1. TRATAMIENTO PROPUESTO TRATAMIENTO

1. TRATAMIENTO PROPUESTO
TRATAMIENTO PROPUESTO
Tratamiento del Agua Residual
Consta de 1 Línea con las siguientes operaciones unitarias:
Obra de llegada con Desbaste de Gruesos para Qmax Pretratamiento y Aliviadero
(By-Pass General)
Desbaste de gruesos mediante doble canal con Reja Automática Circular en
uno y manual en otro (para Q=300 m3/h)
Desbaste de finos mediante 2 Rototamices (para Q=250 m3/h cada uno) con
by-pass
Desarenado-Desengrase aireado (para Q=300 m3/h) con clasificador de
arenas y concentrador de grasas
Medida de caudal y Aliviadero 2º
Tratamiento biológico mediante fangos activos por Aireación Prolongada:
Reactor Biológico 2º
Decantación Secundaria
Recirculación de fangos
Desinfección mediante cloración
Vertido final
Tratamiento de los fangos
Consta de 1 Línea con las siguientes operaciones unitarias:
Bombeo de fangos a Espesamiento
Espesamiento de Fangos
Acondicionamiento químico
Deshidratación con FILTRO BANDA
Envío a contenedor
2. TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL
2.1. OBRA DE LLEGADA CON DESBASTE DE GRUESOS Y ALIVIADERO 1º
La obra de llegada está constituida por una arqueta limitadora de caudal hacia la E.D.A.R. y una
cámara en la cuál se dispone el aliviadero general de la E.D.A.R. , que actúa como by-pass
general llegado el caso.
Aprovechando las características topográficas del terreno se realizará una entrada en planta por
gravedad con objeto de ahorrar la energía inherente al bombeo durante la vida de la E.D.A.R. y
las instalaciones precisas para el mismo a la hora de construirla.
Antes de someter el Agua Residual a la Procesos Biológicos propiamente dichos, realizaremos
operaciones de separación física de materiales que se encuentran en suspensión en las aguas
brutas.
Protege el resto de la instalación, evitando interferencias en el proceso biológico. En este caso,
utilizaremos como medio de separación de sólidos una reja de gruesos de 40 mm de luz de paso
y un tamizado de finos con una luz de paso de 3,0 mm con separación de arenas y grasas.
Los sólidos retenidos en la reja, el tamiz, las arenas procedentes del desarenador y las grasas
procedentes del desnatador caen a contenedores de recogida de sólidos.
Con estos elementos combinados, conseguiremos la eliminación de los sólidos cuyo tamaño sea
superior a 200 micras, y una ligera reducción de la DBO5, del orden del 10%, que no se
considerará a efectos de cálculo.
2.2. DESBASTE DE GRUESOS
Se proyecta un doble canal provisto de rejas de desbaste de gruesos, una de ellas de carácter
manual que se utilizará como by-pass de la otra reja, la cual será automática y capaz para el
caudal máximo.
Se dispone una reja de gruesos circular de limpieza automática, dimensionada de forma que
pueda admitir el caudal máximo de tratamiento, con una velocidad máxima de 0,9 m/s por la
superficie libre de paseo y un grado máximo de colmatación del 30%.
La separación entre barrotes es 40 mm en su zona aguas arriba. El espesor de dichos elementos
es 12 mm, Todos los elementos se dimensionan a fin de poder elevar un peso de mas de 500 Kg
por metro lineal de peine a una velocidad de 15 m/minuto.
El canal de acceso desde el final de la conducción por gravedad de entrada, hasta el habitáculo
donde se sitúan las rejas se diseña para una velocidad máxima al caudal admisible de 2 m/s.
Para el caudal medio no debe bajar de 1 m/s. Sus dimensiones son 0,55 m de ancho y 0,75 m de
altura geométrica.
Asimismo, como ya se ha comentado, se instalará un by-pass con reja manual de 50 mm.
Se instalará una reja de gruesos con una luz de paso de 40 mm, y sección mojada perpendicular
a la corriente > de 1712 cm2.
Optamos por una reja de 550 mm de anchura, en el que a caudal máximo, la lámina de agua
alcanzará 31,1 cm.
Los residuos retenidos por la reja se descargan sobre un tornillo transportador sin fin de acero
inoxidables, que los conduce hasta un contenedor de almacenamiento.
2.3 DESBASTE DE FINOS
A la salida del canal de desbaste de gruesos se proyectan dos tamices rotativos, para el
funcionamiento conjunto y para utilizarse uno como by-pass del otro en caso de avería. Se
habilita igualmente una válvula de tajadera como by-pass del desbaste de finos en caso de doble
avería.
Los tamices están constituido por un cilindro autolimpiante de luz de malla de 3 mm, accionado
por un motor de 0,55 Kw. Los sólidos retenidos se descargan en tornillo transportador que los
descarga prensados a un contenedor, mientras que el agua tamizada se dirige al desarenado.
Se instalarán 2 Rototamices de Finos con una luz de paso de 3,0 mm., y sección unitaria mojada
perpendicular a la corriente > de 1930 cm2, lo que, teniendo en cuenta que el ancho útil del tamiz
es de 970 mm., supone una lámina de agua máxima de 19,9 cm.
Tendrán una longitud de 970 mm con un diámetro de tambor de 630 mm. Los sólidos retenidos
vierten a un tornillo transportador compactador que los transporta a un contenedor dispuesto al
efecto.
2.4. DESARENADO
Para eliminar las partículas superiores a 200 micras, y evitar abrasiones y desgastes en las
bombas y demás elementos mecánicos, así como impedir sedimentaciones y por tanto,
reducciones del volumen útil del reactor biológico, se utiliza esta operación unitaria.
Se diseña un desarenador-desengrasador de 8,0 x 1,5 m con sección trapezoidal, con canal de
desengrase adosado. Instalaremos dos soplantes (uno de reserva) que aportaran el aire
mediante una parrilla de 12 difusores de burbuja media.
Las arenas se extraen mediante una bomba adecuada situada en un carro que se desplaza
longitudinalmente en toda la longitud del desarenador y que vierte a un canal conectado a un
clasificador de arenas, el cuál mediante un tornillo sinfín hace escurrirlas hasta llegar a un grado
de sequedad y lavado de la materia orgánica adecuado.
Las grasas se recogen en un canal situado en uno de los lados del desarenador separado por un
muro deflector de grasas. Las grasas acumuladas en la parte superior del
desarenador-desengrasador, por flotación, se eliminan por medio de una barredera colgada del
carro desarenador que las vierte a una cámara anexa al desarenador, de donde son conducidas a
un concentrador de grasas.
2.5. MEDIDA DE CAUDAL
A la salida del desarenador el caudal superior al punta admitido en el tratamiento biológico, será
aliviado por el Aliviadero 2º, mientras el admisible a biológico es conducido directamente al reactor
de aireación.
En la admisión al reactor biológico se instalará un medidor de caudal para regulación y registro
del caudal admisible a biológico, con el fin de obtener en todo momento un registro y así poder
establecer las condiciones de tratamiento adecuadas en función del caudal tratado. Se realiza por
medio de un caudalímetro electromagnético situado en una arqueta al efecto en la tubería que
une el tratamiento previo con el reactor biológico
Los datos de este caudal, tanto instantáneo como total, quedará registrado en el ordenador central,
al igual que el resto de mediciones de la depuradora.
La señal analógica de 4-20 mA, se transforma en caudal instantáneo y caudal total con displays
digitales, de modo que en cada momento tenemos lectura de Qi y Qt. El totalizador dispone de
puesta 0, pudiendo controlar de un modo exhaustivo los consumos y dotaciones por habitante
diarios, mensuales o anuales.
Se colocan dispositivos mecánicos de aliviadero de accionamiento voluntario (compuerta o
similar), para regular el paso al biológico o si por problemas de explotación o para aislar todo el
biológico sea preciso aliviar el caudal entrante.
Se instalan asimismo medidores automáticos de pH, conductividad y Tª.
2.6. TRATAMIENTO BIOLOGICO
El tratamiento biológico se realiza en una línea mediante el proceso de fangos activos con
aireación prolongada.
El tratamiento secundario incluirá: zona anóxica, zona aerobia, decantación secundaria y
recirculación de fangos. Se asegura un funcionamiento sencillo y fiable, que evite la acumulación
indeseable de sólidos sedimentados y que prevenga situaciones anómalas de escaso caudal y
altas temperaturas y los subsiguientes problemas en la clarificación final.
El tratamiento secundario más habitual es el conocido por “lodos activos” que consiste, en
esencia, en aportar oxígeno a las aguas y mantener en suspensión, a una muy alta
concentración, microorganismos (bacterias, protozoos, etc) que se desarrolla merced a ese
oxígeno introducido y a la materia orgánica de la que se nutren.
La depuración biológica tiene por objetivo principal la transformación de las materias orgánicas,
disueltas y coloidales, presentes en las aguas residuales, en materias decantables separables del
agua depurada. Esta transformación es posible por la utilización de micro-organismos aerobios,
aglomerados en copos libres en el medio líquido.
Para un mejor estudio
crecimiento:
de la actividad microbiana, podemos distinguir tres (3) fases de
La Fase 1 de Crecimiento logarítmico, está caracterizada por un crecimiento muy rápido de la
masa de los lodos activados y una disminución correlativa de la DBO5. Dependiendo de las
condiciones de trabajo y el dimensionamiento de la instalación, se produce la oxidación del
nitrógeno orgánico y amoniacal (nitrógeno total Kjeldahl NTK) transformándose en nitrito (por las
Nitrosomonas) y después en nitrato (por las Nitrobacter).
La Fase 2 de crecimiento desfalleciente, se caracteriza por la insuficiencia de la nutrición con
respecto a la masa de lodos. Estos últimos, para crecer, deben consumir de su propia sustancia.
Hay aproximadamente tantas células que participan en la elaboración de otras nuevas como
células que son transformadas en productos finales: la masa de los lodos se mantiene
estacionada.
La Fase 3 o Endógena en la que los microorganismos se ven forzados a metabolizar su propio
protoplasma, sin reposición del mismo ya que la concentración del alimento disponible se halla en
un mínimo. En una instalación de tratamiento por lodos Activados, alimentada en continuo, los
copos de lodos son “de todas las edades”, puesto que hay producción continua de nuevas células
y purga de lodos en exceso.
El tratamiento por asimilación aquí utilizado, corresponde a la Fase 2 de crecimiento
desfalleciente. En este tratamiento, no hay que perder de vista que, por el hecho de la presencia
de lodos de edad muy variable, se desarrollan simultáneamente unos procesos de construcción
(síntesis protoplasma) y proceso de destrucción (degradación celular) teniendo los primeros más
amplitud que los segundos.
Las reacciones de transformación de las materias orgánicas se hacen por óxido-reducción y es
necesario procurar oxígeno a estas reacciones por un procedimiento apropiado. Por razón de
economía, este oxígeno es tomado de la atmósfera, por un dispositivo de transferencia. Un
dispositivo de regulación puede variar la cantidad de oxígeno distribuida, en función de las
necesidades, como se verá más adelante.
Estas reacciones de oxidación tienen lugar en una cuba llamada de asimilación o reactor
biológico, en la cual las aguas brutas se estacionan algunas horas. Las aguas que salen de la
cuba de asimilación se llevan después a un clarificador, donde el agua depurada es separada de
los lodos Activados.
Los diferentes sistemas de fangos activos pueden caracterizarse por su carga másica Cm, que da
una aproximación de la relación entre la masa diaria de contaminación que debe eliminarse y la
masa de bacterias depuradoras. Se distinguen así sistemas:
−
de alta carga másica: 0,4 < Cm < 1,5 por día y por Kg de fangos
−
de mediana carga másica o convencional: 0,2 < Cm < 0,4
−
de carga másica baja o aireación prolongada: 0,05 < Cm < 0,15
Se utiliza la expresión de aireación prolongada, ya que esta última implicaría una transformación
completa de toda la materia orgánica en compuestos gaseosos o minerales solubles.
Por debajo de una carga másica que varíe de 0,1 a 0,4, según la temperatura y el pH del agua,
puede desarrollarse el fenómeno de nitrificación.
Las concentraciones habituales que se pueden mantener en los depósitos de aireación son
generalmente inferiores a 5 g/l. Para mantener tales concentraciones en los depósitos de
aireación es necesario proceder a una recirculación de los lodos activos captados en el
clarificador. La experiencia y el cálculo enseñan que el caudal de recirculación debe ser como
mínimo igual al caudal medio de las aguas admitidas en las cubas de aireación. La extracción de
lodos en exceso debe de asegurarse de manera que se mantenga en las cubas de aireación una
carga másica casi constante en el curso de la jornada. Para lograr esto, la extracción se realiza
durante las horas de menor consumo.
El tratamiento biológico seleccionado es el canal de oxidación tipo Carrusel, que generalmente es
un canal de poca profundidad, y en forma de bucle cerrado, donde se produce la oxigenación del
líquido residual, así como su marcha en un movimiento giratorio.
De acuerdo con el proceso que se acaba de definir, el tratamiento biológico se descompone en
tres fases:
−
Privación de oxígeno
−
Aireación
−
Clarificación.
Para una depuración conveniente, importa que la población bacteriana sea lo suficientemente
numerosa para transformar todos los elementos de polución contenidos en la aportación de las
aguas residuales. Así, para mantener una colonia importante de lodos activados, los que han sido
recogidos por la clarificación son devueltos al depósito, hecho que constituye la recirculación. De
todos modos, como por efecto de la aportación de la polución la colonia tiende a crecer, interesa
eliminar una parte de estos lodos que entonces se llaman Lodos en Exceso. En consecuencia, los
elementos básicos que aparecen en todo el Tratamiento Biológico son la cuba de asimilación o de
aireación y el clarificador secundario.
2.6.1. REACTOR BIOLOGICO SECUNDARIO
El tratamiento biológico se realiza en una línea mediante el proceso de fangos activos con
aireación prolongada. Es un proceso de fangos activados a baja carga en el que la carga másica
es de 0,069 Kg DBO5/Kg MLSS y la carga de volumen de 0,245 Kg DBO5/m3 aireación.
Se realizará en un reactor biológico en forma de CARRUSEL, con aireación mediante difusores.
La ventajas del Carrusel se obtienen, mediante la combinación de aireación por difusores y
mantenimiento del flujo en los canales por hélices sumergidas, tipo banana. En contraste con los
reactores biológicos convencionales, el reactor en circulación del Carrusel, impulsado y
oxigenado gradualmente por difusores, es capaz de disponer zonas alternativas ricas en oxígeno
y anóxicas, creando una gran variedad de microorganismos que permite establecer en el canal
sucesivas zonas de tratamiento diferenciado, aplicable a la eliminación del nitrógeno de forma
eficaz.
Para aumentar el rendimiento de la transferencia de oxígeno, conseguir la total mezcla y
homogeneización del licor mixto y asegurar una velocidad mínima de 0,3 m/s, se colocarán dos
Generadores de Flujo Sumergibles de 3,0 Kw de potencia y capacidad de recirculación de 15.560
m3/h cada uno.
Los parámetros de proyecto del rector biológico son:
−
La carga másica, es decir, los Kg de DBO5 /día introducidos en el reactor por Kg de
sólidos en suspensión contenidos en el mismo, es 0,069.
−
La concentración de sólidos en suspensión en el reactor (SSLM) a efectos de cálculos, es
3.500.
−
El volumen de la zona anóxica del reactor biológico no es inferior al 25% del total.
−
La velocidad de circulación del agua en el reactor está comprendida entre 0,25 y 0,35 m/s.
−
El tiempo de retención celular o de fangos en el reactor biológico es 19 días.
−
La concentración de oxígeno disuelto en la zona aerobia del reactor es de 2 mg/l.
−
El pH de funcionamiento del reactor es entre 7 y 9,0.
La configuración hidráulica del sistema garantiza que, frente a las normales variaciones de
caudal, la superficie del agua no varia más de 30 mm y que esta oscilación no tiene influencia en
el rendimiento del sistema de aportación de oxígeno. La configuración hidráulica del sistema evita
los riesgos de introducción de aire a la zona anóxica. Al mismo tiempo, impide el paso directo de
la lámina superficial al decantador secundario. Ello se consigue mediante un vertedero metálico
provisto de la correspondiente pantalla deflectora, construida en acero inoxidable 304.
El reactor biológico se proyecta con la guarda hidráulica suficiente para evitar salpicaduras y
proyecciones de fango (0’5 aproximadamente).
Se dispone un sistema de regulación en función de las señales que transmitan las sondas de
medida de O2.
El sistema de aportación de aire es flexible, para ajustarse a las diversas demandas de oxígeno
necesario. Se realiza dicho aporte mediante difusores de burbuja fina instaladas en parrillas en
número gradual a lo largo de todo el canal, lo que permite una óptima distribución de aire en todo
el recinto aireado, sin peligro de zonas muertas. El sistema de generación de aire es mediante
soplantes tipo Roots de velocidad variable.
2.6.2. DECANTADOR SECUNDARIO
Su función es permitir la sedimentación de los flóculos formados en el Reactor Biológico
Secundario y obtener un efluente clarificado y exento de sólidos en suspensión.
Se tienen en cuenta los criterios que se señalan a continuación:
−
Carga superficial o velocidad ascensional menor que:
0,8 m3/m2/h a caudal medio
3
2
1,5 m /m /h a caudal máximo
−
Carga de sólidos por unidad de superficie, menor que:
3 kg/m2/h a caudal medio
2
5 kg/m /h a caudal máximo
−
Tiempo de retención a caudal medio > tres horas.
−
Tiempo de retención a caudal máximo > 1 hora.
−
Caudal unitario por metro lineal de vertedero, menor que:
5 m3/h a caudal medio
10 m3/h a caudal máximo
El paso de aireación a decantación es sumergido para evitar que las espumas o el exceso de aire
perturben la decantación secundaria.
El decantador es de tipo circular de diámetro 12,5 m y por lo tanto una superficie de 122,72 m2.
Está equipado con un sistema de recogida superficial de espumas y flotantes, que las conduce un
pozo de recogida para conducirlas a cabecera por gravedad.
La velocidad periférica de los rascadores de fangos no es mayor que 1,5 m/min. Se asegura, de
esta manera, que ningún punto permanezca más de 90 minutos sin que sean extraídos los
fangos sedimentados. Los puntos de aspiración del fango en fondo se disponen de tal forma que
el caudal aspirado no supere en ninguna de las zonas la cifra de Qmedio/20 en una longitud de 1
metro.
El canal periférico de recogida de agua decantada se construye interiormente al muro. El sistema
de recogida de fangos permite una rápida concentración del mismo en el punto de extracción. El
deflector de entrada para creación de flujo ascendente será de tal diámetro, que permita una
velocidad de paso no superior a 50 m/h para el caudal máximo.
Las tuberías del circuito de fangos activos, se dimensionan hidráulicamente para el caudal punta
y en los tramos correspondientes al licor mezcla para un caudal igual a la suma de punta más el
medio (correspondiente al 100% de recirculación). La velocidad máxima para este caso no
supera la cifra de 1,35 m/s.
2.6.3. RECIRCULACION DE FANGOS
Se supone, a efectos de proyecto, que la concentración del fango recirculado es, como máximo
de 10.000 mg/l.
La capacidad de recirculación oscila entre el 75% y el 150% del caudal medio diario y se obtiene
mediante dos unidades iguales.
Se instala además una unidad adicional de reserva idéntica a las anteriores. Las conducciones se
dimensionan para un caudal igual a este último, con velocidades que no sobrepasen la cifra de
1,5 m/s.
El caudal recirculado desde el decantador, es regulado automáticamente mediante variadores de
velocidad en las bombas. Las bombas del sistema de recirculación se disponen con las
características adecuadas para evitar tensiones de cizalladura importantes, que puedan
perjudicar el fango.
En las recirculaciones se utilizan bombas sumergibles para agua residual, de forma que no
produzcan agitación en la superficie de la zona anóxica. El agua tamizada bruta y el fango de
recirculación no se mezclan en los conductos, sino directamente en el reactor biológico con una
buena agitación. En ningún caso esta agitación debe producir oxigenación, por pequeña que esta
sea.
2.7. DESINFECCION POR SOLUCION DE HIPOCLORITO SÓDICO
La desinfección el efluente se hace mediante hipoclorito sódico con riqueza igual a 140 gr/Cl2/litro.
La capacidad de dosificación del sistema es de 6 ppm para caudal máximo. Por lo tanto, la
dosificación necesaria a caudal máximo es 3,8 l/hora. La capacidad de reserva permite una
autonomía de 7 días.
El tiempo de contacto del cloro con el efluente, antes de su introducción a la cámara de carga del
desagüe es superior a 15 minutos a caudal máximo. La velocidad máxima horizontal de
circulación en el laberinto de cloración es de 4 metros por minuto.
3. TRATAMIENTO DE FANGOS
3.1. EXCESO DE FANGOS
El exceso de fangos activos que se producen en el sistema, tiene un caudal unitario de 5 m³/h. El
sistema de extracción de fangos activos, es independiente respecto al circuito de recirculación. La
extracción de fangos en exceso se realiza con 2 unidades, una de las cuales es de reserva.
Asimismo, la forma de regulación será automática.
3.2. REGULACION-ESPESAMIENTO DE FANGOS POR GRAVEDAD
Es una operación que se utiliza para disminuir el volumen de los fangos a deshidratar, ya que al
tratarse de una aireación prolongada, los fangos se estabilizan en el reactor biológico. Los fangos
en exceso se envían a un espesador Aunque se trata de un fango biológico, cuyo espesamiento
cabría realizarlo mediante flotación, la solución elegida en este proyecto es un espesador por
gravedad, pues al tratarse de un proceso de aireación prolongada sin decantación primaria, con
un cierto grado de mineralización del fango, éste tiene una mayor densidad que un fango
biológico de un proceso de fangos activos convencional.
En el diseño se tendrán en cuenta los siguientes criterios de dimensionamiento:
−
El número de espesadores es uno.
−
La forma es circular-cilíndrico cónico.
−
El espesador dispone de un sistema de vaciado conectado a la red de drenaje.
−
La concentración de los fangos de entrada al espesador es de 8-12 gr/l.
−
La concentración de los fangos espesados oscilará entre 35-40 gr/l.
−
Carga de sólidos inferior a 40 kg/m2 por día
−
Carga hidráulica, comprendida entre 0,3 y 0,8 m3/m2 por hora
−
Tiempo de retención de sólidos >12h
3.3. DESHIDRATACION MEDIANTE FILTRO BANDA
Para el dimensionado de los equipos de deshidratación, partiremos de considerar la materia seca
producida en el tratamiento biológico. La concentración prevista después del espesado será del
orden del 3-4%. Se pretende llevar a cabo el secado 5 días/semana, con una duración del mismo,
con lo que se estima conveniente llevar a cabo dicho secado mediante 1 unidad de filtro banda.
Dicho tratamiento permite garantizar una sequedad de fango superior al 25%.
En cuanto a la alimentación del filtro banda, se llevará a cabo mediante 2 unidades (1 en reserva)
de bomba helicoidal de tornillo con capacidad para impulsar un caudal de hasta 4 m3/h. El agua
drenada y escurrida del filtro banda se conducirá al pozo de flotantes para su reenvío a cabecera
de proceso.
A la salida del filtro banda se situará un tornillo transportador con tolva de recogida que
transportará los fangos deshidratados a un contenedor. Se dispondrá un contenedor de 5 m3 de
capacidad.
3.4. ACONDICIONAMIENTO QUÍMICO
El acondicionamiento químico del lodo espesado se llevará a cabo mediante adición de
polielectrolito a fin de mejorar el proceso de secado. Dicha adición tendrá lugar en un
predeshidratador dispuesto previo a la admisión del filtro banda. Al respecto hay que hacer
mención que las dosis habituales de este tipo de procesos suele estar sobre los 5 kg de
floculante por tonelada de extracto seco.
Se ha previsto un equipo de preparación de polielectrolito con cuba de 1000 l en el que se
preparán las soluciones madres de polielectrolito. Se adoptan 2 bombas dosificadoras de tornillo
(1 en reserva) de hasta 200 l/h de capacidad unitaria.