Folletos Informativos de Tecnología de Aguas Residuales de la EPA : Desinfección con cloro. Parte 2

DESEMPEÑO

Planta de tratamiento de aguas residuales de Marsh Creek en Geneva, New York

La planta de tratamiento de aguas residuales de Marsh Creek en Geneva, New York, logró el cumplimiento con estrictos requisitos estatales para el cloro residual y los coliformes fecales mediante la adopción de una nueva estrategia de control de la cloración. Se desarrolló una estrategia para hacer el monitoreo de la demanda cambiante de cloro de la planta y para suministrar el cloro requerido mediante la medición del potencial de oxido-reducción REDOX (PR).

Después de realizar un estudio de tres meses, se instaló en la planta un sistema de PR para monitoreo y regulación de la cantidad de cloro presente en la solución. El sistema de control hacía mediciones de la demanda de cloro y regulaba el suministro de cloro necesario para obtener y mantener los parámetros establecidos para los puntos de PR. El sistema fue calibrado para mantener un límite de control del cloro total entre 0.2 y 0.1 mg/L.

Un electrodo localizado a unos 300 pies aguas arriba del punto de inyección proporcionaba las mediciones de PR, las cuales eran convertidas a una señal eléctrica de 4 a 20 miliamperios. Con base en la señal, el sistema de control regulaba el clorador y hacía coincidir la tasa de alimentación con la demanda cambiante de cloro en el sistema. Un segundo electrodo era usado en la descarga de la tubería de salida para hacer el monitoreo de la precisión del sistema de control de cloro.

La planta de tratamiento logró de esa manera cumplir con los límites de coliformes fecales y mantener en el efluente un residuo de cloro de menos de 0.25 mg/L. Además de permitir el cumplimiento con los límites de descarga, la planta logró reducir de forma significativa el costo del consumo de cloro. Durante el periodo de estudio se calculó que el sistema de control de PR podría pagarse en aproximadamente 30 meses debido a la reducción del costo del consumo de cloro.

Planta de aguas residuales del Distrito de Servicios Municipales de la Bahía Este en Oakland, California

El East Bay Municipal Utility District en Oakland, California era propietario y operador de una planta de aguas residuales con un caudal de diseño de 310 millones de galones por día (mgd) en la cual la cloración y descloración eran componentes requeridos del proceso de tratamiento. Dado este requisito, el optimizar el sistema de descloración era un punto crítico para cumplir con el límite de cero descarga de cloro residual durante periodos de operación de tiempo seco y con lluvias según lo requerido en el permiso federal de descarga (National Pollution Discharge Elimination System).

Un sistema de bisulfito de sodio (SBS) fue añadido como respaldo a las operaciones de descloración. Este sistema tuvo muy buen desempeño y permitió que la planta cumpliera con los requisitos del permiso. Este sistema es similar a una instalación de dosificación química compuesta de un sistema de almacenamiento, una bomba de suministro, un sistema de medición, una válvula de control y un mecanismo de inyección.

El sistema SBS se programó para iniciar su operación a una concentración calculada de SO2 de 1.5 mg/L. También se programó para iniciar su operación cuando el suministro de SO2 era desconectado en forma automática por el sistema de detección de fugas de SO2, o durante la operación en periodos de lluvia, cuando la demanda de SO2 podía exceder la capacidad del sistema de SO2.

La planta de tratamiento también requería optimizar la utilización de compuestos químicos debido al incremento continuo del costo de los mismos. La dosis original de cloro era de 15 mg/L, de los cuales 5 a 6 mg/L eran consumidos y 9 a 10 mg/L permanecían como cloro residual. El residuo de cloro pudo entonces ser reducido gradualmente desde valores de 9 a 10 mg/L hasta un rango de 3 a 5 mg/L sin que se afectara el cumplimiento con los requisitos del permiso de descarga. Además de una reducción en el uso de cloro, esto también dio como resultado un menor consumo de SO2.

Al adoptar una estrategia con un mayor enfoque en el control de costos mediante la optimización de procesos, la planta logró reducir el costo de abastecimiento de substancias químicas en más del 30 por ciento.

OPERACION Y MANTENIMIENTO

Un programa rutinario de operación y mantenimiento (O/M) debe ser desarrollado y puesto en marcha para todo sistema de desinfección con cloro. El programa de O/M incluye las siguientes actividades:

• Desensamble y limpieza de los diversos componentes del sistema, tales como los metros y flotas una vez cada seis meses.
• Remoción de depósitos de hierro y manganeso usando, por ejemplo, ácido muriático.
• Mantenimiento de las bombas de rebombeo.
• Inspección y limpieza anual de las válvulas y resortes.
• Cumplimiento con las recomendaciones de O/M de los fabricantes.
• Evaluación y calibrado de equipos tal como lo recomienda el fabricante de los equipos.
• Desarrollo de un plan de respuesta a emergencias para el almacenaje del gas de cloro.

Cuando se utiliza cloro es muy importante almacenar en forma segura y apropiada todos los agentes químicos de desinfección. Para información adicional referente al uso y almacenaje de cloro deben consultarse las Hojas de Seguridad Industrial de Materiales (Material Safety Data Sheet). El gas de cloro se almacena normalmente en tanques de acero (cilindros de 150 libras o contenedores de una tonelada) y es transportado en vagones de ferrocarril o en carrotanques. La solución de hipoclorito de sodio debe ser almacenada en tanques de fibra de vidrio o de acero con recubrimiento de caucho. El hipoclorito de calcio se envía en barriles o carrotanques y debe ser almacenado con mucha precaución.

COSTOS

Los costos de los sistemas de desinfección con cloro dependen del fabricante de los equipos, la ubicación y la capacidad de la planta, y las características del agua residual a ser tratada. Los compuestos de hipoclorito, por ejemplo, tienden a ser más costosos que el gas de cloro. Por otra parte, varias ciudades de gran tamaño han adoptado el uso de hipoclorito, a pesar de su mayor costo, para evitar el transporte de cloro a través zonas urbanas. Además de los costos que se incurren con la cloración, algunas municipalidades también deben tener en consideración el costo de introducir el proceso de descloración. El costo total de la cloración puede aumentarse de un 30 a un 50 por ciento con la adición de la descloración.

La Tabla 3 resume los resultados de un estudio realizado en 1995 por la Water Environment Research Foundation usando efluentes secundarios de instalaciones de desinfección con caudales promedio de periodos de tiempo seco de 1, 10 y 100 mgd (2.25, 20 y 175 mgd de caudal máximo en periodos de lluvia, respectivamente). Los costos anuales de O/M para la desinfección con cloro incluyen el consumo de energía eléctrica, los compuestos químicos y materiales de limpieza, la reparación de equipos misceláneos y los costos de personal.

Los costos asociados con los requisitos del código federal de prevención de incendios (Uniform Fire Code) puede ser alto para instalaciones pequeñas, pudiendo representar hasta el 25 por ciento del costo total.

TABLA 3 COSTOS TOTALES ANUALIZADOS DE LA CLORACIÓN Y LA DESCLORACIÓN

* CPI – Código de prevención de incendios (el costo incluye los requerimientos para cumplir con el Artículo 80 del Uniform Fire Code de 1991).
PPTS = Promedio de periodos de tiempo seco; MPLL = Máximo de periodos de lluvia.
Fuente: Darby et al, con permiso de la Water Environment Research Foundation, 1995.

REFERENCIAS

1. Crites, R. and G. Tchobanoglous. 1998. Small and Decentralized Wastewater Management Systems. The McGraw-Hill
Companies. New York, New York.
2. Darby, J.; M. Heath; J. Jacangelo; F. Loge; P. Swaim; and G. Tchobanoglous. 1995. Comparison of UV Irradiation to
Chlorination: Guidance for Achieving Optimal UV Performance. Water Environment Research Foundation. Alexandria, Virginia.
3. Eddington, G. June 1993. “Plant Meets Stringent Residual Chlorine Limit.”. Water Environment & Technology. P. 11-12.
4. Horenstein, B; T. dean; D. Anderson; and W. Ellgas. October 3-7, 1993.”Dechlorination at EBMUD: Innivative and Efficient and reliable.” Proceedings of the Water Environment Federation Sisty-sixth Annual Conference and Exposition. Anaheim, California.
5. Metcalf & Eddy, Inc. 1991. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, and Reuse. 3d ed. The McGraw-Hill Companies. New York, New York.
6. Task Force on Wastewater Disinfection. 1986. Wastewater Disinfection. Manual of Practice No. FD-10. Water Pollution Control Federation. Alexandria, Virginia.
7. U.S. Environmental Protection Agency (EPA). 1986. Design Manual: Municipal Wastewater Disinfection. EPA Office of Research and Development. Cincinnati, Ohio. EPA/625/1-86/021.

INFORMACIÓN ADICIONAL

Bruce Adams Operations Foreman City of Cortland Wastewater Treatment Plant 251 Port Watson Street Cortland, NY 13045

Jim Jutras Plant Director Essex Junction Wastewater Facility 2 Lincoln Street Essex Junction, VT 05452

John O’Neil Johnson County Wastewater Treatment Facility 7311 W. 130th Street Overland Park, KS 66213

Joseph Souto Plant/Sewer Superintendent Bridgewater Wastewater Treatment Facility 100 Morris Avenue Bridgewater, MA 02324

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