diseño de una erar con reutilización de agua regenerada

DISEÑO DE UNA ERAR CON REUTILIZACIÓN DE AGUA

REGENERADAAdolfina Cruz-Auñon, Sara Elizalde y Elena Mª Vera.

TUTOR: Juan Antonio Sainz Sastre

ÍNDICE

I. Introducción II. Descripción de la ERARIII. Línea de aguaIV. Línea de fangosV. Línea de regeneraciónVI. Sistema de desodorizaciónVII. Proceso MBR alternativoVIII. Costes

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓNObjetivos del proyecto

Diseño y dimensionamiento de una Estación Regeneradora de Aguas Residuales Urbanas centrado en la optimización de la construcción y la facilidad de operación de los equipos para tratar las variaciones de población estacional.

EDAR + REGENERACIÓN CAMPOS DE GOLF

INTRODUCCIÓNObjetivos del proyecto

Se ha estudiado la sustitución de parte de la línea de regeneración y el

proceso de flotación por un sistema de membranas.

Se ha estudiado la implantación de un sistema

de desodorización.

ERAR localizada entre Garrucha y Mojácar (Almería).

Marina Golf Mojácar recibirá el agua regenerada.

INTRODUCCIÓNUbicación de la instalación

Garrucha

Mojácar

Marina Golf

Mojácar

Marina Golf

Mojácar

INTRODUCCIÓNMarco normativo aplicable

La ERAR se diseña de acuerdo a la normativa vigente: comunitaria, estatal y autonómica. Fundamentalmente:

Real Decreto 1620/2007 que establece el régimen jurídico de reutilización de las aguas depuradas.Directiva 91/271/CEE relativa al tratamiento de aguas residuales urbanas.

DESCRIPCIÓN DE LA ERAR

DOTACIÓN Y CAUDALES DE DISEÑO

TEMPORADA ALTA TEMPORADA BAJA

Habitantes equivalentes 40.000 15.000

Dotación (l/hab-eq·día) 150 175

Qmedio (m3/h) 250 110

Q máx (m3/h) 450 215

DESCRIPCIÓN DE LA ERARCaracterísticas del agua de entrada

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

Temporada Baja Temporada Alta

CARGA DE CONTAMINANTES

TEMPORADA ALTA TEMPORADA BAJA

gr/hab-eq·día ppm gr/hab-eq·día ppm

DBO 75 500 75 430

SS 90 600 90 515

NTK 15 100 15 86

Fosfatos 4,5 30 4,5 26

DESCRIPCIÓN DE LA ERARCaracterísticas del agua de entrada

DESCRIPCIÓN DE LA ERARLímites de vertido

Límites de vertido aguas depuradasCONTAMINANTE CONCENTRACIÓN (ppm)

DBO 25SS 35

NTK 15Fosfatos 2

Valores máximos admisibles aguas regeneradas*CONTAMINANTE CALIDAD B

Nemátodos intestinales 1 huevo/10LEscherichia coli 200 UFC/100mL

SS 20mg/LTurbidez 10 NTU

* Según RD 1620/2007 para uso 4.1

DESCRIPCIÓN DE LA ERARRegeneración del agua

GRUPOS DE CALIDAD EN FUNCIÓN DE LOS LÍMITES BACTERIOLÓGICOS ESTABLECIDOS EN EL R.D. 1620/2007

DESCRIPCIÓN DE LA ERARRegeneración del agua

TIPOS DE TRATAMIENTO EN FUNCIÓN DE LOS LÍMITES BACTERIOLÓGICOS ESTABLECIDOS EN EL R.D. 1620/2007

(CEDEX 2008)

ESQUEMA GENERAL DE LA PLANTA

LÍNEA DE AGUA

LÍNEA DE AGUAEsquema

LINEA DE AGUAPretratamiento: pozo de gruesos

BASES DE DISEÑO

Ch(m3/m2·min) 1

Tr (min) 2

Q (m3/h) 450

DIMENSIONES

Alto (m) 2

Ancho (m) 3,6

Largo (m) 3

Superficie (m2) 11

Volumen (m3) 22

LINEA DE AGUAPretratamiento: Rejas

REJAS DE FINOS

Luz de paso (mm) 10

Espesor de barrotes (mm) 8

Sección (m2) 0,16

Ancho reja (mm) 400

Alto reja (mm) 400

Anchura = Ancho Reja*3 + Distancia entre canales*4

REJA DE GRUESOS

Luz de paso (mm) 80

Espesor de barrotes (mm) 80

Ancho reja (mm) 3600

Número barrotes 22

LINEA DE AGUAPretratamiento: Pozo de bombeo.

BOMBAS

Q (m3/h) 125 125 250 250

450 Reserva Reserva X X

250 X Reserva

215 X Reserva

110 X Reserva

DIMENSIONES POZO BOMBEO

Alto (m) 2

Ancho (m) 3,6

Largo (m) 3

LINEA DE AGUAPretratamiento: Tamizado.

Nº unidades: 2

Luz de paso: 1 mm

Q : 450 m3/h

LINEA DE AGUADesarenado-Desengrasado.

DIMENSIONES

Alto (m) 4,2

Ancho (m) 2,5

Largo (m) 7,2

Superficie (m2) 18

Volumen (m3) 75

19 difusores6 m3/h

LAVADOR DE ARENAS

Vertedero de inertes

CONCENTRADOR DE GRASAS

Vertedero de residuos

peligrosos

LINEA DE AGUASoplantes

NECESIDADES DE AIRE

Q (m3/min) desarenado 2,3

Q (m3/min) biológico 61

Q (m3/min) total 63,3

Q (m3/min) lavado filtros 17,5

Grupo de 3 (2+1R) soplantes de 33 m3/min

Se instalan dos decantadores para una población de 20.000 habitantes equivalentes.

LINEA DE AGUADecantación primaria

DIMENSIONES

Alto (m) 3,75

Ancho (m) 6

Largo (m) 16

Superficie (m2) 96

Volumen (m3) 360

RENDIMIENTOS DE ELIMINACIÓN (%)

DBO SS NTK

33 66 10

LINEA DE AGUATratamiento biológico

Proceso de lodos activos por oxidación total con nitrificación

desnitrificación y eliminación de sales de fósforo.

Parámetros de diseño del reactor biológico:

Cálculo del volumen:

TEMPORADA ALTA TEMPORADA BAJA

CM 0,15 0,15

Rendimiento 92,5% 92,5%

DBO (Kg/día) 2.000 756

MLSS (ppm) 3.750 3.000

CMMLSS

díakgDBOmVolumen

)·1000/(

)/()( 3 =

LINEA DE AGUATratamiento biológico

Zona anaerobia: hidrólisis de fosfatos. Zona anóxica: desnitrificación de los nitratos. Zona facultativa Zona aerobia: oxidación de M.O., NTK y

reabsorción de fósforo.

DOS BALSAS UNA BALSA

Zona anóxica 1152 576

Zona aerobia 2496 1248

Zona facultativa 486 243

Zona anaerobia 384 192

Volumen total 4032 2016

Volumen reactores (m3)

LINEA DE AGUATratamiento biológico

Cálculo de las necesidades de oxígeno

1. Eliminación de la materia orgánica biodegradable (a)2. Respiración endógena de las bacterias (b)3. Nitrificación (c) 4. Recuperación en desnitrificación (d)

2. Oxígeno teórico punta =

-Punta de contaminación-Punta de caudal-Factor de simultaneidad

FACTOR PUNTA (et)

1.Oxígeno teórico medio

(kg/día)

Oxígeno real:

O2 real = O2 teórico / FC

FC= f(P,T, hmar,ar…)

a x et + b + c x et – d

LINEA DE AGUATratamiento biológico

Consumo de aire total:

Sistema de aireación: 476 difusores de membrana de burbuja fina, con caudal entre 8 m3/h y 6,5 según temporada.

Distribución de difusores en flujo pistón, según necesidad de O2

TEMPORADA ALTA TEMPORADA BAJA

Aire (m3/h) 3.689 1.506

CANAL 1 CANAL 2 CANAL 3

Ancho canal (m) 5,33 5,33 5,33

Largo canal (m) 13 13 13

Número de difusores 105 78 55

Número de filas 7 6 5

Número de columnas 15 13 11

LINEA DE AGUARecirculación de fangos

(Qin + Qr) · X = Qr · Xr + Qout · Xf

Q RECIRCULACIÓN EXTERNA (m3/h)

Temporada alta

Temporada baja

36 12

Q·N in = Q· N out + Qr ·Nout + Qr´ ·N out

Q RECIRCULACIÓN INTERNA (m3/h)

Temporada alta

Temporada baja

888 311

LINEA DE AGUAFlotación

Separación de los MLSS del agua con el empleo de un sistema DAF.

Aire disuelto hasta su saturación en parte del efluente a 5 atm de presión en calderín.

DIMENSIONES

Volumen (m3) 829

Superficie (m2) 314

Diámetro(m) 20

Altura (m) 2,7

Línea de fangos

LÍNEA DE FANGOSEsquema

LINEA DE FANGOSProducción de fangos

TEMPORADA ALTA TEMPORADA BAJA

Origen del fango ConcentraciónPurga de fangos

(kg/h)Caudal (m3/h)

Purga de fangos(kg/h)

Caudal(m3/h)

Fangos primarios 1,5% 100 6,7 38 2,5

Fangos biológicos 3% 60 2,0 22 0,7

Fangos totales 160 8,7 60 3,3

LINEA DE FANGOSEspesado

Espesador dinámico tipo Huber o similar. Nº unidades: 2 Capacidad tratamiento: 5 m3/h Dosificación de polielectrolito: 1kg/Tm MS Salida de fango: 6%

TEMPORADA ALTA

TEMPORADA BAJA

Q entrada (m3/h) 8,7 3,3

Q salida (m3/h) 2,7 1,0

Purga de fangos (kg/h) 159,8 60,1

LINEA DE FANGOSEstabilización

DIGESTOR PRIMARIO DIGESTOR SECUNDARIO

tr (días) 20 10Volumen unitario (m3) 1278 640Altura (m) 9 7Diámetro (m) 13,5 10,7

LINEA DE FANGOSEstabilización

Balance energético:

TEMPORADA ALTA TEMPORADA BAJA

Calor real disponible (Kcal/día) 5.608.697 2.320.202

Pérdidas de calor (Kcal/día) 626.192 766.303

Calentamiento del fango (Kcal/día) 1.150.502 528.821

Necesidad total de calor (Kcal/día) 1.682.682 1.128.768

+-

Calor disponible: generación de biogás por eliminación de M.O. biodegradable con elevado poder calorífico

Necesidad de calor = Necesidad calentamiento del fango + Pérdidas de calor del digestor

LINEA DE FANGOSDeshidratación

Dosificación de polielectrolito: 4 kg/Tm MS Concentración fango salida: 25% Empleo de 2 centrífugas tipo “decanter”, con capacidad de 5 m3/h

TEMPORADA ALTA

TEMPORADA BAJA

Caudal fango entrada (m3/día) 43 15

Caudal fango (m3/día) 60 54

Caudal unitario (m3/día) 30 27

Caudal fango salida (m3/día) 14 13

2 centrífugas6h/día

5 días/semana

2 centrífugas6h/día

2 días/semana

LINEA DE REGENERACIÓN

LÍNEA DE REGENERACIÓNEsquema

LÍNEA DE REGENERACIÓNCoagulación-Floculación

Lado(m) Nivel seguridad (m)

Altura total (m)

Volumen (m3)

COAGULADOR 2,2 0,4 2,6 10

FLOCULADOR 4,6 0,3 4,9 96

PARÁMETRO DE DISEÑO

COAGULADOR tr = 2minFLOCULADOR tr = 20min

ALTURA TOTAL

NIVEL SEGURIDAD

LÍNEA DE REGENERACIÓNDecantación

Objetivo: separación de flóculos generados en coagulación-floculación

DECANTACIÓN LAMELAR

Unidades 2

Q(m3/h) 210

Distancia entre lamelas (mm) 40

Área específica (m2/m3) 16

Inclinación lamelas 60º

LÍNEA DE REGENERACIÓNFiltración a presión

FILTROS DE ARENA HORIZONTALES

Unidades 2

Velocidad (m3/m2·h) 12

Diámetro (m) 3

Longitud (m) 7

Superficie filtración (m2) 42

Filtro 1 Filtro 2

TEMPORADA ALTA x x

TEMPORADA BAJA x RESERVA

LÍNEA DE REGENERACIÓNDesinfección por UV y NaClO

λ = 254 nmIntensidad efectiva = 50 w/m²

DESINFECCIÓN MEDIANTE SISTEMA UV

DESINFECCIÓN DE MANTENIMIENTO

2 ppm NaClO

LÍNEA DE REGENERACIÓNAlmacenamiento

LÁMINAS DE AGUA DEL CAMPO DE GOLF

DEPÓSITO DE 10.800 m3

SISTEMA DE DESODORIZACIÓN

SISTEMA DE DESODORIZACIÓN

CONFINAMIENTO DE LAS ZONAS PRODUCTORAS DE OLORProceso de pretratamiento: pozo de gruesos, reja de gruesos y finos y tamices. Espesadores dinámicos y centrífugas.

INSTALACIÓN DE COBERTURAS PLÁSTICAS Primera piel, cobertura de PRFV o tela sintética tipo geotextil en zonas anaerobias y anóxicas del reactor biológico.

SISTEMA DE DESODORIZACIÓN

DESODORIZACIÓN POR LAVADO QUÍMICO EDIFICIOS CONFINADOS

Depresión de -5 mm.c.a. Nivel de contaminación máximo:

5.000 UOE/m3

Detectores de SH2 y O2. Canalizaciones captadoras de gases

y olores.

Se trata el aire contaminado aspirado en torres de lavado químico.

PROCESO MBR ALTERNATIVO

PROCESO MBR ALTERNATIVO

MEMBRANAS DE MICROFILTRACIÓN

Luz de paso 0,4 µm

Numero de bastidores 12

Membranas/bastidor 400

Membranas /balsa 4800

Superficie de membrana (m2/unidad) 1,45

Disminución del volumen del reactor [MLSS]≈10.000 ppm. Se elimina el proceso de flotación. Línea de regeneración desinfección por UV y NaClO. Reducción del terreno necesario para construir la ERAR.

PROCESO MBR ALTERNATIVO

COSTES

COSTES

REGENERACIÓN CONVENCIONAL

REGENERACIÓN CON MEMBRANAS

INVERSIÓN 5.200.000 5.298.000

Equipos, electricidad e instrumentación 3.120.000 3.637.400

Construcción civil 2.080.000 1.545.600

EXPLOTACIÓN 671.769 815.059

Costes fijos 363.820 507.110

Costes variables 307.949 307.949

ERAR diseñada para 40.000 habitantes equivalentes.Tratamiento de 1.270.200 m3/año.

COSTESCostes de explotación

REGENERACIÓN CONVENCIONAL REGENERACIÓN CON MEMBRANAS

COSTESCostes de mantenimiento

DESCRIPCIÓNREGENERACIÓNCONVENCIONAL

REGENERACIÓNMEMBRANAS

Equipos 62.400 € 48.888 €

Obra civil 4.160 € 3.090 €

Pintura, Limpieza y jardinería 3.000 € 3.000 €

Membranas 0 € 157.872 €

Total 69.560 € 212.850 €

COSTESCoste del m3 de agua regenerada

REGENERACIÓN CONVENCIONAL

REGENERACIÓN CON MEMBRANAS

Producción de agua (m3/año) 1.270.200 1.270.200

Costes de explotación ( €/año) 671.769 815.059

Coste (€/m3) 0,53 0,64

¡Muchas gracias!