MXJL00000003A - Tratamiento de aguas contaminadas, a base de aeracion capilar y recirculacion de lodos clasificados. - Google Patents

Abstract

El tratamiento de aereacion capilar con recirculacion de lodos clasificados, esta formado por las siguientes etapas:Ingreso del influente, se hace a traves de una criba de solidos donde se cuelan las aguas crudas unicamente en la primera etapa.Bombeo de recirculacion; del licor mezclado dentro del tanque de oxidacion biologica; hacia todos los conductos capilares, para que se genere la superficie de interfases liquida. Inyeccion de aire; mediante un ventilador de aspas, genera un flujo gaseoso, a traves de los conductos formados por el liquido dentro del conducto, donde se genera la superficie de interfases gaseosa.Agitacion; mediante un agitador mecanico se proporciona agitacion para tener un mezclado a traves de un flujo dirigido hacia el punto de entrada del influente para propiciar la difusion de este. Al funcionar la recirculacion, el mezclado del liquido y la inyeccion de aire, se generan las condiciones para que se efectue una transferencia de oxigeno mediante la aeracion capilar con recirculacion de lodos clasificados.Salida, el efluente conduce las aguas tratadas en este tanque, hacia la etapa, donde son sedimentados y clasificados los lodos, recirculando al tanque de aeracion una proporcion para mantener una inoculacion y concentracion apropiada de organismos, logrando paralelamente una mayor estabilizacion de los lodos pesados, antes de su retiro.

Description

TRATAMIENTO DE AGUAS CONTAMINADAS A BASE DE AERACIÓN CAPILAR Y RECIRCULACION DE LODOS CLASIFICADOS.

Campo técnico: Tratamiento biológico de lodos activados para aguas negras municipales o residuales industríales: Antecedentes: En la actualidad, se tienen conocidos varios métodos de aeración dentro de los sistemas de tratamiento de aguas negras, municipales o residuales industriales en algunos casos, por lo que describiremos en forma muy general las características de los sistemas que se han manejado, para establecer la diferencia con respecto al que se ha denominado como aeración laminar clasificada.

Sistema de aeración por burbujas, estos consisten en la generación de burbujas en el fondo de los tanques de aeración, algunas veces llamados tanques de oxigenación, donde burbujas de gas se difunden en el sistema líquido, en algunas ocasiones se tiene que el flujo de las burbujas en ascenso provoca la agitación suficiente, para lograr que el gas que ha sido transferido, se difunda lo suficiente en todo el volumen líquido del tanque y en algunas ocasiones se instalan equipos de agitación, para mejorar las condiciones de mezclado, una de las características mas relevantes de este tipo de sistemas es la que se refiere a la gran cantidad de área de interfaces que se genera y que es la superficie a través de la cual se efectúa la transferencia del gas, otra característica notable es el tiempo de contacto que se logra entre el volumen de gas confinado en la burbuja y el líquido, lo cual trae como consecuencia que en este tipo de sistemas se obtengan altos aprovechamientos del oxigeno, siendo mayor entre más pequeño es el diámetro de las burbujas generadas. La magnitud del área de interfaces es función del diámetro medio de las burbujas y de la cantidad de aire que se suministra; el tiempo de contacto es función de la velocidad de ascenso de la burbuja, que depende del diámetro de las burbujas, y de la profundidad del tanque; considerando que participan dos sistemas, uno gaseoso y otro líquido, los dos tienen una película límite que los divide, llamada superficie de interfaces gaseosa y superficie de interfaces líquida respectivamente, en torno al sistema líquido, hablando de una película de interfaces líquida se tiene que la transferencia del gas es función de las condiciones de flujo existentes en el sistema gaseoso, es decir, un flujo entre laminar y de transición tendrá un factor de renovación de interfaces cercano a la unidad, por lo que la transferencia en estos casos será función únicamente del coeficiente de difusión del gas en el líquido y del espesor de la película de interfaces líquida considerada, el factor de renovación se irá incrementando cuando se incremente ia turbulencia del fluido gaseoso, la transferencia de gas hacia el sistema líquido, depende también de las condiciones de concentración del sistema gaseoso que proporciona el O .

Se puede analizar también la transferencia considerando una película de interfaces en el sistema gaseoso en cuyo caso se dependerá de las condiciones de flujo en las interfaces líquidas y de las condiciones de concentración de las interfaces líquida; en ambos casos se tiene que tanto el factor de concentración como el factor de renovación, aceleran o frenan la velocidad con que se efectúa la transferencia de masa según su magnitud.

Los materiales tensoativos y altas concentraciones de contaminantes tienden a disminuir la velocidad de la transferencia de oxigeno, ya que la rigidez de la estructura esférica de la burbuja, sobre todo en las burbujas mas finas, demanda mas disipación de energía para que se de la renovación de la superficie de interfaces líquida, específicamente esto se debe a que la tensión superficial del líquido se incrementa y genera una mayor resistencia a la deformación de la película esférica de interfaces líquida, cuando esta superficie se encuentra en equilibrio, como sería en este caso las burbujas.

Algunas de las desventajas de este tipo de sistema de aeración se refieren a la imposibilidad de proporcionar agitación efectiva en el sistema gaseoso, y aunque se puede aplicar agitación al sistema líquido, los resultados pueden no ser rentables para su implementación ya que por las características del gas confinado en la burbuja, lo único que se haría es transportarlo de un lugar a otro, sin que se presente un alto grado de deslizamiento de partículas gaseosas precisamente en la zona de la película de interfaces, y por otro lado el volumen confinado por unidad de área generada es relativamente pequeño, haciendo que los efectos de un tiempo de contacto largo se neutralicen; los sistemas de difusores de burbujas tienen un costo de mantenimiento relativamente alto, independientemente del costo de la energía necesaria para comprimir el aire y hacerlo llegar hasta los difusores.

Sistemas de aeración por contacto; estos están formados por tanques estructurales de concreto, los cuales, están llenos de un empaque a base material poroso, que puede ser de origen mineral como piedras, trozos de vidrio o material prefabricado de plástico, estos proporcionan una extensa superficie donde se adhieren los microorganismos formando una película biológica, la cual permanece fija a la superficie hasta llegar a un espesor en el que se presentan condiciones que permiten que esta se remueva por si misma en forma periódica; los organismos de la película respiran el oxigeno que existe en los huecos formados; el sistema de drenaje permite la circulación de aire hacia arriba o hacia abajo, dependiendo de las temperaturas del influente y del medio poroso, con la finalidad de mejorar la disposición de oxigeno sobre todo para la película que se encuentra en las partes bajas; la profundidad mas usual es de 2 mts; en estos sistemas, el líquido es esparcido en forma continua o intermitente para unidades de alta carga o baja carga respectivamente, en la parte superior por medio de una serie de boquillas montadas sobre tubos aspersores, los cuales pueden estar fijos o bien tener movimiento rectilíneo o circular, dependiendo de ia configuración del tanque; los microorganismos reciben el alimento del líquido que escurre sobre la superficie; en la actualidad 2 3 existen materiales que pueden proporcionar de 40 a 100 m /m de superficie específica, para cubrir un rango amplio de necesidades, por la forma de aplicación y disposición del área se aprovecha aproximadamente de 40 a 85 % de la superficie, la cual es mojada a intervalos de aproximadamente cada 5 mín. para el caso de instalaciones de baja carga o bien en forma continua para las instalaciones de alta carga; las unidades de baja carga, suelen manejar una 3 2 carga hidráulica de 1.5 a 6 m /m x día total, y una carga orgánica de 0.08 a 1.5 3 kg/m de volumen útil del tanque; las unidades de alta carga pueden manejar 3 2 una carga hidráulica de 7 a 25 m /m x día y una carga orgánica de 1.6 a 15 3 kg/m de volumen útil del tanque; los sistemas de aeración por contacto llamados también filtros goteadores, alcanzan a eliminar de 80 a 85 % para los de baja carga y 50 a 79 % para los de alta carga.

En referencia exclusivamente al proceso de aeración por contacto, se tiene que este se inicia desde el momento en que las boquillas de los aspersores generan el conjunto de gotas que forman una lluvia, ya sea intermitente o continua según el caso, en esta etapa el tiempo de contacto y el área de interfaces son muy pequeños por lo que sus efectos son insignificantes; al llegar las gotas y hacer contacto con el medio filtrante, el líquido se extiende y va escurriendo sobre las paredes del filtro de tal forma que el espesor de la película líquida va siendo cada ves mas pequeño hasta que llega un momento en que, debido a las propiedades de la tensión superficial y las condiciones viscosas del líquido, este se desplaza a una menor velocidad y por los efectos de la gravedad el líquido se irá filtrando o drenando por los pequeños intersticios de la película, dando oportunidad para el caso de la aplicación intermitente, de que la película absorba líquido y el líquido al escurrirse por los efectos de la gravedad, ayuda a que los espacios desocupados, se llenen de aire, el cual, al llegar una nueva película de líquido y materia orgánica contaminante con un alto grado de humedad, se posa en los espacios desalojados por el líquido de la película anterior atrapando microburbujas de gas; es importante mencionar que cuando se está manejando una alimentación continua, el proceso se comporta como los proceso de lodos activados, es decir, la actividad biológica en la película, baja su intensidad y se genera una gran parte de la actividad biológica por las bacterias que se encuentran suspendidas en el líquido; otra característica de estos sistemas, consiste en que tienen una inmensa superficie de contacto, y por lo general buenos tiempos de contacto y un tiempo de retención relativamente corto, la configuración del sistema, demanda un volumen grande para la generación de la superficie de interfaces, esto es por el espacio que ocupa el material sólido dei filtro y los espacios vacíos que constituyen una de las características de este tipo de unidades.

Una característica ventajosa de este tipo de sistemas es su capacidad para soportar repentinas variaciones de carga orgánica; también se tiene que, en los sistemas de baja carga se efectúa un porcentaje de la nitrificación, lo cual se debe al hecho de que existen tipos de bacterias nitrificantes que se desarrollan adheridas a la superficie de contacto, por disponer del tiempo y del oxigeno suficiente para su desarrollo.

La principal desventaja consiste en los grandes espacios que se requieren para la construcción de las estructuras; el mantenimiento para restituir el funcionamiento, cuando se presentan fenómenos de encharcamiento es uno de los problemas mas comunes que se presentan; otro efecto que constituye una desventaja, consiste en la generación de condiciones propicias para el desarrollo de moscas.

Existen una serie de artificios introducidos a este tipo de sistemas de aereación, con la finalidad de adecuarlos a un mayor número de necesidades en el tratamiento, tales como la recirculación de lodos del sedimentador primario, del sedimentador secundario, del mismo efluente del tanque de aereación, en distintos porcentajes; también existen los sistemas de una y dos etapas, siendo normalmente la primera etapa de alta tasa y la segunda de baja tasa.

Sistema de aeración mecánica; la aeración mecánica se caracteriza por el uso de un equipo electromecánico que trabaja en forma directa sumergido total o parcialmente en el líquido como puede ser la agitación por medio de una hélice o una turbina, un agitador de paletas o un agitador tipo cepillo de Kessner, el cual usualmente se instala sobre el curso de un canal o zanja.

En todos estos sistemas se busca que el elemento agitador cumpla con dos funciones básicas que son: la de agitación con la finalidad de generar una determinada superficie de interfaces y en segundo lugar la de proporcionar una agitación con la finalidad de que se logre una mezcla que proporcione el adecuado contacto entre los nutrientes orgánicos contaminantes, los organismos bacteriológicos que habrán de encargarse de metabolizar la materia orgánica y el oxigeno disuelto, que se transfiere a través de la superficie de interfaces generada.

Las desventajas de este tipo de sistemas consiste en que el área de interfaces y el tiempo de contacto de las mismas son pequeños en comparación con los demás sistemas que manejan grandes superficies de interfaces o mayores tiempos de contacto.

Otro aspecto que permite compensar los efectos deficitarios de una gran área de interfaces y largos tiempos de contacto, en estos casos es la aplicación de mayores tiempos de retención, concepto que implica manejar grandes estructuras, convirtiéndose esto en una desventaja de tipo económica.

Las ventajas principales se refieren a las excelentes condiciones de concentración, tanto en la interface líquida como gaseosa, que son muy favorables, además los factores de renovación son excelentes tanto en el sistema líquido como gaseoso, al grado que logran compensar los déficits de una gran área de contacto o bien de un tiempo de contacto largo.

Existen algunos procesos de aereación patentados, los cuales tienen como base cualquiera de los tres sistemas anteriores, pero introducen algunas modificaciones a los procesos como a continuación, se pueden resumir en los siguientes términos: Aereación convencional; esta consiste en someter los lodos al proceso de aereación, que puede ser mecánico o de burbujas, durante un determinado periodo de tiempo de 6 a 8 hrs; recirculando, del 20 al 30 %, los cuales se mezclan con el influente; el proceso convencional puede estar provisto de una etapa primaria de sedimentación y de una etapa secundaria de sedimentación.

Aeración escalonada; en este sistema, el influente es distribuido en varios puntos del tanque y los lodos recirculados se introducen en el punto inicial por donde se ingresan las aguas del influente, ello implica que la concentración de sólidos sea mayor al inicio y van disminuyendo a medida que las aguas van avanzando hacia las demás etapas; con esta modificación se logra disminuir el tiempo de retención hasta en 50 %, siempre y cuando el tiempo de residencia de lodos se maneje entre 3 a 4 días, en este proceso el sistema básico de aeración es por medio de burbujas, aunque también puede ser mecánico en algunos casos.

Aeración graduada; este proceso tiene la particularidad de que supone que la mayor DBO se encuentra al inicio del tanque y va disminuyendo conforme se avanza, por lo que se hace una mayor inyección de aire al inicio y se va disminuyendo conforme se acerca a la salida del efluente, en este proceso el sistema básico de aeración es por medio de burbujas.

Aereación extendida; conocido también como aeración prolongada, este proceso se caracteriza por la aplicación de mayores tiempos de retención, para lograr altos niveles de abatimiento de la DBO, por consecuencia el proceso puede ser aplicado con sistemas de aeración por burbujas y mecánica.

Aeración activada; aquí se canalizan los lodos residuales en exceso y se mezclan con aguas negras crudas y se someten a aeración para acondicionarlos y mantener una fuente de lodos activos y que permiten intensificar o restituir la continuidad de la actividad biológica cuando esta se ve afectada por la introducción de substancias tóxicas o sobrecargas repentinas que inhiben el proceso; el proceso básico de aeración puede ser mecánico o de burbujas.

Descripción El método de aeración clasificado, consiste en someter los lodos dentro de un sistema de lodos activados a cualquier proceso de aeración compatible, pero con la recirculación de lodos previamente clasificados con base a lo siguiente: Mediante un sedimentador clasificador de lodos, se dispone de tres posibles tipos de lodos, que son: Lodos pesados; esto es en cuanto a una de sus características físicas como su alta velocidad de sedimentación, estos corresponden a los lodos que tienen un alto grado de tratamiento, que químicamente han sido reducidos por oxidación a substancias más simples y que biológicamente se pueden considerar estables; dependiendo de los objetivos que se persigan con los tratamientos, la mayor parte de los procesos se diseñan por cuestiones de rentabilidad, para lograr la estabilización de una parte de la DBO y mineralizar otra parte, dependiendo de la eficiencia de la misma, un pequeño porcentaje queda en el efluente, por lo que en estos casos, la DBO estabilizada está constituida por los lodos residuales o en exceso, esta materia incrementa inecesariamente la viscosidad de los lodos, ya que su permanencia dentro del tanque, en vez de incentivar el proceso biológico, lo inhibe al ocupar un espacio, que sería mas conveniente que lo ocuparan bacterias activas o materia orgánica; por sus características facilitará su tratamiento posterior, que puede ser su espezamiento, estabilización final o secado.

Lodos intermedios; formados por flóculos en desarrollo, los que por sus características físicas, químicas y biológicas, tienen una velocidad de sedimentación intermedia; el contenido de materia estabilizada es regular, así como también, el contenido de partículas y bacterias de tamaños pequeños es regular; todo esto da cierta característica a los lodos, que los hace muy versátiles para hacer ajustes en la concentración de lodos dentro de la planta, sin caer en concentraciones extremas, estos lodos permiten cualquier manejo, que obviamente, no representan ningún riesgo, pero tampoco aportan efectos de importancia considerable, como cuando se retornan, el efecto de inoculación puede ser suficiente para mantener la actividad biológica o por ejemplo, su retiro en caso necesario, los olores desagradables deben ser menos intensos como los causarían los lodos sin clasificar y mucho menos que los lodos ligeros que contienen una mayor concentración de materia orgánica, fresca y organismos activos.

Lodos ligeros; estos están constituidos por partículas finas que tienen las más bajas velocidades de sedimentación, que pueden ser de materia orgánica, materia parcialmente estabilizada, o que ha sido asimilada en la generación de nuevas bacterias, también pequeños flóculos formados por bacterias que inician su desarrollo, que por su tamaño sedimentan junto con los lodos ligeros; todo esto convierte a los lodos ligeros en los más activos biológicamente, cualidad que debe ser considerada para manejarlos mas convenientemente dentro de la planta.

Como en muchos procesos ya conocidos, se manejan distintas proporciones de lodos, aunque esto es muy relativo, ya que el principal objetivo que se persigue con la recirculación, es la de mantener una concentración adecuada de lodos bacteriológicos, en función de la carga orgánica que se está alimentado a la planta, por lo que, el mantener esta concentración, dependerá de la habilidad del operador y de la forma de cómo se lleve a cabo la recirculación o el retiro de los lodos en exceso, con base a esta relatividad, y con la finalidad de dar mas certeza a las operaciones del manejo de los lodos, las proporciones que sirven como base de diseño a los procesos de tratamiento de aeración clasificada, suponen que del total de los lodos que se sedimentan, los pesados corresponden a los que se recolectan sobre el 33.33 % de la longitud del sedimentador; para la mayoría de las aplicaciones se tendrán 2 secciones de 33.33 % c/u que se consideran ligeros; cuando exista una aplicación específica entonces, la sección intermedia, será considerada para los lodos intermedios.

Con un régimen de operación de lodos bien diseñado se tendrá la posibilidad de generar cualquier concentración que sea efectiva para el sistema.

El objetivo de la aeración clasificada es el de contribuir a mejorar el funcionamiento de las plantas de tratamiento en los siguientes aspectos: Puede ayudar a mantener con mejores niveles de efectividad a los lodos activos, al poder retirar siempre lodos más estabilizados y recircular los lodos biológicamente más activos. . Permite tener un control mas adecuado en la edad de los lodos activos, por el hecho de que las bacterias inertes que son las que conforman principalmente ios flóculos más grandes y pesados, es decir los más estabilizados, siendo estos los que se pueden retirar sin correr el riesgo de eliminar lodos nuevos, y mediante la recirculación, de los lodos ligeros, se garantiza que los lodos en vías de desarrollo o lodos nuevos, continúen su desarrollo dentro del tanque, hasta que adquieran las características que los puede hacer llegar a la sección de los lodos pesados.

Los lodos que se canalizan para ser retirados como lodos excedentes, se pueden manejar con olores desagradables menos intensos, ya que han sido clasificados y corresponden a ios mas estabilizados, por lo que en caso de que se les aplique un tratamiento de estabilización final, esta será con menores tiempos de retención, y por el mismo grado de estabilización, se facilita más la operación de concentración o espezado, para su tratamiento posterior que puede ser el secado en lechos de arena.

Independientemente de los sistemas de aeración conocidos, a los cuales se les puede implementar el método de clasificación de lodos, a continuación se presenta el desarrollo del sistema de aeración capilar como a continuación se describe.

Sistema de aeración capilar como tal; consiste en un conjunto de ductos en forma de placas o láminas, que pueden ser fabricados con cubiertas resistentes al medio ambiente, como el polietileno de alta densidad y PVC, este sistema proporciona la mayor parte del oxigeno que demanda el proceso, ya que una parte pequeña de oxigeno es transferida en la superficie del tanque de oxidación, por la acción de un sistema de aeración mecánica a baja escala, la cual es aplicada con fines de mezclado para facilitar el contacto de 02, bacterias y materia orgánica contaminante, además de lograr una aeración complementaria dentro del mismo tanque; el conjunto de conductos, fue concebido de forma que se puede aprovechar prácticamente el 100 % de la superficie disponible, lo cual se logra al generar una lámina líquida sobre todo el perímetro del conducto interiormente, esto se logra mediante el diseño de deflectores de flujo, los cuales se ilustran en las siguientes: Figura 1 , vista en planta de un deflector de flujo, dentro del conducto capilar. Figura 2, vista de un corte de una sección lateral de un deflector de flujo. Figura 3, vista lateral de un deflector de flujo. Figura 4, vista de un corte frontal de un deflector de flujo.

Los conductos formados por láminas de PVC (No 1) en cuyo interior se encuentran insertados una serie de deflectores (No 2), los cuales pueden ser del mismo material del conducto, o bien de un hule blando para permitir la introducción de una herramienta para destapar en caso de que se presente algún tipo de taponamiento; estos deflectores se unen a la lámina de conductos mediante el soporte del deflector (No 3), estos deflectores proporcionan varias características que a continuación se describen: Este sistema, es uno de los sistemas de tratamiento mas manipulables, y también predecibles variando condiciones de flujo en el sistema líquido, condiciones de flujo en el sistema gaseoso y condiciones biológicas de los lodos que se recirculan, todas estas variaciones se pueden manejar en forma independiente para ser estudiadas, pueden ser observadas y medidas, por lo que hacen que el sistema entre otras aplicaciones sea apto para la implementación de prototipos para investigación científica y universitaria. Durante el funcionamiento del sistema, en el momento de la exposición, y por las características difusionales, una cantidad de oxigeno es absorbido por el sistema líquido para ser transportado al tanque de oxidación en forma de microburbujas u oxigeno disuelto OD, acción que se facilita debido a que en la superficie de interfaces, las fuerzas intermoleculares están en desequilibrio, por lo que esta superficie será más receptiva para el OD. Por sus características de manipulación, es evidente que los efectos de limitación por tratarse de volúmenes confinados, como el caso de los sistemas de burbujas, aquí los podemos compensar con ia inyección de más aire, sin incrementos considerables de energía o bien, de una mayor dosificación de líquido.

Como se está manejando una mayor superficie de interface en condiciones turbulentas como en los sistemas de aeración mecánica, y como se mejoran las condiciones físicas, químicas y biológicas, es lógico que habrá una mayor oxidación o mineralización de materia orgánica contaminante, que se agrega hacia la atmósfera en forma de anhídrido carbónico, o se transforma en agua, que se suma al sistema líquido, esto ultimo se presenta principalmente en la nitrificación de la materia nitrogenada; la asimilación de una parte de contaminantes que dan como resultado la generación de nuevas células, siempre estará en condiciones de desarrollarse en mejores condiciones ya que constantemente se retira la materia estable y se retornan los lodos que forman el sistema de inoculación en mejores condiciones y por otro lado se puede esperar que la absorción de la materia orgánica que genera lodos estabilizados disminuya en cierto grado, lo cual debe de implicar una mayor reducción por oxidación o mineralización, siendo esto una condición deseable en la mayoría de las plantas; es importante tener presente que los cambios posiblemente apenas sean perceptibles a simple vista o que estos sean mínimos en comparación con un proceso correctamente diseñado y operado, esto obedece al hecho de que cualquier proceso que opere correctamente, en caso de superarlo apenas será en unas cuantas centésimas de eficiencia, otros indicios serán un menor consumo de energía y el uso de instalaciones de menor tamaño, al poder manejar menores tiempos de retención.

El sistema de aeración capilar tiene una característica novedosa, que se refiere a la posibilidad de diseñar y construir un sistema de aeración, que permite aprovechar tanto la superficie superior como inferior de un conducto, según el perfil mostrado en la figura 2, con esto, la superficie de contacto de la interface se incrementa por el aprovechamiento de toda la superficie posible, es decir, el líquido fluye en toda la periférie interior del ducto, esto se puede generar gracias a la propiedad de la tensión superficial del agua que permite que pueda deslizarse sobre la superficie superior, bajo ciertas condiciones de pendiente y rugosidad, permitiendo pasar un segundo flujo gaseoso interior, tal que permite mejorar la concentración de oxigeno en la interface gaseosa a niveles que favorecen la transferencia de oxigeno, con un bajo consumo de energía.

La forma en que se colocan una placas de conductos con respectos a otras, se ¡lustra en las siguientes figuras: Figura 5, vista en planta de una lámina de conductos capilares. Figura 6, vista lateral de un bloque de láminas de conductos capilares. Figura 7, vista frontal de un bloque de láminas de conductos capilares.

La forma que se refiere al acomodo del conjunto de ductos, que se tiene en forma de placas como se ilustra en las figuras 5, 6 y 7, de tal forma que de una manera sumamente sencilla, podemos generar la cantidad de superficie de interfaces, por el hecho de que podemos apilar "N" número de placas de conductos; el espacio requerido para generar cualquier requerimiento de superficie, dentro de rangos razonables es sumamente reducido pero sobre todo, eficiente; otro detalle importante, consiste en el hecho de que las placas del aerador van montados sobre una estructura de concreto lo que permite que en el tanque de oxidación, se pueda suministrar la agitación necesaria para mezclado y para lograr una transferencia complementaria de oxigeno, para satisfacer altas demandas de oxigeno.

Teoría cinética aplicada: La teoría que se ha tomado de base supone un modelo teórico, que cuenta con dos superficies de referencia para el estudio de la transferencia de oxigeno, muy similar al concepto planteado de dos películas de interfaces, una gaseosa y otra líquida, planteadas por W.K. Lewis y W.C. Whitman en ( Principie of Absortion, Ind. Eng. Chem. ), según Gordon Maskew Fair, John Charles Geyer y Daniel Alexander Okun, en su libro Purificación de aguas, tratamiento y remoción de aguas residuales; en el sistema de aeración capilar se manejan algunos conceptos, tales como un factor de condiciones de concentración en las interfases FCIL y FCIG, que puede tener un sistema líquido o gaseoso respectivamente para aumentar o disminuir la tasa de transferencia de una determinada cantidad de masa en función del grado de saturación o deficiencia alcanzado por el sistema, para ilustrar este concepto, tenemos que en un sistema de aeración mecánica, se tienen las mejores condiciones tanto para recibir en el caso del sistema líquido o bien para ceder en el caso del sistema gaseoso, por la razón de que, el sistema líquido durante la operación, está sujeto a una intensa agitación, que permite que películas líquidas con bajas concentraciones de oxigeno se estén exponiendo una tras otra, un número de veces que está determinado por el factor de renovación de interface líquida, y por las condiciones propias del sistema líquido, las películas que se van exponiendo, se puede considerar que inician con una concentración Cilo, que es la concentración media mantenida en el tanque; ahora bien, dicha interface aumentará su concentración tanto como lo permitan las condiciones del grado de saturación en el sistema gaseoso, que es igual a la concentración de 02 del aire atmosférico, así como del número de películas de la interface gaseosa que participen en dicha transferencia; y en forma análoga sucede en el sistema gaseoso.

La figura 18 muestra el comportamiento de la concentración en el sistema líquido dentro del aerador capilar, en primer lugar, la gráfica (No 3), representa la variación de la concentración en la película de interface líquida, la cual tiene un período de tiempo que es función del tiempo de contacto y del factor de renovación de superficie, cada ciclo de estas gráficas inician con una concentración Ctilo que corresponde a la que tiene la lámina líquida dentro del conducto en ese preciso instante, alcanzando la concentración que le permite la exposición de una nueva película. La gráfica (No 4) representa el comportamiento de la concentración de oxigeno en la lámina líquida dentro del conducto, la concentración inicial de esta gráfica es la concentración Cío de oxigeno que normalmente se mantiene como promedio en el tanque de oxidación biológica; la concentración de salida Clf (No 15) puede llegar a alcanzar la concentración de saturación Cls (No 1) en un tiempo tls (No 9) si se tiene la suficiente longitud en los conductos, o bien las condiciones de disponibilidad de oxigeno y del espesor de la película líquida lo permiten, pero por lo general la longitud de los conductos debe ser la que permita alcanzar la concentración Clt (No 15) en el tiempo Te (No 8), esto se maneja por lo general por razones de rentabilidad en el nivel de aprovechamiento del oxigeno atmosférico; la gráfica (No 5) muestra el tiempo (No 10) que tardaría el sistema en alcanzar la concentración de saturación dentro del volumen del tanque en condiciones de equilibrio biológico; la gráfica (No 6) muestra el tiempo (No 11) que es necesario para satisfacer la demanda bioquímica de oxigeno de un volumen igual al del tanque de oxidación, el tiempo para lograr la satisfacción de la DBO del volumen del tanque es el que comúnmente se conoce como tiempo de retención TR, si se divide dicho tiempo entre el tiempo que se requiere para la saturación del volumen del tanque, esto nos indicará el número de veces que se debe de saturar completamente el volumen del tanque, para satisfacer la demanda de la DBO del volumen del tanque; la gráfica (No 7) nos sirve como punto de referencia, pues siempre se tratará de alcanzar la saturación del volumen diario en la unidad de tiempo (No 12), que usualmente es un día, esto nos sirve para modular nuestro sistema a la hora de diseño; el eje de las ordenadas (No 10) representa la concentración de oxigeno disuelto en mg/l y ei eje de las coordenadas representa el tiempo en segundos a una escala logarítmica.

La figura 19 representa el comportamiento del sistema gaseoso dentro de un sistema de tratamiento, donde la transferencia se da a través de una superficie de contacto, por lo que es aplicable el modelo matemático de las películas de interfaces, el cual se puede deducir de la figura en cuestión; la gráfica (No 4) representa el comportamiento de la concentración de oxigeno en el aire atmosférico dentro del conducto capilar, donde en forma análoga, si se tiene la suficiente longitud y las condiciones del sistema líquido lo permiten, la concentración del oxigeno puede descender hasta una concentración Cgs (No 2) en el tiempo tgs (No 6), también se tiene que en el flujo gaseoso, dentro del conducto se puede alcanzar la concentración Ctg (No 9) en el tiempo de contacto TC (No 5), que debe ser el mismo que se maneja en el sistema líquido; la gráfica 3 representa el comportamiento de la concentración en la interface gaseosa, la cual inicia en cada ciclo con la concentración Ctigo que tiene el flujo gaseoso dentro del conducto en ese preciso instante; ei flujo gaseoso iniciará siempre con la concentración del aire atmosférico.

Los factores que determinan la turbulencia de flujo y con ello los factores de renovación de superficie son: el espesor de la lámina de flujo, la pendiente de las láminas, el número de deflectores así como también las dimensiones interiores del conducto, todo esto permite manipular o variar el número de Reynolds, que es un indicador de las condiciones de turbulencia que se están manejando; la forma en que se disipa la energía es produciendo condiciones turbulentas justamente en toda la película líquida para lograr altas tasas de transferencia, con consumos de energía similares a los que se tienen en los sistemas de aeración mecánica pero con tiempos de retención mas bajos; la energía que se le suministra al fluido se empieza a liberar en el descenso del líquido, desarrollando una velocidad de flujo, que es una función directa de la pendiente y de las condiciones de rugosidad, equivalente de los difusores que tienen tres funciones específicas, inducen la formación de la lámina fluida superior, incrementando la superficie de interfaces, limita la velocidad del flujo, mejorando el tiempo de contacto y ayudan a incrementar la turbulencia, favoreciendo la renovación de la película límite de interfaces.

Existen otros factores que influyen en la generación y renovación de la superficie tales como el escunimiento lateral que se tiene dentro del conducto, el efecto de este escurrimiento contribuye al mejoramiento del factor de renovación dentro del conducto, el efecto de este escurrimiento debe ser importante, y su determinación precisa, es factible que se pueda determibar en un prototipo, considerando que sus efectos son positivos, y por no tener mayores referencias, su efecto lo consideramos despreciable; por otro lado se tiene que el cálculo de la superficie de interfaces se hace en función del perímetro interior del conducto formado por la lámina periférica interior del fluido, el tamaño del conducto interior debe considerar el espacio suficiente para permitir el flujo gaseoso, aun con presencia de la película bacteriológica, aunque es importante mencionar que el sistema tiene previsto impedir la formación de la película biológica, al impedirse la insidencia de luz sobre la superficie de los conductos, y no se manejan las condiciones de intermitencia en la aplicación del líquido sobre la superficie, por lo que las condiciones propicias para el desarrollo de una posible película biológica son mínimas.

Referente a la renovación que se da por la condición de la turbulencia, es decir un flujo laminar tendrá un factor de renovación interfacial unitario y a medida que se incrementa la velocidad, la turbulencia generada provocará que la renovación de la película de interface, se renueve con una mayor intensidad. Para el caso de ios aeradores capilares, estos efectos están asociados a la pendiente del aerador, es decir cuando la pendiente es cercana a cero, la velocidad del flujo es muy baja y por consecuencia, el flujo tiende a ser laminar y el F.R.I. tiende a la unidad; a medida que aumentamos la pendiente, aumenta la velocidad, se genera una mayor turbulencia, que ayuda a que la película de interfaces se renueve con una mayor intensidad, podiendose manejar por cuestiones de rentabilidad pendientes entre 0.1 y 0.2, las pendientes grandes reducen significativamente el tiempo de contacto de la interface líquida y demandan mayor cantidad de energía.

Existe otra etapa del tipo de flujo que se desarrolla en un fluido en movimiento, llamada flujo de transición, en este tipo de flujo, la película líquida de la zona de interface, se empieza a renovar lentamente, de tal forma que es muy factible que exista un número de Reynolds, que limite al flujo laminar con la finalidad de establecer la transferencia que se da en condiciones de flujo laminar, para que posteriormente, se pueda tener una referencia con otras condiciones de velocidad, para las cuales, el número de Reynolds y la transferencia, puedan dar una idea del número teórico de películas que intervienen en un determinado sistema.

En torno al número de Reynolds, y tomando como referencia el comportamiento de las diferentes etapas por las que atraviesa un flujo, tenemos que, mientras prevalezca un flujo laminar, bajo ciertas condiciones del espesor y la dimensión lineal que se involucre, la capa límite en contacto con el gas permanece en la zona de la interface, y así puede transcurrir un cierto tiempo mientras las condiciones de flujo no cambien, esto implica, que de efectuarse una determinada transferencia de oxigeno, esta se daría muy similarmente como se da dicho fenómeno en un volumen estático, con la diferencia de que, aquí el volumen se va desplazando, y aunque existe un desplazamiento entre partículas de la película adherida a la superficie sobre la cual se desliza la película líquida, para los análisis de transferencia de masa que se plantean en ia teoría de las dos películas de interfaces en flujos capilares, definen una etapa bastante bien definida, ia cual, debe estar caracterizada, porque la transferencia de gas por unidad de superficie líquida expuesta, depende directamente del coeficiente de difusión del gas en el líquido Kd. Si se va determinando el Número de Reynolds, para diferentes condiciones de velocidad cuya transferencia de gas no cambia, se puede llegar a determinar un valor del número de Reynolds, para el cual la transferencia empieza a incrementarse con los incrementos de la velocidad, lo cual debe indicar las condiciones que limitan a una tasa de transferencia constante, con respecto a este número, y que determinan el inicio de una transferencia que cambia con respecto a un factor F.R.S, el cual es muy probable que guarde una relación logarítmica con el número de Reynolds.

El criterio para determinar el número de Reynolds en función de parámetros análogos, quizá no se pueda determinar con precisión dada la complejidad de los distintos sistemas de tratamiento, pero pueden dar una idea clara de sus efectos en el factor de renovación de superficie, considerándolo como a continuación se propone: No. R = Ei xVi / ( v ) Ec 1 Donde: Ei = Espesor de la película de interfaces en m.

Vi = Velocidad con que se desplaza la interfaces en m/s.

Para el sistema de aeración capilar, se tiene que una velocidad de referencia con que se desplaza la lámina de flujo, para un caso en particular es: Vil = 0.83 m/ s Se debe tener en cuenta que esta velocidad, depende de la pendiente de los conductos, de la densidad de los deflectores por unidad de longitud, del espesor de la lamina de flujo y de la viscosidad cinemática del fluido, la velocidad indicada corresponde a un diseño específico, manejando agua a 20 °C con una -4 3 pendiente de 0.125, con un flujo por conducto de 1.25 x 10 m /s con 3 deflectores por m. de longitud de conducto, la cual puede ser de 1.25 a 2 mts; el 2 área de interface nominal recomendable es de 0.1818 m ./mgxl de DBO, con lo cual se puede determinar la longitud de los conductos para diversas condiciones, como se plantea mas adelante; este factor resulta de considerar que es factible lograr la misma transferencia que en un sistema de aeración mecánica, aplicando un factor de 2.5 sobre un promedio de superficie aplicado, aunque dicho factor es conservador, para una aplicación mas definida, podría ser corregido con base en observaciones a un prototipo.

La velocidad del flujo gaseoso dentro del conducto, se puede determinar de la forma siguiente: Vig = Qge x Vd / 86400 x NC x 0.048x 0.08 Ec 2 Donde: Qge = Flujo de aire en m /m de aguas negras.

Vd = Volumen diario en m /día de aguas negras.

NC = Número de conductos. 0.048 y 0.01 son las dimensiones interiores estimadas para el paso del flujo de gas por conducto. 2 v = Viscosidad cinemática del fluido que conforma la interfaces en m /s. 2 La viscosidad cinemática considerada para el líquido es: 0.00000101 m /s La viscosidad cinemática considerada para el gas es: 0.0000135 m /s Eil = Qs / ai Ec 3 Donde: Qs = Caudal o flujo de aguas negras en m /s, por cada miligramo de DBO y por 3 cada litro del caudal del influente, para transferir 0.0066 Kg/m , considerando las concentraciones inicial y de saturación 2 y 8.6 mg/l, respectivamente : Qs = 0.0001515 m3/s. ai = Área de interfaces que interviene en m /s. = No. De laminas x A. R.L x L = DBO x Qi x 0.1818 La determinación del espesor de la película de interface gaseosa, se hace en base al flujo que proporciona transferencia requerida en base al coeficiente de aprovechamiento que se tiene en cada tipo de sistema.

Eig = Qgi / ai Ec 4 Partiendo del manejo de las concentraciones en términos de las deficiencias de oxigeno disuelto, así como de la deficiencia cubierta, se tiene que el comportamiento puede ser analizado mediante una ecuación de primer orden como: dD/dt = -KD Ec 5 Ordenando términos: dD/D Kdt Ec 6 Integrando se tiene: /dD/D = /-Kdt Ec 7 Ln Dt-LnDo + C1 = -K(t-to) + C2 Ec 8 Por las reglas de logaritmos se puede escribir como: Ln ( Dt / Do ) Kt +C3 Ec 9 Del comportamiento gráfico se puede inferir lo siguiente: Dt= Cs-Ct Ec 10 Do = Cs - Co Ec 11 Eliminado el logaritmo natural de la ecuación 9 y considerando que la parte constante la podemos fraccionar en una suma de constantes, sin alterar la igualdad, y sustituyendo las ecuaciones 10 y 11 en 8, se tiene: -Kt Cs-Ct = (Cs-Co)e +C0 + C0 Ec 12 Despejando Ct se tiene: -Kt Ct = (Cs-Co)- (Cs-Co)e + Co Ec 13 -Kt Ct = Co + ( Cs - Co ) ( 1 - e ) Ec14 Como la constante de velocidad Kt, debe considerar factores que aceleran o desaceleran la transferencia dentro del conducto, o sea que dicha constante está en función del coeficiente de difusión del oxigeno en el líquido, del espesor de la película considerada, de las condiciones variantes de la concentración, y del factor de renovación de superficie del sistema complementario, se plantean hipotéticamente las ecuaciones 15 y 16 como a continuación se escriben: Kdilc = -(( Kpl x Kd x FRIG / Eil) - ( FCIG x Kd / Eil x (1 - e ))) E 15 Donde: Kdilc = Coeficiente de velocidad con que se efectúa la transferencia del gas hacia ei sistema líquido dentro de los conductos.

FCIG = Factor de concentración inical en la interfaces gaseosa, este factor es adimensional y tendrá un valor inicial de 1 , para la mayoría de los casos, este factor puede disminuir con respecto a D según las condiciones de cada sistema. -09 2 Kd = Coeficiente de difusión del oxigeno en aguas negras = 1.8 x 10 cm /s.

FRIG = Factor de renovación de la superficie de interface en el sistema gaseoso, es adimensional y el valor inicial que puede tener este factor es de 1 debido al comportamiento de las películas o láminas en un flujo laminar en el sistema gaseoso, y puede aumentar hasta un valor determinado por las condiciones de turbulencia inducidos por algún medio.

Kpl = Factor de ajuste que permite ajustar el modelo matemático desarrollado para el sistema líquido.

P = Aprovechamiento de oxigeno en decimales.

En forma análoga se tiene: Kdigc = -(( Kpg x Kd x FRIL / Eig) - ( FCIL x Kd / Eig x (1 - e ))) Ec 16 Donde: Kpg = Factor de ajuste que permite manejar el modelo matemático desarrollado para el sistema gaseoso.

FCIL = Factor de concentración en la interface líquida, el cual, normalmente tiene un valor inicial de 0.825 y variará en función de las condiciones de cada sistema.

FRIL = Factor de renovación de la película de interface en el sistema líquido, el cual es adimensional y depende de las condiciones de flujo, es decir, su valor mínimo debe ser de 1 y corresponde a las condiciones estáticas o de flujo laminar a flujo de transición, su valor óptimo será cuando se tengan las condiciones de turbulencia que proporcionan la mayor tasa de transferencia en condiciones rentables.

La ecuación 15 representa el modelo matemático del comportamiento del sistema líquido que como se puede ver en la figura 18, donde; el eje de las ordenadas (No 14) representa la concentración de oxigeno en mg/l del sistema líquido, el eje (No 13) representa al tiempo en segundos a escala logarítmica; la transferencia de masa, es la suma de millones de eventos de transferencia en cada ciclo formado por la división de cada segundo, en un número de ciclos determinado por las condiciones de renovación de superficie, estos eventos son representados por las gráficas (No 3) que se derivan a partir de la gráfica (No 4), y representa la transferencia de oxigeno que es transferido en cada segmento de película de interface, que como se puede ver, cada ciclo es diferente en primer lugar porque la concentración inicial Ctilo va aumentando conforme se va desplazando la lámina líquida; la velocidad con que se efectúa la transferenda no es constante y finalmente el marco de referencia que corresponde a las concentraciones tanto de un sistema como del otro van cambiando con respecto al tiempo, de tal forma que las constantes empleadas en la ecuación, deben de considerar todos estos ajustes; la concentración de saturación Cls (No 1) es un factor limitante de la transferencia; la concentración Cío inicial dentro de los conductos (No 2) al ir desplazándose el flujo de la lámina líquida varía hasta que alcanza la concentración Ctlc en el tiempo de contacto (No 8) determinado por la longitud de los conductos y por la velocidad del flujo, por lo que, de tener la longitud suficiente alcanzaría la saturación en un tiempo Tls (No 9); la gráfica (No 5) muestra el tiempo (No 10) que el sistema tardaría, en saturar el volumen del tanque en condiciones biológicamente estables; la gráfica (No 6), muestra el tiempo TR (No 11) que el sistema tardaría en satisfacer la DBO del volumen del tanque y finalmente la gráfica (No 7) muestra el tiempo de referencia y que corresponde a un día, este marca el tiempo (No 12) en que el sistema debe de satisfacer la DBO del volumen diario.

Para la aplicación de la ecuación 15 en la interface líquida, representada por la gráfica (No 3) de la figura 18 es importante hacer notar que el coeficiente de proporcionalidad es el factor de renovación de la superficie de interface considerado para el sistema líquido, es decir: Kdlc = Kdil / FRIL Ec 17 La ecuación 16 representa el modelo matemático del comportamiento del sistema gaseoso que como se puede ver en la figura 19, es una gráfica análoga a la de la figura 21 , pero en este caso en vez de que la masa entre, esta sale del sistema; en primer lugar se tiene que el flujo gaseoso entra a los conductos con la concentración del oxigeno atmosférico Catm (No 1), por otro lado existe una concentración crítica Cgs (No 2) de oxigeno alcanzada por la gráfica (No 4) y es la concentración hasta donde la mayoría de los sistemas biológicos aerobios son capaces de sobrevivir siempre y cuando las demás condiciones necesarias de su ecosistema existan en la forma que se requiera, en este caso; la longitud de los conductos que implica el tiempo tgs (No 6), la gráfica (No 4) muestra también el tiempo TC (No 5) que tarda el sistema en condiciones biológicas estables en descender hasta la concentración Ctg (No 9), la gráfica (No 3) representa la transferencia en una película de interface; el eje de las ordenadas (No 8) representa la concentra?ón de oxigeno en mg/l y el eje de las coordenadas (No 7) representa al tiempo en segundos, a una escala logarítmica.

Para la aplicación de la ecuación 16 en la interfaces gaseosa, representada por la gráfica 3 de la figura 19 es importante hacer notar que el coeficiente de proporcionalidad es el factor de renovación de la superficie de interfaces considerado para el sistema gaseoso, es decir: Kdgc = Kdig / FRIG Ec 18 El flujo instantáneo de aire, está determinado por: Qgi = Qge x Vd / 86400 Ec 19 Para los cálculos correspondientes, es necesario manejar al oxigeno disponible en el sistema gaseoso, como el volumen del gas que el sistema de tratamiento biológico es capaz de extraer del sistema gaseoso como una concentración en el sistema gaseoso análoga a la concentración de saturación del gas en el líquido, la cual la representamos como: Cgs = 0.84 Catm. = 229.32 mg/l Ec 20 El coeficiente 0.84 se basa en la consideración de que las condiciones que se presentan en los sistemas de aereación por burbujas, son similares en cuanto a la forma en que se lleva a cabo la transferencia, pero con sus respectivas características cada una, por lo tanto se considera en igualdad de condiciones, debe existir el mismo aprovechamiento, que se considera del 16 % del oxigeno atmosférico, es decir, en términos de este porcentaje, se dice que si un sistema aprovecha el 100% del oxigeno aprovechable, en términos reales, el sistema solo viene aprovechando el 16 % del oxigeno atmosférico que pasa por el sistema; ahora bien, es posible que este coeficiente difiera al existir cambios en las condiciones de equilibrio de los esfuerzos en la superficie de interface, que determinan la intensidad de la tensión superficial, debida a ia fuerzas de Van der Walls, lo cual es muy factible, y en el caso de que dicha hipótesis se confirmara, sería positiva como lo muestran los sistemas de tratamiento de aereación mecánica, en estos la superficie de interface es muy reducida, pero su capacidad de recepción es muy grande, lo cual se puede deber, además de los factores favorables de concentración, a la condición de desequilibrio de ias fuerzas intermoleculares características en una superficie plana de un líquido como el agua y que determinan la tensión superficial, pues como lo plantean algunos estudios de la física, la superficie esférica de una gota o de una burbuja, representan a una superficie cuyos esfuerzos debidos a las fuerzas de Van der Walls están equilibrados lo que implica estructuras superficiales muy rígidas que pueden constituir una resistencia a que se efectúe una determinada transferencia a través de esta, y desde luego, es también muy probable que dicha estructura represente una resistencia al proceso de renovación de superficie, propiciando que la transferencia se vea obstaculizada por las limitaciones que representan las concentraciones de saturación.

Ahora bien, de la masa de gas disponible, el sistema de aeración es capaz de transferir un porcentaje de este gas, como lo mencionan Motarjemi y Jameson según Michael A. Wintler en su libro Tratamiento biológico de aguas de desecho, sobre el aprovechamiento del oxigeno en un sistema de burbujas, de tal manera que bajo ciertas consideraciones, en los sistemas capilares han sido estimados algunos valores propuestos, por lo que una aplicación práctica deberá ser apoyada con pruebas de laboratorio.

El cálculo del área de interface, que para el caso de los sistemas capilares, es el área interna del conducto en operación que limita al sistema líquido del sistema gaseoso, se determina como sigue: ai = NC x (ANC + HNC - ENLF ) x 2 x LRL Ec 21 Donde: ANC = Ancho nominal del conducto.

HNC = Altura nominal del conducto.

ENLF = Espesor nominal de la lamina de flujo.

LRL = Longitud real de la lamina de conductos.

Es importante definir la dirección en la cual, la superficies de interface puede tener cambios, tales como la altura de un tanque de aeración por burbujas, o el radio equivalente del área superficial de un tanque de aeración mecánica o la longitud de los conductos laminares a través de los cuales se van presentando cambios en la superficie de interface, para considerar las variaciones pertinentes para cada caso, es decir, se analiza el cambio que manifiesta la superficie en 1 s de este trayecto; así tendríamos que una serie de burbujas de un 1 mm de diámetro, recorrerá una longitud de 0.13 mts. es decir, a una velocidad de 0.13 m/s, lo que correspondería a un tiempo específico de 1 s. de tal manera que si el tanque es de 3 mts. de profundidad, el tiempo de contacto sería de 23 s; para el caso de conductos con una densidad de 3 deflectores por 3 m. de longitud, manejando un flujo de 0.000125 m /s por conducto, donde se tiene que la velocidad desarrollada por el flujo es de 0.83 m/s, con una pendiente de 0.125 y para un diseño en particular, tendríamos: TC = 1 s.

Te = 1 s/m.

Esto implica que el análisis teórico se basa en los cambios que experimenta 2 cada elemento del área de interfaces de 1 m durante un segundo.

Otro concepto que interviene es el que se refiere a un factor de corrección para el área de interface, el cual, en el caso de las burbujas depende de la diferencia de la presión a la que se inyecta el aire y la presión a que es liberado y que corresponde a la presión atmosférica; el factor análogo para los sistemas de aeración capilar consiste en establecer una corrección al área original producida por la estructura de las paredes del conducto, en función del espesor de la lámina del fluido líquido y de las variaciones que se presentarán cuando se desarrolle un crecimiento de película biológica, sobre las paredes internas del conducto; aunque se busca no fomentar esta película al trabajar el sistema en forma continua, y no permitir infiltración de luz, por lo que la superficie de los conductos generalmente estará sumergida, impidiendo que las bacterias que se desarrollan adheridas a las paredes, no encuentren las condiciones propicias para su desarrollo; suponiendo que se pudiera presentar algún desarrollo biológico, este será puede ser limitado por acciones de mantenimiento, cuando se presente una reducción de 0.92, aunque es factible que estas condiciones no se presenten, se supone que en caso de que se diera cierto desarrollo bacteriológico, este se comportase de la misma manera como se comporta en los filtros percoladores o sistemas de cultivo fijo, es decir, la película como parte de su ciclo de desarrollo, inicia, crece y llega hasta un espesor que promueve que las células que están adheridas a la pared, mueran propiciando el desprendimiento de la película, y en el ultimo de los casos, el diseño del aereador puede permitir con el uso de una herramienta adecuada destapar los conductos de una forma sencilla, por lo tanto en forma conservadora se puede establecer que: FCS = 0.92 El tiempo de retención es el tiempo que las aguas en proceso son sometidas para alcanzar cierto grado de tratamiento, dependiendo del proceso que se aplique, así como de los niveles de DBO del influente y de la DBO requerida en el efluente haciendo un estudio comparativo entre sistemas de aeración por burbujas, un sistema de aeración mecánica y sistemas de aeración capilar clasificada, y dado que se considera que la magnitud del área de inerface es superada en forma razonable al sistema de aeración mecánica en la modalidad de aeración extendida, y suponiendo que las condiciones de concentración y de renovación de superficie de interface, sean los mas adecuados para tener una alta tasa de transferencia de oxigeno, y con un adecuado cultivo de microorganismos, ios tiempos de retención estimados estarán entre 8 y 16 hrs, dependiendo de los objetivos y condiciones de cada caso.

TR = Tiempo de retención en s.

Habiendo definido la mayoría de los parámetros que de alguna manera intervienen en la determinación de la transferencia de oxigeno, podemos definir en los términos de la teoría de las películas de interfaces, la tasa con la que se da dicha transferencia como sigue: Puede ser práctico establecer una demanda bioquímica instantánea, DBOi es decir, la demanda que las aguas en proceso o bien, el sistema debe manejar en Kg 02/s, y la cual está determinada por: DBOi = DBO x Qli Ec 22 TTL = DBOi / ( ai x Eil x D x FCS x TR x Te ) Ec 23 Donde la DBO es ia demanda bioquímica de oxigeno en Kg 02/ m de aguas negras, para fines prácticos normalmente puede ser determinada experimentalmente en un laboratorio, y no basarse nunca en referencias bibliográficas, por la razón de que las características físicas químicas y biológicas del agua, cambian de un lugar a otro.

D = Distancia en la que suceden cambios en la unidad de tiempo considerados para determinar la masa transferida en m/s.

DBO = Qge x Catm x % 0. d x % 0? a / ( 1000 x 10000 ) Ec 24 Donde: Catm = Concentración de O en el aire atmosférico en mg/l. %02 d = Porcentaje de oxigeno atmosférico que los sistemas de tratamiento biológico pueden disponer. %02 a = Porcentaje de oxigeno disponible que es aprovechado por el sistema de tratamiento con las condiciones propias de cada sistema.

En forma análoga tendríamos que la transferencia vista desde el sistema gaseoso, estaría determinada por: TTG = DBOi/(EigxaixDxFCSxTRxTe) Ec 25 Partiendo de que la transferencia se da a través de una sucesión de películas de interface, se puede plantear una ecuación que nos permita determinar la transferencia que el sistema experimenta por unidad de tiempo en s y por 2 unidad de área, en m por lo que se puede plantear la siguiente hipótesis: TTL = ( Ctil - Cito ) x FRIL / (Te x 1000 ) Ec 26 O bien: TTL = ( Ctfl - Cío ) / (Te x 1000 ) Ec27 Donde: Ctfl = Concentración del líquido que sale del conducto.

Y análogamente: TTG = ( Ctig - Cgto ) x FRIG / (Tex 1000) Ec28 O bien: TTG = ( Ctfg - Catm ) / ( Te x1000 ) Ec 29 Donde: Ctfg = La concentración de oxigeno del aire que sale del conducto.

De acuerdo a la teoría que se ha planteado para la transferencia de oxigeno a través de dos películas de interface, se tiene que: Ctii = ( TTL x Te x 1000 / FRIL ) + Cito Ec 30 En forma análoga se tiene: Ctig = (TTG x TC x 1000 / FRIG ) + Cgto Ec 31 Sustituyendo 17 y 18 en la ecuación 14, se tiene: -Kdil xte/FRIL Ctil = Cito + ( Cs - Cito ) x ( 1 - e ) Ec 32 En forma análoga se tiene: -Kdig x te/FRIG Ctig = Cgto + ( Cgs - Cgto ) x ( 1 - e ) Ec 33 Las constantes con que se da la transferencia de oxigeno, Kdl y Kdg, se pueden despejar de las ecuaciones 32 y 33 o bien calcularlas de las ecuaciones 15 y 16 como ya se estableció.

El oxigeno transferido en Kg OJ m de aguas negras está determinado por: TTLO = TTL x ai x Eil x D x FCS x TR x Te / Qli Ec 34 Y en forma análoga se tiene para el sistema gaseoso que la transferencia en Kg 3 OJ m esta dada por : TTLG = TTG x ai x Eig x D x FCS x TR x Te / Qgi Ec 35 Como se puede ver en el sistema capilar, la capacidad de transferencia depende de los flujos de líquido y gas que se logren canalizar hacia el conjunto de conductos, para formar la más extensa superficie de la lámina fluida, con ei espesor adecuado, en la forma más económica y práctica, de inmediato se puede observar que el manejo del flujo gaseoso no tiene ningún problema de manejo, por la baja cantidad de energía que requiere su manejo, referente al flujo líquido, este requiere de mayores cuidados en el análisis, debido a que es el medio de transporte del oxigeno disuelto, que se transfiere al tanque de oxidación, por lo que el flujo de líquido debe ser suficiente para que el flujo de oxigeno sea el requerido, y no tenga obstáculos por la concentración de aguas negras, a las condiciones de operación tales como la temperatura entre otros; la eficacia del sistema dependerá obviamente de manejar la mayor diferencia posible entre la concentración de entrada y de salida del líquido en los conductos, dependerá de lograr el mayor tiempo de contacto posible, con la mayor turbulencia posible pero con la pendiente que implique la menor altura, para que el consumo de energía sea el menor posible.

Funcionamiento: Tanque de aeración capilar clasificado consiste en un sistema de aración, el cual se ilustra mediante la figura 8, este funciona de la manera siguiente: Las aguas del influente, junto con los lodos clasificados que se recirculan y que pueden proceder de una etapa cualesquiera que esta sea, de tratamiento primario o secundario, según sea el objetivo, ingresan por un tubo de entrada (No 5) y normalmente en la primer etapa, pasan a una criba (No 11), la cual separa todos los sólidos de las aguas frescas que pudieran obstruir el sistema de conductos del aerador; las aguas negras ya cribadas o coladas, ingresan al tanque de oxidación (No 10) de donde el licor mezclado, es recirculado mediante un equipo de bombeo (No 8) hasta el tanque distribuidor No (No 4) para ser distribuido en forma de regadera mediante la placa perforada (No 2); a todas las láminas de conductos, los cuales forman bloques de placas o láminas de conductos (No 1), que van colocados sobre una rampa de concreto, la cual es construida con la pendiente requerida, y va soportada por columnas de apoyo (No 9); al estar en operación ei sistema, ventiladores de aspas (No 3) inducen un flujo de aire, el cual se fuerza a circular por todos los conductos, para mantener siempre altas concentraciones de oxigeno en la interfaces gaseosa; se puede aplicar una agitación moderada y opcionalmente una aeración, mediante un agitador, formado por un motorreductor (No 7) y un codo deflector (No 6) el cual aloja en su interior la hélice, este codo sirve para dirigir convenientemente las corrientes de flujo dentro del tanque; las aguas tratadas, salen hacia el sedimentador mediante el tubo de salida , ubicado en el punto mas bajo del piso del tanque, con la finalidad de estar retirando todos los flóculos que se formen, con buenas características de sedimentabilidad, el fondo tiene una pendiente de 15 % con la finalidad de que con poca agitación, se puedan inducir los lodos pesados hacia la tubería de salida, la cual debe de contar con un registro de purga de sedimentos pesados, tales como arena fina que se pudiera indudr y acumular como sedimento, esto es con la finalidad de evitar azolve dentro del tanque y tubería de salida.

Criba de sólidos; el diseño de la criba tiene por objeto colar las aguas negras del influente para que pasen directamente del cedazo al tanque de oxidación, sin ser necesaria una tubería de descarga a la salida del flujo ya colado, este elemento disminuye en forma importante la DBO, al separar una determinada cantidad de materia orgánica en forma de pequeños sólidos suspendidos, que de introducirse a los aeradores que posiblemente provocarían taponamientos en los sistemas capilares; por otro lado, si el sistema de aeración tiene capacidad para proporcionar el oxigeno suficiente para procesar biológicamente estos sólidos, se pueden pasar por un proceso de trituración y reincorporarlos ai tratamiento, para no provocar una cantidad grande de sólidos orgánicos sin tratar que pueden ocasionar problemas de contaminación, un manejo adecuado de estos podría ser el secado al sol para su posterior incineración, o bien enterrarlos en fosas previamente selladas, para posteriormente cerrarlas y por un proceso anaerobio provocar su degradación; de esta manera la capacidad oxidante de las plantas de tratamiento correspondiente a estos sólidos se aprovecha en lograr mejor calidad del efluente; el diseño de la criba considera que la estructura esté balanceada con la finalidad de facilitar su montaje, su construcción puede ser de acero al carbón, con un recubrimiento adecuado; las especificaciones de cribado que normalmente satisfacen los requerimientos son: Diámetro máximo del paso de sólidos 0.00095 mts. Capacidad de flujo, según requerimiento. Pendiente nominal del cedazo: 1.428 Siendo la criba también un elemento importante dentro del proceso, a continuación se ilustra en las siguientes figuras: Figura 9, vista en planta de la criba. Figura 10, vista lateral de la criba. Figura 11 , vista frontal de la criba.

El funcionamiento de esta consiste en ingresar las aguas a través del tubo de entrada (No 3) hacia una caja vertedora (No 1), la cual distribuye todo el flujo de entrada a lo largo de una placa vertedora; la criba está diseñada de tal forma que las aguas caen directamente hacia el tanque de aeración, las aguas que salen del vertedor, caen al cedazo (No 2), todos los sólidos separados derrapan sobre el cedazo y caen a una carretilla donde periódicamente son retirados para su manejo posterior; la caja de la criba, tiene una purga (No 4), la cual tiene la función de dar mantenimiento de limpieza y desazolve en caso de requerirse; los materiales de construcción normanlmente enpleados son: Toda la estructura puede ser de acero al carbón, y opcionalmente de acero inoxidable, el elemento que forma el cedazo, como está constituido por elementos muy delgados, se hace necesario que invariablemente sea de acero inoxidable.

Agitador mecánico; otro elemento importante es el agitador, ilustrado en las figuras: Figura 12; vista en planta del agitador mecánico. Figura 13; vista frontal del agitador mecánico. Figura 14; vista lateral del agitador mecánico.

Este agitador ha sido diseñado para succionar un flujo verticalmente y proyectarlo en forma horizontal para inducir un mezclado dentro de los tanques de aeración capilar y opcionalmente puede proporcionar una aeración complementaria dentro del proceso de aeración capilar clasificado, para el tratamiento de aguas negras, donde se requiere dirigir el flujo convenientemente, el agitador consta de un codo deflector (No 1) que va sumergido en las aguas en tratamiento, en la parte inferior del codo se encuentra alojada la hélice (No 2), formada por aspas, que están sólidamente atornilladas a un porta aspas, que lleva un cunero para fijarse sólidamente la flecha, que es movida por el motorreductor (No 3), el cual puede ser sustituido por un variador de velocidad, para poder suministrar una mayor energía a determinadas horas; el codo está soportado por un pedestal de acero estructural (No 4), el cual cuelga de una base estructural (No 5); el diseño de la hélice se basa en las siguiente formulación: El ancho de la aspa de la hélice es: a = Qag / ( L x Vtan x Cos ang x Tan ang x 4 ) Ec 36 Donde: El ángulo de ataque de diseño se encuentra en el siguiente rango: ang = ( 30° a 36° ) Qag = Flujo generado para crear las condiciones de mezclado requeridos, aproximadamente 60 Ips por cada Ips a tratar en caso de que se requiera lograr una transferencia de oxigeno adicional, se deberá hacer el análisis correspondiente.

Vtan = velocidad tangencial media, que para fines prácticos se considera la velocidad tangencial de un punto ubicado a 2/3 del centro de la hélice hacia el extremo de esta.

Vtan = RPM / 60 Dme x pi Ec 37 Número de aspas = 4.

La altura manométrica desarrollada por la hélice viene dada por: HMT = Vtan" x Tan ang / ( 2 x 9.81 ) Ec 38 Donde: La aceleración de la gravedad es: 9.81 m/s* La longitud del aspa está en función de: 0.5 x 0.9 x DHE Ec 39 Donde 0.9 es un factor que depende del tamaño del mamelón del porta aspas. DHE = diámetro exterior de la hélice. La capacidad de transmisión de potencia de la flecha esta dada por: 2 2 1/2 P = NDf3? (( S2 ( 2 x F / pi x Df ) ) Ec 40 Donde: F = empuje axial = P/m x PHE + peso de la hélice + Ke x HMT. Ec 41 P/m = Peso de la flecha en Kg por m. de longitud. PHE = profundidad a que se encuentra la hélice en m. Constante de empuje axial de la hélice.

Ke = 234.25 x DHE Ec 42 Diámetro medio de la hélice en m.

Dme = 2 x DHE / 3 Ec 43 La demanda de potencia de la hélice está dada por: BHP = Qag x HMT x Pe / 76 x Ef Ec 44 Pe = Peso específico de las aguas en proceso Ef = Eficiencia volumétrica de la hélice, considerando aproximadamente 0.8.

Aplicaciones típicas de un tratamiento a base aeración capilar, con recirculación de lodos clasificados; a continuación se muestran tres tipos de procesos de tratamiento, los cuales es factible desarrollar, pero aquí lo único que debe quedar claro que se ¡lustra la "forma de manipular" los diferentes extractos, los cuales habrá que analizar para cada caso en particular, tomando en consideración el tipo de carga orgánica, que puede ser baja, media y alta; la constitución de la naturaleza de la carga orgánica, como materia orgánica carbonosa y materia orgánica nitrogenada, así como las posibilidades de cada tipo de proceso para proporcionar el oxigeno y la concentración de organismos requeridos.

En la figura 15 se muestra un diagrama de flujo donde se representa esquemáticamente un sistema de tratamiento con base a aeración capilar con recirculación de 2 estratos de lodos clasificados, de una sola etapa, para eliminar la materia carbonosa, el cual se describe a continuación: El influente hace su ingreso a través de una criba de sólidos (No 7) llegando al tanque de oxidación (No 1), en este tanque es donde se aeran las aguas y se les proporciona agitación para tener un mezclado adecuado, además de que opcionalmente también se puede dosificar una mayor cantidad de energía para generar una aeración complementaria; después de haber recibido la aeración suficiente, el licor tratado, pasa al tanque de sedimentación (No 2), provisto de un sistema clasificador de lodos, donde se clarifica el licor aerado; el agua clarificada sale del sedimentador a través del vertedor de salida (No 5) hacia la siguiente etapa que por lo general será un tanque donde se aplica cloro, con el objeto de eliminar bacterias patógenas; en este caso, la clasificación de los lodos sedimentados, es en dos estratos, que son: los lodos pesados (No 6), son los que se retirarán del sistema, cuando se tenga un exceso de lodos en el tanque de aeración, para que estos no adquieran condiciones anaerobias, se pueden recircular mediante una derivación en la sección (No 3) de la tubería de lodos pesados; los lodos intermedios y ligeros, formarán el segundo estrato (No 4), que se recircularán en forma cotidiana; con esta operación, siempre que se produzcan excesos de lodos, se retirarán siempre los lodos más estabilizados y se ejercitará una inoculación mas intensa mediante la recirculación de los lodos mas activos, lo que mejorará la actividad biológica de la planta.

En la figura 16 se muestra un diagrama de flujo donde se representa esquemáticamente un sistema de tratamiento a base de aeración capilar con recirculación de 2 estratos de lodos clasificados, en dos etapas, para realizar la DBOc en una primer etapa y una nitrificación que inicia en la primer etapa y se complementa en una segunda etapa, este proceso se describe a continuación: El influente hace su ingreso a través de una criba de sólidos (No 11) cuando se trata de la primer etapa, o bien pasando al tanque de oxidación (No 1) directamente cuando se trata de las etapas subsiguientes, donde se dan las mismas condiciones que en un tanque de aeración de un sistema de una sola etapa; después de haber recibido la aeración suficiente para lograr la remoción de una buena parte de la DBOc se alcanza a nitrificar una pequeña parte de materia orgánica nitrogenada, dicho en otras palabras, se abate una pequeña parte de la demanda bioquímica de la materia orgánica nitrogenada (DBOn), el licor tratado, pasa al tanque de sedimentación (No 2), provisto de un sistema clasificador de lodos, donde se clarifica el licor aerado en la primer etapa, el agua clarificada sale del sedimentador hacia la segunda etapa de aeración, los lodos pesados (No 5), sedimentados en la primer etapa de sedimentación, se recircularán o retirarán según requiera el sistema, los lodos intermedios y ligeros, sedimentados en la primer etapa, se recircularán cotidianamente para mantener en el tanque de aeración de la primer etapa, condiciones biológicas muy activas, el agua clarificada en la primer etapa de sedimentación, pasa al tanque de oxidación biológica de ia segunda etapa (No 3), provista normalmente de los mismos sistemas de aeración, en este tanque, dependiendo de los objetivos y las espedficaciones del tratamiento, es factible que se termine de abatir la DBOc y parcialmente una buena proporción de la DBOn, el licor aerado en este tanque pasa al sedimentador final (No 4), donde los lodos pesados sedimentados en esta etapa, cotidianamente se pueden recircular a la primer etapa, por la razón de que llevarán una buena proporción de bacterias nitrificantes, las cuales son de un desarrollo lento y por lo mismo, no es conveniente eliminarlos en esta etapa, ya que al recircularlos, se logra retornar todas las bacterias nitrificantes viables propiciando que la nitrificación se inicie desde la primer etapa, los lodos intermedios y ligeros, se recirculan en este proceso al tanque (No 3) para no perder los lodos nitrificantes que se desarrollan principalmente en este tanque; las aguas clarificadas en la segunda etapa, nitrificadas en gran parte, salen del sedimentador de la segunda etapa, para pasar a un tanque de cloración donde se desinfecta mediante la aplicación de cloro, con el objeto de eliminar bacterias patógenas; con la clasificación de los lodos, el control biológico de la planta de tratamiento, se facilita, al tener la posibilidad de hacer ajustes mas objetivos, pues siempre se podrán retirar los lodos más estabilizados y se recircularán los lodos mas activos según la etapa de que se trate, lo que mejorará la actividad biológica de la planta.

En la figura 17 se muestra un diagrama de flujo donde se representa esquemáticamente un sistema de tratamiento a base de aeración capilar con recirculación de 3 estratos de lodos clasificados, de tres etapas, este proceso elimina parcialmente una cantidad de la DBOc y una pequeña parte de la DBOn en la primer etapa, en la segunda etapa se elimina las DBOc restante y gradualmente una mayor DBOn, en la tercer etapa se complementa la eliminación de la DBOn, el proceso se describe a continuación: El influente hace su ingreso a través de una criba de sólidos (No 17) llegando al tanque de oxidación (No 1), donde se dan las mismas condiciones que en un tanque de aeración de un sistema de una sola etapa; después de haber recibido la aeración suficiente para lograr la remoción de una buena parte de la DBOc, alcanzando a nitrificar una pequeña parte de la demanda bioquímica de la materia orgánica nitrogenada (DBOn), el licor tratado, pasa al tanque de sedimentación (No 4), provisto de un sistema clasificador de tres tipos de lodos, donde se clarifica el licor aerado en la primer etapa, el agua clarificada sale del sedimentador hacia la segunda etapa de aeración (No 2), los lodos pesados (No 7), sedimentados en la primer etapa de sedimentación, junto con los iodos pesados de la segunda etapa (No 10), se recirculan o bien, se eliminan como lodos excedentes pasando hacia una etapa de estabilización final o espezamiento para su secado posterior; los lodos intermedios (No 8) de la primera y segunda etapa (No 11) se recirculan al tanque de aeración (No 2) de la segunda etapa con la finalidad de mantener una actividad biológica equilibrada en la segunda etapa de aeración, en esta etapa se puede remover una proporción importante de la DBOc y gradualmente una mayor remoción de la DBOn, en situaciones donde ia carga orgánica es mixta y relativamente alta; los Iodos ligeros (No 9), los lodos ligeros de la segunda etapa (No 12) y los lodos pesados de la tercer etapa, son recirculados a la primer etapa de aeración, con el objetivo de generar un alto grado de inoculación tanto de bacterias heterotróficas, de la materia carbonacea, así como de las bacterias nitrificantes de la primera y segunda etapa de la nitrificación, es decir nitrosomonas y nitrobacter de esta manera, se tiene una gradual nitrificación desde ia primera etapa; el licor tratado en el tanque de la segunda etapa, pasa al sedimentador de la segunda etapa (No 5), donde como ya se indico, se obtienen tres tipos de lodos; el agua clarificada en este sedimentador, pasa al tanque de oxidación biológica (No 3), de la tercer etapa, donde se efectúa predominantemente el proceso de nitrificación, de tal forma que el licor tratado pasa al tanque sedimentador (No 6) donde por medio de la sedimentación, se retienen las bacterias nitrificantes, que como ya se indico, los lodos pesados que sedimentan en esta etapa, se recirculan a la primer etapa, para propiciar la nitrificación desde la primer etapa, y de esta manera mantener un largo tiempo de residencia de las bacterias nitrificantes que son de mucho muy lento desarrollo, especialmente las nitrosomonas que metabolizan el nitrógeno amoniacal a nitritos; los lodos ligeros, se recirculan al tanque de la tercer etapa, para mantener siempre la mas intensa nitrificación en la etapa tres; finalmente las aguas clarificadas de esta etapa pueden pasar a un tanque de cloración donde se lleva a cabo una desinfección mediante cloro, con propósitos desinfectantes para eliminar bacterias patógenas; es posible hacer diferentes combinaciones en la canalización de lodos en función del grado de contaminación del influente, la proporción de contaminantes carbonosos y nitrogenados, de la capacidad del proceso y de la calidad deseada en el efluente, por ejemplo; el carbón orgánico que contienen los lodos pesados pueden ser mezclados con una proporción de las aguas frescas para proporcionar el carbón orgánico necesario para la desnitrificación de las aguas provenientes de una etapa de nitrificación.

Claims (2)

Reivindicaciones Habiendo descrito suficientemente mi invención, considero como una novedad y por tanto reclamo como de mi exclusiva propiedad, lo contenido en las siguientes cláusulas:

1.- El tratamiento de aguas contaminadas a base de aeración capilar y recirculación de lodos clasificados, que consiste en las siguiente etapas: a) Cribado de sólidos; consistente colar las aguas crudas en la primer etapa, mediante una estructura para cribado, la cual está diseñada para poder verter las aguas cribadas directamente al tanque de oxidación biológica, sin necesidad de una extremidad bridada en la descarga. b) Bombeo de recirculación; mediante bombas de flujo axial, que bombean grandes volúmenes a poca altura de licor mezclado dentro del tanque de oxidación biológica, hacia un tanque distribuidor, para distribuir mediante una placa en forma de cedazo el flujo en forma de regadera, a todos los conductos capilares, para que de esta forma se genere una superficie de interfaces líquida, dentro de los bloques de láminas de conductos. c) Inyección de aire; mediante un equipo ventilador de aspas, que maneja grandes volúmenes a baja presión, cuya cubierta está acondicionada para generar el flujo gaseoso, a través de los conductos formados el líquido dentro del conducto, el cual se desliza en forma de película o de lámina, adherida a la pared interior, donde se genera la superficie de ¡nterfaces gaseosa. d) Agitación; mediante un agitador mecánico se proporciona agitación para tener un mezclado adecuado, además de que opcionalmente también se puede dosificar una mayor cantidad de energía para generar una aeración complementaria, este agitador mediante un codo deflector, toma un flujo de líquido en posición vertical y lo proyecta en forma horizontal, para dirigir el flujo hacia el punto de entrada del influente y propiciar la difusión de este. e) Al estar fundonando la recirculación del licor mezclado y la inyección de aire, se generan las condiciones para que se esté efectuando una transferencia de oxigeno mediante la aeración capilar con recirculación de lodos clasificados. f) Salida, del efluente del tanque, esta se ubica en la parte más baja del fondo del tanque, con la finalidad de que no se acumulen sedimentos en el fondo, esta salida conduce las aguas tratadas en este tanque, hacia la siguiente etapa de sedimentación, donde son sedimentados y clasificados los lodos, recirculando al tanque de aeración una proporción para mantener una concentración apropiada de organismos, y lograr una mayor estabilización de los lodos pesados, antes de su retiro. Con la finalidad de: a) Tener un control más sencillo, fácil y seguro, sobre el tiempo de residencia de los lodos activados. b) Mantener una mayor proporción de bacterias activas dentro del proceso y por consecuencia, disminuir la proporción de bacterias inertes. c) Tener un sistema de inoculación mas efectivo, al recircular los lodos mas activos biológicamente. d) Lograr mayor grado de estabilización de los lodos pesados, al recircularlos y retirarlos cuando constituyan un exceso de lodos en el tanque, con lo que se facilita las etapas de su tratamiento posterior. e) Alcanzar mejores niveles de eficiencia global en el tratamiento.

2.-EI tanque de aera ón capilar, en su conjunto, el cual está formado por los componentes siguientes: a) Una estructura soportada por columnas, que sirve para montar sobre rampas los bloques de láminas de conductos, la misma estructura sirve para montar sobre esta, las bombas de recirculación, los agitadores mecánicos y los ventiladores; sobre una parte de la estructura de la pared, se monta una criba, cuando se trata de la primer etapa de aeración, el fondo del tanque lleva una pendiente de 15 %, para propidar que con una suave agitación, que los sedimentos sean inducidos hacia la salida, la tubería de salida puede llevar en el punto mas estratégico un registro para purga de sedimentos pesados. b) El agitador mecánico, que tiene la función de propiciar un mezclado adecuado y evitar la formación de sedimentos, dirigiendo convenientemente el flujo del líquido, pudiéndose a través del mismo suministrar la energía suficiente para generar una transferencia complementaria de oxigeno, para de esta manera, tener mayor transferencia de oxigeno, lo cual se puede manejar opcionalmente en las horas críticas de mayor carga orgánica, generando un posible ahorro de energía y tener un sistema que puede proporcionar una transferencia adicional cuando esta es requerida a determinadas horas, esto es factible mediante el accionamiento por medio de un variador de velocidad en vez del motorreductor; este agitador, en cuanto a la especificación de los materiales, es factible su construcción en acero al carbón, flecha de acero inoxidable, hélice y chumaceras de bronce, o bien fabricación total en acero inoxidable, para atender distintas necesidades en cuanto a la calidad química dei agua. c) El ventilador de aspas, el cual proporciona el flujo de aire necesario para generar el flujo gaseoso dentro de los conductos capilares; y cuya configuración de la cubierta es adecuada a las necesidades estructurales del sistema de aeración capilar; la construcción de la tolva o cubierta de dicho ventilador deberá ser de acero inoxidable, por la razón de que está expuesto a salpicaduras de las aguas en proceso, las cuales por lo general pueden tener características corrosivas, el espesor de la lámina, no se requiere que sea grueso, pues la estructura, aunque manejará grandes volúmenes de aire, trabajará a presiones muy bajas; la hélice puede ser de aluminio y el motor recomendable puede ser de una armazón TCCVE. d) La de la criba de sólidos, la cual está diseñada para poder verter las aguas cribadas directamente al tanque de oxidación biológica, sin necesidad de un tubo de descarga adicional, es decir, la estructura en el fondo, está abierta con la finalidad de permitir el drenado de las aguas coladas al 100 % de tal forma que su funcionamiento es mas sencillo, por otro lado la estructura está balanceada, con la finalidad de que su colocación se pueda hacer de ia manera mas fácil sobre cualquier punto de la pared del tanque.