<1,5 4-10 85-92% (*)
Baja Carga 0,07<Cm<0,2
Muy Baja Carga
(Aireac.Prolongada)
<0,07 <0,5 10-30 92% (**)
(*) Nitrificación a temperaturas elevadas
(**)Nitrificación posible a temperaturas normales
Rendimiento
Relación materia orgánica eliminada (DBO5) y materia orgánica influente.
Se expresa en %.
R = (So-Se) / So

42
Producción de fango
El conocimiento de la producción diaria de fango es importante puesto que
afecta al diseño de las instalaciones de tratamiento y evacuación del fango
en exceso (purga). La producción diaria de fango puede calcularse con el
parámetro Indice de Producción de Fangos que puede estimarse aplicando
una de las siguientes ecuaciones:
Fórmula empírica de Huisken:
Siendo:
IF = Producción específica de fangos (kg fango exceso/Kg DBO eliminada)
Cm = Carga másica Kg DBO/Kg MLSS
Eckenfelder:
Siendo:
Smin = Kg materia mineral que entra en el reactor diariamente (Kg/d)
a = Coeficiente que representa la fracción de DBO que es sintetizada a
nuevo fango biológico. Su valor oscila entre 0,49 y 0,64
Le = DBO eliminada en el proceso
Simb = Sustancias orgánicas no biodegradables en el tanque de aireación
b = Coeficiente que representa la proporción de respiración endógena,
expresada en una fracción por día. Su valor oscila entre 0,05 y 0,085.
Sv = Kg de materia volátil (MLVSS) en la cuba de aireación
Se = Sólidos en suspensión que salen en el efluente (Kg/d)
Fórmula Metcalf-Eddy:
23,0
2,1 CmxIF =
evimbemin SSxbSLxaSIF −−++=
ExKd
Y
IF
+
=
1

43
Siendo Y y Kd coeficientes que oscilan entre 0,04-0,8 el primero y 0,04-
0,075 el segundo.
Norma ATV
)
072,117,01
072,175,017,0)2,01(
6,075,0( )15(
)15(
5
−
−
××+
××××−
−×+= T
T
ER
ER
EF
EF
DBO
SS
FE
Siendo:
FE: fangos en exceso (kd/d)
SSER: sólidos en suspensión de entrada al reactor (mg/l)
DBO5ER: DBO de entrada al reactor (mg/l)
EF: edad del fango (d)
T: temperatura del licor mezcla (ºC)
Necesidad y transferencia de oxígeno
Vamos a realizar el cálculo de las necesidades de oxígeno según el método
basado en el modelo de Eckenfelder y Lawrence McCarty: Los modelos son
básicamente iguales, la única diferencia entre ellos radica en los parámetros
uitilzados que, en cualquier caso, están unívocamente relacionados entre sí.
Necesidades de O2 = O2 necesario para síntesis celular + O2 para respiración
endógena + O2 para nitrificación - O2 generado en desnitrificación
• Oxígeno consumido en síntesis celular:
Siendo:
osc SxRxaO =

44
a = coeficiente estequiométrico que define la necesidad de oxígeno
para síntesis expresada a efectos de utilización para el cálculo como
KgO2/KgDBO5eliminada
R = Rendimiento en eliminación de DBO en biológico
So=Kg DBO de entrada a biológico
• Oxígeno consumido en respiración endógena:
Siendo:
b = coeficiente cinético que define el desarrollo de la respiración
endógena, expresado en KgO2/KgSSLM/día
V = Volumen del tanque de aireación (m3
)
X= Concentración del licor mezcla (kg/m3
)
Los valores de a y b para el rango de valores habituales de la carga másica
del proceso son los siguientes:
Carga Másica
(Kg DBO/d/KgSSLM)
a (Kg O2/KgDBO5eliminada) b (d-1
) (*)
0,1 0,50 0,136
0,7 0,50 0,131
0,5 0,50 0,123
0,4 0,53 0,117
0,3 0,55 0,108
0,2 0,59 0,092
0,1 0,65 0,066
0,05 0,66 0,040
(*) Los valores del coeficiente cinético b indicados en la tabla son los correspondientes
para T = 20º. Para otras temperaturas puede calcularse con una expresión del tipo:
XxVxbOsc =

45
El valor de θ en el rango de temperaturas de 5 a 35º es del orden de 1,029.
• Necesidades de oxígeno para nitrificación
La demanda de oxígeno para la realización de las reacciones de
oxidación-reducción que tienen lugar en el proceso de nitrificación,
consistente en la conersión biológica de NH+
4 presente en el afluente a
formas oxidadas (NO-
3 y NO-
2), se estiman estequiométricamente en 4,57
KgO2 por kilogramo de nitrógeno-nitrato formado.
Siendo:
N-NO3f = Nitratos formados, expresados en mg/l de N-NO3
Q = Caudal diario a proceso (m3
/d)
• Desnitrificación
El proceso de desnitrificación, consistente en la conversión biológica
en condiciones anóxicas del NO-
3 formado previamente en el proceso de
nitrificación a gas nitrógeno y óxidos de nitrógeno, contribuye a reducir la
demanda total de oxígeno del sistema por razón de que la reducción del
NO-
3 a nitrógeno gas que tiene lugar en aquél implica el consumo de una
fracción de la demanda carbonosa presente. La reducción de la demanda
de oxígeno que se produce en el proceso se calcula, estequiométricamente,
en 2,86 kg de O2 por kilogramo de nitrógeno-nitrato reducido.
Siendo:
)20(
º20
−
= T
T xbb θ
3
3
2
10
57,4
/ fNONxQx
díakgO
−
=
rNONxQxdkgO 32 86,2/ −=

46
N-NO3r = nitratos reducidos en el sistema por conversión a nitrógeno-gas,
expresados en mg/l.
A partir de las necesidades teóricas de oxígeno y conociendo o
estimando la eficiencia de la transferencia de oxígeno del sistema de
aireación se pueden determinar las necesidades reales de aire que además
de lo anterior, deben cubrir el proporcionar un mezclado adecuado y
matnener una concentración mínima de oxígeno disuelto en todo el tanque
de aireación comprendido entre 1 y 2 mg/l.
El cálculo de las necesidades de aire se hará del siguiente modo:
Necesidades reales de oxígeno:
Serán las calculadas anteriormente afectadas por un coeficiente de
transferencia (Ct):
El coeficiente de transferencia se podrá calcular con la expresión:
Siendo:
CT = Coeficiente de transferencia
S1 = Saturación de oxígeno en agua pura a 10ºC (=11,33 mg/l)
S2 = Saturación de oxígeno a la temperatura del Licor Mezcla
S2 = β x S4
(β(=0,95) , S4 = Saturación de oxígeno en agua pura a 20ºC (=9,17 mg/l))
S3 = Saturación de oxígeno en Licor Mezcla (=2 mg/l)
KT= Coeficiente de temperatura (=0,8299)
P0= Presión atmosférica al nivel del mar (760mm Hg)
T
teóri
real
C
KgO
KgO cos2
2 =
1
32
1
)
1
)(
( −
−
=
α
x
P
P
xKx
SS
S
C
a
o
TT

47
Pa= Presión atmosférica a la altitud de la EDAR en mmHg
α = Coeficiente de intercambio entre el licor y agua pura
(α = Para aireadores de superficie 0,9. Para difusores de burbuja fina 0,6-0,7)
Conocidos los kilogramos de O2 que realmente necesitamos, aplicaremos a
este dato el coeficiente de punta para trabajar con las necesidades reales y
asegurarnos de cubrir las puntas.
Coeficiente punta a aplicar: Se sitúa en torno a 1,4
El caudal de aire necesario será:
Siendo:
F = Factor de punta
El aire atmosférico contiene 20,9 % de O2 en volumen (23,9 % en peso) y
pesa 1,248 Kg/m3
a 10 º C y a la presión atmosférica.
El rendimiento de los difusores de burbuja fina pude estimarse , en primera
aproximación, en un 4% por m. de sumergencia, obteniéndose por ejemplo, para
5m. un rendimiento de un 20 % total en la difusión.
Las necesidades de nutrientes
Para que un sistema biológico funcione correctamente, es necesario que se
hallen presentes cantidades adecuadas de nutrientes. Los principales nutrientes
son el nitrógeno y el fósforo, basándose en una composición media del tejido
celular, se necesitará del orden de un 12,4 % de nitrógeno en peso.
Normalmente, se suele suponer que las necesidades de fósforo son de una quinta
parte de este valor. La distribución porcentual de nitrógeno y fósforo en el tejido
celular varía con la edad de dicho tejido y con las condiciones ambientales, por lo
que estos valores son típicos y no cantidades fijas. Existen otros nutrientes
necesarios en la mayoría de los sistemas biológicos tales como sodio, potasio
248,1239,0.
2
xdifusorEf
FxrealO
Qaire =

48
calcio, fosfato, cloruro, sulfato y bicarbonato en cantidades sustanciales así como
a nivel de trazas Hierro, Cobre Manganeso, Boro, Molibdeno, Vanadio, Cobalto,
Yodo y Selenio. Debido a que la demanda total de nutrientes depende de la
producción celular neta, las necesidades de nutrientes son más reducidas en los
procesos que dispongan largos tiempos medios de retención celular, por este
motivo, dos plantas de tratamiento de fangos activados con diferentes tiempos
medios de retención celular pueden no funcionar igual en el tratamiento de una
misma agua residual.
4.4.1.2.- Sistemas de aireación y agitación
Agitación
A fin de garantizar suficiente agitación, la potencia no debe ser inferior a 20 W/m3
para aireadores superficiales ni el volumen de aire menor de 0,9 l/m2
/s en el caso
de difusión por burbuja fina.
Aireación
En general, la regulación del sistema de aportación de aire será en función
del oxígeno disuelto en la cuba, para las plantas más pequeñas, puede ser
mediante arranque y parada por temporizador.
Para los aireadores de superficie:
- Aportación nominal < 2 Kg O2/kWh
- Cada cuba de aireación se equipa como mínimo con 2
aireadores siempre que su potencia unitaria sea superior a 15
CV
- Potencia aireador no debe sobrepasar 70 CV
Para la difusión de aire:
- Aportación específica:
Burbuja fina < 3,5 Kg O2/kWh.
Burbuja gruesa < 1,8 Kg O2/kWh.

49
- La presión de aire, a la entrada de los difusores será de >
1,25 veces su calado
- Pérdida de carga en un difusor nuevo: 0,10 - 0,20 m.c.a.
- Prever siempre una unidad de reserva para el suministro de
aire
- Velocidad de aire en tuberías 10-20 m/s

50
CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMIENTO / CRITERIOS DE DISEÑO
Proceso Flujo Tipo Aireación % Elim.DBO5 Observaciones Tr (d) KgDBO5entr/kg
SSLMV.d
KgDBO5entr/
m3
.d
SSLM (mg/l) V/Q (h) Qr/Q
Convencional Pistón Difusores, Air.
Mecánicos
85-95 A.R. domésticas baja concentración. Susceptible a cargas de
choque
5-15 0,2-0,4 0,32-0,64 1.500-3.000 4-8 0,25-0,75
Mezcla Completa Mezcla
comp.agit.
Difusores, Air.
Mecánicos
85-95 Aplicaciones generales. Resistente a cargas de choque,
susceptible a organismos filamentosos
5-15 0,2-0,6 0,80-1,92 2.500-4.000 3-5 0,25-1,0
Aireac.alim.escal.. Pistón Difusores 85-95 Aplicaciones generales. Amplio campo aplicac. 5-15 0,2-0,4 0,64-0,96 2.000-3.500 3-5 0,25-0,75
Aireac.modificada Pistón Difusores 60-75 Usado en grados intermedios de tratamiento,si la presencia de
tejido celular en efluente es aceptable
0,2-0,5 1,5-5,0 1,20-2,40 200-1.000 1,5-3 0,05-0,25
Contacto-estabiliz Pistón Difusores
Air.Mecánicos
80-90 Ampliación sistemas existentes. Plantas prefabric 5-15 0,2-0,6 0,96-1,20 1.000-3.000 c
4.000-10.000 e
0,5-1,0 c
3-6 e
0,5-1,50
Aireación prolongada Pistón Difusores, Air.
Mecánicos
75-95 Pequeñas comunidades, plantas prefabricadas, proceso flexible 20-30 0,05-0,15 0,16-0,40 3.000-6.000 18-36 0,5-1,50
Aireac. alta carga Mezcla compl.
Agit
Aireadores
mecánicos
75-90 Aplicaciones generales.Aireadores de turbina para transferir
oxígeno y controlar tamaño de flóculos
5-10 0,4-1,5 1,60-1,60 4.000-10.000 2-4 1,0-5,0
Proceso Kraus Pistón Difusores 85-95 A.R. alta concentración y bajo contenido Nitróg. 5-15 0,3-0,8 0,64-1,60 2.000-3.000 4-8 0,5-1,0
Oxígeno Puro Mezcla
comp.serie
Air.mecánicos
(Turb.sumerg)
85-95 Aplicaciones generales, espacio limitado. Proceso resistente
frente a cargas másicas
3-10 0,25-1,0 1,60-3,20 2.000-5.000 1-3 0,25-0,5
Canal oxidación Pistón Air.mecánicos (Eje
horiz.)
75-95 Pequeñas comunidades sin limitación de terreno. Proceso
flexible
10-30 0,05-0,30 0,08-0,48 3.000-6.000 8-36 0,75-1,5
Flujo disc.sec. Flujo
interm.agit
Difusores 85-95 Pequeñas comunidades, espacio limitado.Proceso flexible,
permite eliminación de N y P.
N.A. 0,05-0,30 0,08-0,24 1.500-5.000 d 12-50 N.A.
Deep-shaft Pistón Difusores 85-95 Aplicaciones generales, aguas muy concentradas. Proceso
resistente a cargas másicas
S.I. 0,5-5,0 S.I. S.I. 0,5-5 S.I.
Nitrif.etapa única Pistón/flujo
cont.agit
Difusores, Air.
Mecánicos
85-95 Aplicable para el control de presencia de N en casos en que no
se presentan residuos inhibidores
8-20 0,10-0,25
(0,02-0,15)*
0,08-0,32 2.000-3.500 6-15 0,50-1,50
Nitrificación etapas
separadas
Pistón/flujo
cont.agit
Difusores, Air.
Mecánicos
85-95 Mejorar tratam. en sistemas con limitaciones estrictas de
presencia de N ó residuos inhibidores
15-100 0,05-020
(0,04-0,15)*
0,05-0,14 2.000-3.5000 3-6 0,50-2,00
Tr = Tiempo retención celular. V = Volumen del reactor. Q = Caudal de entrada.* = NTK/SSLMV. N.A. = No aplica. S.I. = Sin información. C = Contacto. E = Estabilización. D = SSLM varían según fase del
ciclo operat

52
Conocidos los principales parámetros que definen el tratamiento
biológico, los cálculos funcionales a elaborar serán:
1. Cálculo de la edad del fango necesaria para que se produzca la
nitrificación
2. Cálculo de la edad del fango necesaria para que se produzca eliminación
orgánica
3. La edad del fango necesaria será el máximo entre los dos valores
anteriores
4. Determinación del índice de producción de fangos y de producción diaria
de fangos en exceso.
5. Fijar la concentración de MLSS
6. Cálculo del volumen de reactor
)/(
)/()(
)( 3
3
mkgMLSS
dkgFEdEF
mV
×
=
7. Cálculo de la carga másica con la edad de fango obtenida y de la carga
volúmica
8. Determinación de si es posible la eliminación orgánica con la carga
másica obtenida, es decir si en función del tipo de proceso elegido nos
encontramos en el intervalo de valores de carga másica adecuados en
función de las tablas anteriores
Condiciones funcionales:
Las cubas de aireación son en general abiertas y se construyen de
hormigón armado. La configuración hidráulica del sistema debe garantizar que,
frente a las normales variaciones del caudal, la superficie del licor mezcla no
variará más de 30 mm y que esta variación no tendrá influencia en el rendimiento
del sistema de aportación de oxígeno. Al mismo tiempo, la configuración hidráulica
debe impedir el paso directo de la lámina superficial al decantador secundario. En
los casos que se utiliza vertedero se prevee un sistema deflector.

53
La cuba debe proyectarse con un resguardo hidráulico suficiente
(>0,5 m) a fin de evitar salpicaduras y proyecciones de fangos y espumas.
Si el sistema de aireación es por difusores, la profundidad del tanque
deberá ser de 3 a 9 m y la relación anchura profundidad de los tanques deberá ser
entre 1 a 1 y 2,2 a 1.
Otras fórmulas de dimensionamiento del reactor
El volumen de la cuba de aireación puede calcularse del siguiente modo:
Siendo:
Y = Coeficiente de crecimiento bacteriano (oscila entre 0,4 - 0,8)
Q = Caudal de aguas residuales (m3/d)
X = Concentración de MLSS en cuba de aireación (kg/m3
)
Kd = Coeficiente de eliminación de bacterias (oscila entre 0,04 - 0,075)
Un método más sencillo consiste en calcular el volumen en función de la
carga másica y la concentración de MLSS en la cuba
Si el proceso incluye eliminación de nitrógeno por nitrificación-
desnitrificación, será necesario un volumen de la cámara de anoxia. Este se
calcula mediante la expresión:
)1(
)(
ExkdxX
SSoxQxyxE
V
+
−
=
MLSSencubaxCm
DBOentrada
V =

54
Siendo:
Tr = Tiempo de retención en horas
Kn = Coeficiente cinético de desnitrificación
Xv = concentración de sólidos volátiles en la cuba (su valor se encuentra en
torno al 67% de los SS)
Limitaciones al proceso:
El tiempo de retención mínimo nunca puede ser inferior a 1,5 h.
La experiencia dice que en la zona anóxica las bacterias nitrificantes
nitrosomas y nitrobacter están en estado latente y si el tiempo de retención en
esta zona fuera muy alto las bacterias desaparecerían. Por este motivo el volumen
en la zona anóxica no debe superar el 30% del volumen total de nitrificación-
desnitrificación
Necesidades de recirculación
La finalidad de la recirculación de fangos es mantener una concentración
suficiente de fangos activados en la cuba de aireación, de forma que pueda
obtenerse el grado de tratamiento deseado.
La relación de recirculación Qr/Q (Caudal de fangos recirculados/Caudal de
agua a tratar) se puede calcular teóricamente mediante la relación:
Siendo:
Qr = Caudal de fangos recirculados(en m3
/h)
Q = Caudal de agua residual a tratar (en m3
/h)
XvxKn
reduciraNO
Tr
3
=
20
02,125,3 −
−= T
Kn
( ) rrr XxQXxQQ =+

55
X = Concentración de fangos recirculados (Kg/m3
)
La concentración de fangos recirculados, es variable a lo largo del tiempo,
si bien a efectos de diseño pueden tomarse los siguientes valores:
Decantadores con rasquetas : De 7 a 10 g/l
Decantadores de succión: De 5 a 8 g/l
Sin embargo la capacidad de recirculación se diseño es mayor dada la
influencia que tiene ésta en la clarificación del efluente. El fango se extraerá del
decantadores tan pronto como se forma, para evitar su ascenso y por tanto
posibles pérdidas con el efluente, no siendo aconsejables tiempos excesivos de
retención para formar un fango denso que acorte las necesidades de bombeo.
Son recomendables los siguientes grados de recirculación:
Procesos de carga másica media: 75-100%
Procesos de muy baja carga másica o Aireación Prolongada : 100-
150%
En el caso de que en el proceso se incluya eliminación de nitrógeno (Procso
de nitrificación-desnitrificación), los cálculos serían los siguientes:

56
4.4.2.- Recirculación de fangos
RECIRCULACIÓN DE FANGOS
Parámetros Proceso
Convencional
Aireación
Prolongada
Contacto-
Estabilización
Capacidad (%Qmed) >100 >150 >100
Nº unidades iguales >2 >2 >2
Capacidad de reserva > 50% > 50% > 50%
Concentración de fango recirculado: Como máximo 8.000 mg/l para decantador secundario de
extracción central y 6.000 mg/l para decantador secundario de succión.
Equipos de recirculación: Bombas que no rompan el flóculo
4.4.3. Decantación Secundaria
DECANTACIÓN SECUNDARIA
Parámetros Proceso Convencional
y Contacto
Estabilización
Aireación
Prolongada
Carga Superficial (m3
/m2
/h)
Qmed < 0,8
Qmáx < 1,5
Qmed < 0,5
Qmáx < 0,9
Carga sólidos a MLSS > 2.500
ppm (Kg/m2
/h)
Qmed < 2,5
Qmáx < 4,5
Qmed < 1,8
Qmáx < 3,2
Tiempo de retención hidráulica a
Qmed (h)
3 3-5
Q/ml de vertedero (m3
/h)
Qmed < 12
Qmáx < 20
Calado cilíndrico (m) > 3
Para diámetros < 35 m. El decantador será de extracción central
Para diámetros 35<φ<45. El decantador será de succión.
Para diámetros > 45 m. El decantador será de extracción radial.
Dimensionamiento de la decantación secundaria
Los principales factores a tener en cuenta en el dimensionamiento de un
decantador son:

57
Caudales medio y punta
Si los criterios de diseño no atienden a las puntas de caudal puede
producirse la pérdida de gran cantidad de sólidos en el efluente. La carga
hidráulica se basará en condiciones de caudal punta.
Carga hidráulica
Volumen de agua tratada en el decantador, por metro cuadrado de
superficie y por unidad de tiempo. (m3
/m2
. h)
Determina la superficie de decantación, que será el resultado de dividir el
caudal por ella.
Carga de sólidos
Masa de sólidos en suspensión en el decantador por metro cuadrado y por
unidad de tiempo.
Cuando la concentración de sólidos en suspensión en los fangos activos es
superior a 3 g/l, la superficie necesaria de decantación puede depender de la
carga de sólidos , en cuyo caso ésta será la resultante de dividir los sólidos a al
entrada en Kg SS/h por la citada carga de sólidos.
En la tabla adjunta se representan los valores a tener en cuenta para el
diseño.
Proceso Carga Hidráulica
(m3
/m2
.h)
Carga de Sólidos (kg
SS/m2
.h)
Media carga 0,7 - 1,0 1,5 - 2,0 2,5 - 3,0 4,5 -5,4
Baja carga 0,4 -0,6 0,8 -1,2 1,5 - 2,0 3,0 -4,0

58
Tiempo de retención:
Determina el volumen del decantador. Para procesos de media carga
másica se emplean tiempos superiores a 3 horas y para procesos de aireación
prolongada los tiempos oscilan entre 3 y 5 horas.
Definido el tiempo de retención , obtendremos el volumen de decantación
como resultado de multiplicar este valor por el caudal máximo.
Carga sobre vertedero:
Es un valor importante, para evitar arrastres de sólidos en suspensión por
efecto de la velocidad de salida del efluente. La profundidad mínima debajo de los
vertederos, deberá ser de 3 m.
Los valores que se adoptan para la carga sobre vertedero son de 4 a 6
m3
/ml.h a caudal medio y de 8 a 12 m3
/ml.h a caudal máximo
Calado del decantador
Conocidas la carga superficial y el volumen del decantador obtenemos la
altura del mismo. Ésta debe ser suficiente para permitir las fluctuaciones
inevitables del lecho de fangos por variación de las condiciones hidráulicas y
climáticas. La altura irá en función del diámetro del decantador, siendo
recomendable que sea superior a 3 metros. En la tabla adjuntan se muestran los
valores recomendables.
Diámetro (m) Calado (m)
Recomendado Mínimo
< 12 m 3,30 3,00
12 - 21 m 3,60 3,30
21 - 30 m 3,90 3,60
30 - 42 m 4,20 3,90
> 42 m 4,50 4,20

59
Los decantadores circulares de rasquetas contarán con un sistema de
arrastre de fangos que se desplace a una velocidad perimetral de 120 m/h como
máximo. Su pendiente de solera será del 4 % y el calado en el borde,
comprendido entre 2,5 y 3,5 m. Además estarán equipados con un sistema de
recogida superficial de espumas y flotantes, siendo bueno que existan paletas de
espesamiento en el pozo central de recogida de fangos.
En los rectangulares, cuya ventaja con respecto a los anteriores es la de
permitir una implantación más compacta de todo el tratamiento biológico, se
emplea una relación longitud anchura de 3-6 y una profundidad de entre 2,5 y 4
m. Siendo la pendiente de solera del 1 %. El sistema de arrastre de fangos se
desplazará como máximo a una velocidad lineal de 60 m/h.
Para decantadores circulares con diámetro superior a 35 m, se recomienda
la recogida de fangos por succión, la cual habrá de realizarse en un radio para
diámetros hasta 45 m y en todo el diámetro a partir de éste valor.

60
4.4.3. Fangos en exceso
Los parámetros de diseño serán:
FANGOS EN EXCESO
Parámetros Proceso
Convencional
Aireación
Prolongada
Contacto-
Estabilización
Producción (kg/kg
DBO5elim.)
Calcular calcular Calcular
Deberá instalarse una bomba de reserva
Capacidad de bombeo suficiente para extraer el volumen diario en 6 horas como máximo
Concentración de fango recirculado: Como máximo 8.000 mg/l para decantador secundario de
extracción central y 6.000 mg/l para decantador secundario de succión.
Una vez determinada la producción de fangos en exceso en kg/d de masa
seca, conociendo la concentración de purga de dicho fango, se puede determinar
el caudal de purga necesario en el proceso:
)/(
)/(
)/( 3
3
mkgiónConcentrac
dkgFE
hmQ =
4.5.- DESINFECCIÓN DEL EFLUENTE
En general no se efectuará, aunque la planta debe estar dotada de esta
instalación para ser usada en caso de emergencia. Para poblaciones inferiores a
25.000 habitantes equivalentes se utiliza hipoclorito sódico, siendo más
aconsejable el cloro gas para plantas mayores. La dosificación deberá ser
automática en función del caudal.
Parámetros de diseño:
• Capacidad de dosificación a Qmáx = 6 ppm
• Capacidad de almacenamiento = 15 días

61
• Tiempo de contacto a Qmáx > 15 minutos
Para la manipulación del cloro gas se tendrán en cuenta la instalación de
todos los sistemas seguridad según B.O.E. 9/3/84.

62
4.6. ESPESAMIENTO DE FANGOS
4.6.1. Por gravedad
Parámetros de diseño
ESPESAMIENTO DE FANGOS
Tipo de Fangos C.Sólidos
(kg/m2
/d)
C.Hidráulic
a
m3
/m2
/h
Tiempo
ret.
(h)
Conc.Fango
(g/l)
Fangos primarios <130 <1,40 >24 80-100
Fangos activos <35 <0,45 >24 20-30
Fangos mixtos <70 <0,90 >24 40-70
Fangos aireación prolongada <35 <0,45 >24 20-30
Fangos estabilización aerobia <35 <0,45 >24 25-35
La carga de sólidos por metro lineal de rasqueta deberá ser < 40 kg/m
El sobrenadante se envía a cabecera de planta
Ejemplo de diseño y dimensionamiento de un espesador por gravedad:
* Cálculo de la superficie del espesador:
Siendo:
S = Superficie del espesador (m2
)
Q = Caudal de fangos que entran en el espesador (m3
/d)
Ch= Carga hidráulica (m3
/m2
.h)
Nº= Número de unidades funcionando
• Volumen del espesador:
º/
24/
NC
Q
S
h
f
=
º24 N
T
x
V
V rf
=

63
Siendo:
V = Volumen espesador (m3
)
Vf = Volumen de fangos a espesar (m3
)
Tr = Tiempo de retención (h)
Nº=Número de unidades en funcionamiento
Disponiendo de la superficie y el volumen del tanque la obtención de la
altura es directa, no obstante ésta influye sobre la capacidad de espesamiento
resultando los valores comprendidos entre 2,5 y 3 m los más adecuados tanto
desde el punto de vista técnico como del económico.
* Carga de sólidos:
Siendo:
Cs=Carga de sólidos (kg/m2
.d)
Ft=Peso total de fangos a espesar (kg/m2
.d)
Se = Superficie del espesador (m2
)kg/d)
Nº = Número de unidades en funcionamiento
* Volumen de salida:
Siendo:
Vfs=Volumen de fangos de salida (m3
/d)
Ft = Peso total de fangos (kg/d)
Ps= Concentración de fangos de salida (kg/m3
)
ºNxS
F
C t
s =
s
t
fs
P
F
V =

64
* Caudal de reboses:
Qr = Qe - Qs
Siendo:
Qr = Caudal de reboses (m3
/d)
Qe = Caudal de fangos de entrada (m3
/d)
Qs = Caudal de fangos de salida (m3
/d)
4.6.2. Por flotación
Este tipo de espesamiento no tiene aplicación para los fangos primarios
ESPESAMIENTO POR FLOTACIÓN
Tipo de Fangos C.Sólidos
(kg/m2
/d)
C.Hidráulica
m3
/m2
/h
Tiempo
retenc.
(h)
Fangos activos <4 <2 >2
Fangos Mixtos <5 <2 >6
Los rendimientos de la flotación oscilan entre el 3 y el 4% de
concentración del fango, con una recuperación elevada de los sólidos, del
orden del 85%. Con el uso de polielectrolito, se puede llegar a
concentraciones del 6% y recuperación de sólidos de hasta el 95%.
Los parámetros de diseño se mueven entre los siguientes valores:
Relación A/S: 0,01 a 0,06 kg de aire/kg de fango
Carga de sólidos: 3 a 4 kg/m2
/h
Carga hidráulica: 75 a 120 m3
/m2
/d
Tiempo de retención: 10 a 14 minutos

65
El diseño de un flotador se realiza de manera similar al del espesador por
gravedad pero teniendo en cuenta sus parámetros de diseño.
Para determinar el caudal de bombeo de fangos a digestión se tendrá en
cuenta el volumen total de fango espesado y se dividirá por las horas de
funcionamiento del sistema de bombeo (generalmente 16 h/d):
)/(
)((
)/(
3
3
dhentoFuncionami
dmV
hmQ FE
=
Q: caudal de bombeo horario
VFE: Volumen de fangos espesados
Funcionamiento: horas de funcionamiento del sistema de bombeo
4.7. ESTABILIZACIÓN ANAEROBIA DEL FANGO
La digestión o estabilización anaerobia del fango porporciona una mayor
reducción de volátiles que la realizada por vía aerobia aunque la velocidad de
degradación de los mismos es menor.
Su explotación es también considerablemente más barata ya que además
de requerir menor energía (la necesaria para la aireación es bastante elevada),
proporciona un biogas con gran contenido energético con posibilidad de
aprovechamiento térmico y eléctrico.
La carga orgánica del sobrenadante es alta, del orden de 500 mg/l DBO5.
El efluente presenta una buena filtrabilidad.
Es un proceso poco flexible ante las variaciones de carga y muy sensible a
la existencia de sustancias nocivas.
Los parámetros de diseño de la digestión anaerobia serán:
• Temperatura del proceso: 30ºC - 40ºC
• Tiempo de retención en el digestor > 15 días

66
• Tiempo de retención en el digestor secundario > 5 dias. (En desuso) Si
se sustituye por un espesador > 3días. La segunda etapa de digestión
puede sustituirse por un depósito de fangos con el equipo adecuado
para facilitar una mayor concentración.
• Carga de sólidos volátiles < 2 kg SV/m3
/d
• Reducción de SV < 50%
• Producción teórica de gas < 900 l/kg de SV destruido
• Poder calorífico del gas 5.000 kcal/m3
• Capacidad de almacenamiento de gas: 30% de la producción diaria
como mínimo
• Nº de intercambiadores de calor: Igual al de digestores como mínimo
(Capacidad máxima de 450.000 kcal/h).
• Nº mínimo de calderas: 2 (Margen de seguridad 25% sobre las
necesidades caloríficas reales)
• Nº de bombas de recirculación del fango = Nº Intercambiadores + 1
reserva
• Nº de bombas de agua = Nº Calderas + 1 de reserva
Para el dimensionamiento se puede calcular el volumen necesario de
digestión a partir del tiempo de retención hidráulico o de la carga de sólido,
adoptándose el volumen mayor.
)(
)/(
)(
3
3
dTRH
dmQ
mV FES
=
Siendo:
V: volumen necesario de digestión.
QFES: caudal diario de fango espesado.
TRH: tiempo de retención hidráulico.
)./(
)/(
)( 3
3
dmkgCSV
dkgSV
mV FES
=

67
Siendo:
V: volumen necesario de digestión.
SVFES: sólidos volátiles de fango espesado
CSV: carga de sólidos volátiles
4.8. ACONDICIONAMIENTO DEL FANGO
Tipo Secado Naturaleza
Fango
% MS (Con
Cl3Fe)
% MS (Con
CaO)
Polielectrolito
Kg/Tm MS
Centrífugas
Mixto Fresco
Mixto Digerido
---- ----
2 - 4
2 - 4
Filtros Banda
Mixto Fresco
Mixto Digerido
Físico-Químico
---- ----
2 - 5
2 - 5
2 - 4
Filtros Prensa
Mixto Fresco
Mixto Digerido
Físico-Químico
3 - 7
4 - 8
----
11 - 20
11 - 20
15 - 25
----
El tiempo de contacto mínimo, previo a la deshidratación, será de 5 minutos para
floculación y de 15 minutos para maduración.
Capacidad de almacenamiento 15 días a caudal medio
Para determinar el consumo de polielectrolito diario se multiplica el
consumo específico de reactivo (kgpoli/tMS) por la cantidad de fango secado
(tMS):
Kg/dPoli= Consumo esp.(kg/tMS) x fango secado (tMS)
El caudal de dosificación será:
)/(
/.(/
)/(
lkgCpoli
tMSkgConsumoesphtMS
hlQ
×
=
Siendo Cpoli la concentración del reactivo en el depósito de preparación.

68
El volumen del depósito de preparación será:
)/(
)(/.(/
)(
lkgCpoli
hAutonomíatMSkgConsumoesphtMS
lV
××
=
4.9.DESHIDRATACIÓN DEL FANGO
4.9.1. En eras de secado
La superficie de las eras deberá ser tal que la utilización no supere las 10
veces al año. Se trabajará con una carga unitaria de sólidos totales que no supere
los 120 kg/m2
/año con un espesor de lechos inferior a 25 cm. El número de
unidades será tal que cada una de ellas se llene con la extracción de fangos
digeridos correspondiente a dos días.
4.9.2. Deshidratación mecánica
En general si se dimensiona para poblaciones inferiores a 10.000 habitantes
equivalentes, se recomienda diseñar 1 unidad de secado más eras para utilizar en
caso de emergencia, con capacidad para admitir el fango producido en 10 días.
Para poblaciones superiores se diseñarán como mínimo 2 unidades
En el diseño, se prevé un régimen de funcionamiento conjunto de 8
horas/día 5 dias a la semana.
El filtrado se recircula a cabecera de planta.
Los parámetros de diseño para filtros banda y prensa será:
Cargas (Kg MS/m/h)
Tipo de Fango
Filtros Banda Filtros Prensa
Mixto Fresco 220 4
Mixto Digerido 250 4

69
FILTROS BANDA
Los filtros banda son dispositivos de deshidratación de fangos de alimentación
contínua que incluyen el acondicionamiento químico, drenaje por gravedad y
aplicación mecánica de presión para deshidratar el fango. Los filtros banda
han resultado ser efectivos para casi todos los tipos de fangos de aguas
residuales municipales y son por tanto uno de los sistemas de deshidratación
más extendidos.
En la mayoría de los filtros banda, el fango acondicionado es
introducido, en primer lugar en una zona de drenaje por gravedad donde se
produce su espesado. En esta fase, la mayor parte del agua libre se elimina
por gravedad. A continuación del drenaje por gravedad, el fango pasa a una
zona de baja presión donde es comprimido entre dos telas opuestas. En
algunas unidades esta zona de aplicación de presión baja va seguida de ora
de alta presión, en la que el fango se somete a esfuerzos tangenciales a
medida que las bandas pasan a través de una serie de rodillos. Estos
esfuerzos de prensado y tangenciales favorecen la liberación de cantidades
adicionales de agua contenida en el fango. La torta de fango deshidratado se
separa de las bandas mediante rascadores.
Un sistema de filtros banda típico está formado por:
• Bombas de alimentación de fango al filtro
• Equipos de dosificación de polielectrolito, compuestos de:
Bombas dosificadoras
Tanques de mezcla
Tanque De maduración
Tolva de almacenamiento y dosificación del producto
• Bombas de lavado de telas con su grupo de presión
• Floculador
• Filtro banda
• Cinta o tornillo para evacuar la torta de fango seco

70
Las principales variables que influyen en el rendimiento de los filtros
son: las características del fango, método y tipo de acondicionamiento del
fango, presión aplicada a las bandas, porosidad y anchura de bandas,
velocidad de giro de las bandas.
Los principales parámetros de diseño para este tipo de instalaciones
son los siguientes:
Carga de aplicación de fango: 90-680 kg/m h
Agua de lavado: 1,6-6,3 l/m.s
Presión de lavado: 50-70 m.c.a.
Los rendimientos típicos de deshidratación en filtros banda son:
Fango Digerido
anaeróbicamente
% Sólidos en Fango % Sólidos
escurrido
Consumo de
polielectrolito
(Kg/tn MS)
Entrada Salida
Primario 3-7 25-35 0,1-0,12 3,0-4,0
Primario+Activo en
exceso
3-6 20-25 0,1-012 3,5-5,0
Centrifugación
El proceso de centrifugación utilizado desde hace mucho tiempo, se basa en la
acción centrípeta para la separación sólido – líquido por diferencia de densidades.
Existen tres diseños de centrífuga: Cónica, cilíndrica y el cilindro-cónica, según
cual sea la forma de la camisa del cilindro. En la figura adjunta se muestra un
ejemplo de centrífuga cilíndrico-cónica:
El fango se introduce a caudal constante en la cuba giratoria donde se separa en
una torta densa que contiene los sólidos y una corriente diluida que contiene
sólidos finos de poca densidad y se retorna al clarificador primario o al espesador
de fangos. La torta de fango conteniendo aproximadamente el 70 al 80% de

71
humedad se descarga desde la cuba, mediante un alimentador de tornillo sin fin, a
una tolva o a una cinta transportadora.
Los sistemas de deshidratación basados en una centrifugadora son similares a los
descritos para los filtros banda, si sien en este caso los reactivos para el
acondicionamiento de fango suelen añadirse en el interior de la propia máquina.
Las principales variables que influyen en el rendimiento de las centrífugas son:
Características del fango, método y tipo de acondicionamiento del fango, longitud
del cilindro y velocidad diferencial de trabajo.
Los valores de rendimientos a obtener, concentración del escurrido y consumo de
polielectrolito son muy similares a los indicados para los filtros banda.

72

73
ANEJOS

74
ANEJO 1: CÁLCULO DE
DIMENSIONAMIENTO

75
ANEJO 2: CÁLCULO DE DIGESTIÓN
ANAEROBIA

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