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TECNOLOGTECNOLOGÍÍAS PARA EL TRATAMIENTO Y AS PARA EL TRATAMIENTO Y DEPURACIDEPURACIÓÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES DE N DE LAS AGUAS RESIDUALES DE PEQUEPEQUEÑÑOS Y MEDIANOS NOS Y MEDIANOS NÚÚCLEOS DE CLEOS DE POBLACIPOBLACIÓÓN. PROCESO SBRN. PROCESO SBR--PROCESO ICPROCESO IC®®

Daniel Gil JordanoDEISA (Grupo COMSA EMTE)

ZARAGOZA 10 DE MAYO DE 2.010

ESQUEMA BÁSICO TRATAMIENTO CONVENCIONAL

ESQUEMA BÁSICO TRATAMIENTO SBR

INTRODUCCIÓN

• Reactor que trabaja secuencialmente, es decir en el se producen de forma separada, la entrada, la reacción, la decantación y la extracción del efluente depurado.

• Sistema de cultivo mixto en suspensión, que queda incluido dentro de los sistemas de fangos activados. La diferencia básica de este sistema respecto al reactor de flujo continuo convencional es su orientación en el tiempo, en lugar del espacio. Todas las operaciones se realizan en el mismo tanque, variando en el tiempo de acuerdo con una estrategia operativa periódica predeterminada, que se llama ciclo operativo.

• El núcleo principal de la línea de tratamiento lo constituye el reactor biológico SBR, que ha sido diseñado sobre la base de la tecnología Nishihara de aireación y construcción de sistemas biológicos aeróbicos y anóxicos.

INTRODUCCIÓN

• La peculiaridad principal del sistema es que reúne en un único tanque el reactor biológico y el clarificador.

• Se trabaja secuencialmente de manera que hay una fase de entrada – reacción y una fase decantación -extracción.

• La configuración en la fase de decantación –extracción es parecida a la de un decantador totalmente estático.

• Referencias desde principios del Siglo XX, finalmente olvidado hasta inicio de los años 80, debido a mejor sistemas de control y automatismos.

INTRODUCCIÓN

En un SBR todas las operaciones se realizan en un mismo tanque de acuerdo con un ciclo operativo.

Este ciclo, que se reproduce de forma continua, queda dividido en diferentes fases: llenado, reacción, decantación y vaciado.

El volumen del líquido de mezcla varía en cada fase, siendo máximo durante la reacción.

Para el tratamiento de las aguas residuales urbanas es usual optar de 2 a 6 ciclos diarios.

CICLOS OPERATIVOS

1.1 LLENADO

Durante la fase de llenado el afluente que entra en el tanque se va añadiendo a la biomasa presente en el reactor hasta llegar al volumen máximo del icor mezcla. El tiempo de llenado influye decisivamente en la decantabilidad de los fangos y el crecimiento de organismos filamentosos, siendo más estable y produciendo unos fangos más compactos que un reactor convencional.

1.2 REACCIÓN

En la fase de reacción se completan los procesos bioquímicos iniciados en la fase de llenado, como lo son la eliminación de la materia orgánica, la nitrificación y la desnitrificación.El licor mezcla se mantiene en agitación y puede estar o no aireado, habiendo subfases aireadas y subfases anóxicas, que se han de establecer según los objetivos de tratamiento buscados.

1. LLENADO Y REACCIÓN

Al final de la fase de reacción la agitación y la aireación del Licor Mezcla se detienen, quedando en reposo en la fase de decantación. Los fangos decantan por gravedad al fondo del reactor, dejando el agua clarificada en la parte superior del tanque. En un sistema SBR la decantación es más eficiente que en un reactor convencional al estar el Licor Mezcla completamente en reposo. El principal problema que se puede tener en la decantación es la aparición de organismos filamentosos, que dan lugar en un fango muy esponjoso que decanta con dificultad. Los SBR permiten controlar estos microorganismos de manera sencilla, mediante la introducción de fases anóxicas

2. DECANTACIÓN

• El agua clarificada que queda en la parte superior del reactor se evacua en la fase de vaciado o extracción, mediante un mecanismo extractor que va siguiendo la línea de agua, localizado en una estructura flotante denominada decanter. Finalmente entre el vaciado y el llenado del ciclo siguiente el sistema queda en reposo con los fangos decantados al fondo del reactor. La purga de los fangos decantados se realiza al final de la fase de extracción

2. VACIADO O EXTRACCIÓN

Los ciclos Standard tienen una duración de 4 o seis horas, es decir de 6 a 4 ciclos por reactor al día.

Para casos excepcionales como pueden ser sistemas exclusivos de nitrificación –desnitrificación o para altas concentraciones de contaminantes, la duración de los ciclos se puede dilatar hasta 12 o incluso 24 horas.

DURACIÓN DE LOS CICLOS

DECANTACIÓN

EXTRACCIÓN

CICLO 6 HORAS

0

ENTRADA

AIREACIÓN

0 1

1 2 3 4

42 3 5 6

165 2 3

SBR 2 REACTORES

CICLO 4 HORAS

0

0 1 2

1 2 3 4

143 2 3

31 2 4 1

1 2 3 4

4 5 6

5 6

14 32

2 3 4 1

4

2

SBR 2 REACTORES ELIMINACIÓN DE M.O. Y NITRIFICACIÓN

DECANTACIÓN

EXTRACCIÓN

ENTRADA

AIREACIÓN

CICLO DESNITRIFICACIÓN 4 HORAS

0

10 2 3

31 2 4 1

4 1 32

2 3 4 1

14 42 3

2 3 14 2

SBR 2 REACTORES: NITRIFICACIÓN-DESNITRIFICACIÓN

ESQUEMA DE TRATAMIENTO 1. SBR 2 REACTORES

1 REACTOR

SBR EN EMERGENCIA; 1 REACTOR

EDAR ALCARRÀS, SBR DE 2 REACTORES

DECANTACIÓN

EXTRACCIÓN

ENTRADA

AIREACIÓN 3

* EN CASO DE CAUDAL MÁXIMO TANTO LA ENTRADA COMO LA SALIDA SE REALIZARAN DE FORMA CONSTANTE* EN LO QUE RESPESPECTA A LA AIREACIÓN SE FORMARAN PAREJAS ENTRE EL REACTOR 1 - 2 Y 3 - 4

4

20

10

321 14

42 3 21

32 14

3 4 1 2

32

43

CICLO 4 HORAS 4 REACTORES

1

0 21

0 1 2 3

143 32

24 1 3 4

14 2 3

1 2 3 4

14

1 2

AGITACIÓN

0 14

0 26

40 54 80 94 120


EDAR ALP, SBR DE 4 REACTORES

EDAR LA JONQUERA (EN CONSTRUCCIÓN) , SBR DE 3 REACTORES

DEFINICIÓN

DECANTER : Sistema de extracción de agua depurada en un proceso de depuración SBR.

TIPOS DE DECANTERS

En función del caudal a descargar, así como de la línea piezométrica establecida, tenemos dos grandes grupos de decanters.

1. DECANTER POR BOMBEO2. DECANTER HIDRÁULICO

DECANTERS

ELEMENTOS

• 2 Flotadores tubulares, normalmente construidos en tubería DN 500, el nivel de sumergencia de los mismos debe ser regulable.

• 1 Tolva regulable para la admisión del caudal de extracción.

• Deflectores.

• Bomba sumergible en posición horizontal con brida de entrada y salida.

• Guías y marcos.

• Materiales: Acero inoxidable.

1. DECANTER POR BOMBEO

En el momento en que se inicie la fase de vaciado o extracción, la bomba sumergible se pondrá en marcha, parándose en función de finalización de ciclo o por punto de consigna según nivel.

FUNCIONAMIENTO

ELEMENTOS:

• Flotadores tubulares, construidos en acero inoxidable de diámetro y longitud variable en función del caudal a evacuar.

• Vertedero central, de doble entrada.• Colectores de vertido desde vertedero a

colector general.• Colector general de vertido.• Brida giratoria.• Grupo electro-hidráulico.

FUNCIONAMIENTO:

Una vez iniciada la fase de vaciado o extracción, se libera el pistón hidráulico iniciando la bajada del decanter hasta el nivel de agua, se inicia la extracción de la misma, pudiendo ser esta controlada en lo que respecta al caudal mediante caudalímetro y válvula o compuerta actuada.

2. DECANTER HIDRÁULICO

Una vez el decanter llega a nivel mínimo o ha transcurrido el tiempo de vaciado, se inicia la elevación del mismo hasta un nivel por encima del nivel máximo.

NIVEL MÍNIMO

NIVEL MÁXIMO


• Volumen total : Se calcula de forma a igual a cualquier otro reactor de aireación prolongada

• Cálculo del caudal del decanter:

EDAR de 2 Reactores(Caudal máximo de entrada x nº horas fase entrada ) / (Nº de horas de

extracción)

EDAR de 4 Reactores(Caudal máximo de entrada x nº horas fase entrada ) / (Nº de horas de

extracción x 2)

DISEÑO DE LOS REACTORES BIOLÓGICOS

• Coeficiente de descarga:

En función de la concentración de sólidos, como norma general no debe ser superior al 30 %

Cd = Altura de descarga / Altura total útil del reactor

A mayor SSLM menor Cd

COEFICIENTE DE DESCARGA

VENTAJAS• Sistema de tratamiento mediante aireación prolongada, siendo la eficiencia del

tratamiento muy elevada

• Mejor sedimentabilidad de los fangos y minimización de los problemas de separación, debido a:

- Mayor superficie de decantación- Durante la decantación no se produce la entradas de ningún fluido por lo que se evita el movimiento del fango en el seno del reactor.

• No se requiere recirculación externa de fangos para mantener la concentración de sólidos en el reactor.

• No se requiere recirculación interna del licor mezcla para los procesos de nitrificación-desnitrificación.

• No requiere la construcción de decantador secundario con el consiguiente ahorro de inversión y de espacio.

VENTAJAS E INCONVENIENTES

• Debido a la no existencia de decantador secundario y a la compacidad entre reactores, estos son fácilmente integrables en el interior de un edificio, o en caso de un tamaño grande de ser cubiertos, consiguiendo de esta manera una integración en el paisaje


• Requerimiento de espacio inferior en comparación con otros sistemas convencionales, al no requerir un tanque de decantación exclusivo, por lo que la unión de los diversos reactores hace que el espacio sea mucho inferior

• Dada la excelente decantación de los SBR se puede trabajar con edades celulares altas, favoreciendo la eliminación de nitrógeno.

• Mejor control del proceso biológico

• Optimización eliminación nutrientes.


• El sistema permite adaptar cualquier reactor para la eliminación de nutrientes con la inclusión únicamente de unos agitadores y con una programación adecuada.

• Durante la etapa de entrada y reacción se trabaja en modus ciclosóxia – anóxia dirigidos por una sonda Redox.

• Los ciclos se controlan aprovechando el distinto potencial Redox de las reacciones de nitrificación y desnitrificación.

• En la etapa de nitrificación el potencial Redox va subiendo a medidaque se va aireando hasta conseguir un máximo. Llegado a estepunto el potencial se mantiene constante indicando que todo el Nitrogeno amoniacal ha pasado a Nitrato.

OPTIMIZACIÓN EN LA ELIMINACIÓN DE NUTRIENTES

OPTIMIZACIÓN EN LA OPTIMIZACIÓN DE NUTRIENTES

• La desnitrificación se produce en ausencia de oxígeno. En esta fase anóxica se paran los soplantes y el cultivo se mantiene en suspensión mediante el funcionamiento de los agitadores.

• Durante esta etapa de desnitrificación el potencial Redox va disminuyendo de forma constante hasta un punto de inflexión que indica que todo el Nitrógeno Nitrato ha pasado a Nitrógeno gas.

• El control del proceso pasa por la detección del punto final de las dos etapas. Una forma fácil de hacerlo es calculando de forma automática hasta que los incrementos de potencial sean 0. Para determinar el punto final de la desnitrificación hay que detectar cuando se produce un cambio fuerte en el incremento de potencial (cambio de pendiente).


• El Proceso IC obtiene grandes rendimientos en la eliminación de nitrógeno mediante la alternancia de fases de nitrificación-desnitrificación.

EDAR ECOPARQUE I

NTK entrada : 1500 mg/l

NTK Salida : 190 mg/l

NO3 Salida : 78 mg/l


• Diseño inicial en función de los datos del sistemas, se prediseñan los ciclos de funcionamientos.

• Flexibilidad total sobre ciclos prediseñados mediante programa Scada, adaptándolos a la realizada de las aguas de entrada

• Control total sobre los procesos de nitrificación y desnitrificación, ya que se ajustan automáticamente los tiempos de fases aerobias y anóxicas en función de los potenciales Redox.

• Interconexión entre los distintos reactores de forma que se puede realizar de manera rápida y limpia el vaciado de cualquier reactor en caso necesario.

• Extraordinariamente flexible en zonas de alta estacionalidad, mediante la puesta en marcha o parada de uno o más reactores, el paso de licor mezcla de uno a otro se realiza mediante las bombas de purga de fangos.

• Flexibilidad en caso de parada por avería o mantenimiento de uno de los reactores

OTRAS VENTAJAS

• Posible salida de efluente discontinua.

• Se dobla el sistema de parrillas de difusores

• Dimensionamiento de los sistemas de extracción de efluente hasta el caudal punta. (Solución mediante la construcción de un tanque de laminación)

• Dificultad de trabajo en manual.

INCONVENIENTES

• Dificultad de trabajo en manual.

• Elevado nivel de control del sistema.

• Necesidad de instalación de un sistema de control de seguridad o redundante, así como la conveniencia de instalar sistemas de protecciónfrente a rayos, caidas de tensión, protección de las fuentes de alimentación.

INCONVENIENTES

• PANTALLA DE CONTROL DEL PROCESO

SISTEMA DE CONTROL DEL PROCESO SBR

• EDAR Santa Pau 1.900 Hab.equivalentes• EDAR Cercs 2.000 Hab.equivalentes• EDAR La Molina 1.250 Hab.equivalentes• EDAR LA Masella 1.250 Hab.equivalentes• EDAR Supermolina 1.250 Hab.equivalentes• EDAR Corbera – Llaurí 8.750 Hab.equivalentes• EDAR Guils 1.280 Hab.equivalentes• EDAR Bolvir 2.000 Hab.equivalentes• EDAR Ecoparque I Dep. lixiviados• EDAR Alcarràs 6.440 Hab.equiv• EDAR Alp 5.000 Hab.equivalentes• EDAR Panticosa 2.500 Hab.equivalentes• EDAR La Roca 64.000 Hab. equivalentes• EDAR La Jonquera (en constr.) 25.500 Hab. equivalentes

REFERENCIAS COMSA MEDIO AMBIENTE – DEISA. SISTEMA SBR

• E.D.A.R. LA MOLINA


• E.D.A.R. SUPERMOLINA


• E.D.A.R. BOLVIR


• E.D.A.R. CORBERA I LLAURÍ


• E.D.A.R. ALCARRÀS


• E.D.A.R. ALP


• E.D.A.R. ECOPARQUE I (BCN)


• EDAR PANTICOSA


• E.D.A.R. LA ROCA DEL VALLÈS


• E.D.A.R. LA JONQUERA


TECNOLOGTECNOLOGÍÍAS PARA EL TRATAMIENTO Y AS PARA EL TRATAMIENTO Y DEPURACIDEPURACIÓÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES DE N DE LAS AGUAS RESIDUALES DE

PEQUEPEQUEÑÑOS Y MEDIANOS NOS Y MEDIANOS NÚÚCLEOS DE CLEOS DE POBLACIPOBLACIÓÓN. PROCESO RBCN. PROCESO RBC

Eulàlia Duran FernándezDEISA (Grupo COMSA EMTE)

ZARAGOZA 10 DE MAYO DE 2.010

INTRODUCCIÓN (1/3)

Reactor QuímicoEDAR

Materia primaAgua bruta

Producto finalAgua depurada

Subproductos de la reacciónFangos

INTRODUCCIÓN (2/3)

– VARIABLES A TENER EN CUENTA EN EL DISEÑO

• Características del agua bruta• Calidad del efluente tratado.• Costes inversión vs. Costes explotación.• Canon de vertido.• Destino y coste evacuación fangos.• Espacio disponible.• Características del terreno.• Climatología.• Impacto ambiental.• Adecuación al entorno.• Especificaciones técnicas.

INTRODUCCIÓN (3/3)

– BIOMASA FIJA

• PROCESO R.B.C. (BIODISCOS)• FILTRO PERCOLADOR• LECHOS SUMERGIDOS• BIOFILTROS• …

– BIOMASA EN SUSPENSIÓN

• FANGOS ACTIVADOS• CANALES DE OXIDACIÓN• REACTORES FLUJO SECUENCIAL (SBR)• REACTORES DE BIOMEMBRANAS• …

BIOMASA FIJA

BIOMASA FIJA (1/8)

• UN PROCESO DE TRATAMIENTO BIOLÓGICO AEROBIO DE BIOMASA FIJA CONSISTE EN DISPONER DE UN MEDIO SOPORTE DONDE SE DESARROLLA UNA CAPA DE MICROORGANISMOS (BIOFILM) QUE EN CONTINUO CONTACTO CON EL AGUA RESIDUAL Y EL AIRE, ABSORBEN EL OXÍGENO NECESARIO PARA METABOLIZAR LA MATERIA CARBONÁCEA Y NITROGENADA DEL AGUA RESIDUAL DIFUNDIDA A TRAVÉS DEL BIOFILM.

BIOMASA FIJA (2/8)

• MEDIANTE EL APORTE DE OXÍGENO SE LLEVAN A CABO LAS SIGUIENTES REACCIONES DE OXIDACIÓN Y METABOLIZACIÓN.

bacteriasMat. orgánica + O2 + Nutrientes CO2 + H2O + microorganismos

heterótrofas

bacteriasNH4 + O2+ CO2 + HCO3

- NO3- + H2O + H+ + microorganismos

autótrofas

BIOMASA FIJA (3/8)

• INTERVENCIÓN DE TODO TIPO DE MICROORGANISMOS.

• LA MATERIA ORGÁNICA SE EMPLEA COMO FUENTE DE ALIMENTO, PRODUCIENDO NUVA MATERIA CELULAR ADEMÁS DE GENERARSE ENERGÍA.

• ELIMINACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA SOLUBLE.

BIOMASA FIJA (4/8)

• LA DBO5 DE UN AGUA TÍPICAMENTE URBANA ESTÁ FORMADA POR TRES FRACCIONES: 1/3 DECANTABLE, 1/3 SOLUBLE Y 1/3 EN SUSPENSIÓN.

– La fracción decantable la eliminaremos en el tratamiento primario por decantación.

– La fracción soluble se eliminará por adsorción en el biofilm y oxidación biológica.

– La fracción en suspensión se bioflocula y se separa en la decantación secundaria.

• EN UN AGUA DE ORIGEN INDUSTRIAL LA FRACCIÓN SOLUBLE PUEDE LLEGAR A SER EL 90%.

BIOMASA FIJA (5/8)

• ¿CÓMO ESTIMAR LA FRACCIÓN SOLUBLE DE LA DBO5?

DBO5 soluble = ( DBO5 total ) – ( DBO5 en suspensión )DBO5 susp = K * SSTDBO5 soluble = ( DBO5 total ) – ( K * SST )

donde K = 0,5 si SST > DBO5= 0,6 si SST similar a la DBO5

• EJEMPLO: SEA UN AGUA BRUTA CON 280 ppm DBO5Y 320 ppm SST.

DBO5 soluble = 280 – ( 0,5 * 320 ) = 120 ppm (42 %)

BIOMASA FIJA (6/8)

– TRANSFERENCIA

• Transporte del sustrato y del O2 desde el seno del agua residual a través de una capa de líquido de baja turbulencia.

– DIFUSIÓN

• Difusión hacia el interior de la biopelícula y motivada por la propia disminución de la concentración del sustrato.

– CONSUMO

• Consumo del sustrato en el interior del biofilm por los propios microorganismos.

BIOMASA FIJA (7/8)

DIFUSION DEL OXIGENO DESDE EL AGUA RESIDUAL HASTA EL INTERIOR DELA PELICULA BIOLOGICA

BIOFILM

MEDIO SOPORTE

ANAEROBICO AEROBICO AGUA RESIDUAL

AIRE

CONTAMINANTE ORGANICO

O2

CO2DESPRENDIMIENTO DE PRODUCTOS DEL METABOLISMO Y BIOMASA EN EXCESO

H2S NH3

BIOMASA FIJA (8/8)

• BIOMASA FIJA VS BIOMASA EN SUSPENSIÓN

BIOMASA FIJA BIOMASA EN SUSPENSIÓN

Espacio ocupado bajo alto

Costes inversión alto medio

Costes explotación bajo altoEliminación nutrientes baja alta

Flexibilidad operativa media alta

Respuesta a toxicidades e inhibidores

media baja

BIOMASA FIJAPROCESO R.B.C.

BIODISCOS

PROCESO R.B.C. HISTORIA

• EL PROCESO RBC O BIODISCOS TIENE SU ORIGEN EN ALEMANIA A FINALES DE LOS AÑOS 50.

• SE DESARROLLA TECNOLÓGICAMENTE EN USA EN LA DÉCADA DE LOS 60 GRACIAS A LA INVESTIGACIÓN DE LA EMPRESA AUTOTROL.

• TIENE UN GRAN AUGE EN USA DURANTE LOS AÑOS 70 Y 80.

• LLEGA A ESPAÑA A MEDIADOS DE LOS 80.

PROCESO R.B.C. SITUACIÓN ACTUAL

– ACTUALMENTE LOS BIODISCOS TIENEN UN DESPRESTIGIO MOTIVADO POR:

• Desconocimiento de los criterios de diseño que llevó a infradimensionar el sistema y por lo tanto no obtener las calidades de agua exigidas.

• Asimilación de los parámetros de diseño a los utilizados en otros países donde las aguas brutas eran más diluidas.

• Selección de esquemas de tratamiento incorrecto por asimilación de los biodiscos a una tecnología blanda.

• No se contempló la resolución adecuada de la logística y tratamiento de los fangos.

• Desarrollo constructivo incorrecto de los módulos que conllevaron notables fracasos de funcionamiento mecánico.

PROCESO R.B.C. FUNDAMENTOS (1/3)

• LOS CONTACTORES BIOLÓGICOS ROTATIVOS, PROCESO R.B.C. O COMUNMENTE LLAMADOS BIODISCOS, ES UN PROCESO BIOLÓGICO AEROBIO DE BIOMASA FIJA.

• EN UN BIODISCO, LOS MICROORGANISMOS RESPONSABLES DE LA METABOLIZACIÓN DE LA MATERIA CARBONÁCEA ESTAN FIJADOS A UN MEDIO SOPORTE.

• EL MEDIO SOPORTE O BIODISCO ESTÁ CONSTITUIDO POR UN CONJUNTO DE PLACAS DE MATERIAL PLÁSTICO ENSAMBLADAS A UN EJE SOPORTE.


• EL MEDIO SOPORTE GIRA LENTAMENTE SOBRE EL EJE HORIZONTAL, SUMERGIDO UN 40%.

• LOS MICROORGANISMOS SE ADHIEREN AL MEDIO SOPORTE FORMANDO UNA PELÍCULA “BIOFILM”.

• MEDIANTE EL MOVIMIENTO GIRATORIO DEL MÓDULO, EL BIOFILM ALTERNA EL CONTACTO CON EL AGUA RESIDUAL A TRATAR Y CON EL AIRE.

• CUANDO LA PELÍCULA ESTÁ EN CONTACTO CON EL AIRE ABSORBE EL OXÍGENO DEL MISMO.

• CUANDO ESTÁ EN CONTACTO CON EL AGUA BRUTA, ABSORBE LA MATERIA SOLUBLE A DEGRADAR.


Aire

MEDIO SOPORTE

ROTACIÓN

Aire

Agua residualAgua residual

PROCESO R.B.C. FUNCIONAMIENTO DEL PROCESO (1/5)

• LA UNIDAD DE BIODISCOS ES UN REACTOR TIPO FLUJO EN PISTÓN, ES DECIR, UNA PARTÍCULA DE FLUIDO ATRAVIESA EL REACTOR Y LO ABANDONA EN LA MISMA SECUENCIA QUE SE INTRODUCE EN ÉL.

• EL REACTOR ESTÁ DIVIDIDO EN DISTINTAS ETAPAS QUE ACTÚAN CADA UNA DE ELLAS COMO UN REACTOR DE MEZCLA COMPLETA.

• A LO LARGO DEL MÓDULO SE DESARROLLA UNA TIPOLOGÍA DE BIOFILMS ACORDE AL SUSTRATO QUE LLEGA, SE CONSIGUE ASÍ UN PROGRESIVO AUMENTO EN EL GRADO DE DEPURACIÓN.


• EL EXCESO DE BIOMASA Y LA MATERIA EN SUSPENSIÓN BIOFLOCULADA ABANDONAN LA UNIDAD DE BIODISCOS JUNTAMENTE CON EL AGUA TRATADA.

• EL CONTINUO CRECIMIENTO DE LA BIOMASA Y LA ELEVADA CONCENTRACIÓN DE SÓLIDOS EN EL SISTEMA NO HACEN NECESARIA LA RECIRCULACIÓN DE FANGOS.

PROCESO R.B.C. CRITEROS DE DISEÑO

• TRATAMIENTO PRIMARIO

• CARGA ORGÁNICA DE DISEÑO

• EFECTO DE LA TEMPERATURA

• LÍNEA DE TRATAMIENTO DE FANGOS

PROCESO R.B.C. TRATAMIENTO PRIMARIO (1/7)

• ELIMINAR LA FRACCIÓN DE DBO5 ASOCIADA A LOS SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN.

• ACTUAR COMO TANQUE PULMÓN Y LAMINADOR DE SOBRECARGAS PARA TRABAJAR CON CARGAS LO MÁS CONSTANTES POSIBLES.


• DECANTADOR ESTÁTICO

• DECANTADOR DINÁMICO

• FOSA SÉPTICA

• TANQUE IMHOFF


• DECANTADOR ESTÁTICO/DINÁMICO

– Velocidad ascensionala Qm < 1,3 m3/m2 horaa Qp < 2,5 m3/m2 hora

– Tr a Qm > 2 horas

– Carga sobre vertedero a Qp < 40 m3/h metro lineal


• TANQUE IMHOFF

– COMPARTIMENTO DE DECANTACIÓN

• Carga hidráulica < 1,3 m3/m2 h a Qm• Tiempo de retención: 2- 4 h• Longitud/anchura: 2/1 – 5/1• Pendiente paredes sedimentador: 1,5 / 1 (45º)

– COMPARTIMENTO DE DIGESTIÓN

• Volumen: 0,07 m3/habitante• Distancia libre hasta nivel de fangos: 70 cm• Altura total desde líquido: 7/10 m

PROCESO R.B.C. CARGA ORGÁNICA DE DISEÑO (1/5)

Efluente gr DBO5 / día m2

(T > 13º C)

Sin nitrificaciónDBO5 < 25 mg/l < 10

Con nitrificaciónDBO5 < 15 mg/l <5


– ‘Ingeniería de Aguas Residuales’ de Metcalf & Eddy.

– British Standard Code of Practire for Small Sewage Treatment Works, norma BS 6297 (1988).

– Normas noruegas de Norwegia State Environmental Protection Agency.

– Hoja de Instrucciones NºII 6-9 del Bayrisches Landesamt Für Wasserwirtschaft.

– Norma alemana A-135 (04.83). ‘Fundamentals for the designing of singlestage drippers and biological disk with connection capacities of more than 1.000 population equivalences’.


• Por cada m2 de superficie giratoria de crecimiento de biomasa debe haber de 4 a 6 litros de agua en el tanque.

• La carga específica 1er contactor:< 60 gr/m2/d con agua residual fresca.< 40 gr/m2/d con agua residual en cond. Sépticas.

• Rendimientos:> 85% 3 contactores en serie.> 90% 4 contactores en serie.


EJEMPLO

• Sea un núcleo de población de 500 habitantes• Caudal diario = 500 hab * 250 l/hab/dia = 125 m3/día• Carga DBO5 = 60 gr/hab dia * 500 hab = 30 Kg/día (240 ppm)• Carga SST = 75 gr/hab día * 500 hab = 37,5 Kg/día (300 ppm)• Tratamiento primario : decantación convencional• Rendimiento eliminación DBO5 en decantación : 30%• DBO5 influente al Biodisco: 21 Kg/día

21.000 gr/día• Area contacto = = 2.100 m2 área efectiva

10,0 gr /m2 día

PROCESO R.B.C. EFECTO DE LA TEMPERATURA

PROCESO R.B.C. LINEA DE TRATAMIENTO DE FANGOS

• AUMENTO DE LA SOBRECARGA ORGÁNICA Y SEPTICIDAD CUANDO SE ENVÍAN LOS FANGOS AL TRATAMIENTO PRIMARIO, EN EL CASO DE TANQUES IMHOFF Y FOSAS SÉPTICAS.

• TOMAR MÁRGENES DE SEGURIDAD EN EL MOMENTO DEL DISEÑO.

PROCESO R.B.C. ESQUEMAS DE TRATAMIENTO (1/4)

Pret R.B.C.

Almacenamientoy evacuación

2ºTamizado

Influente

Efluente


Pret R.B.C.

Evacuación

2ºTanqueImhoff

Influente

Efluente

Recirculación fangos


Pret R.B.C.

Tratamientode fangos

2ºTamizado

Influente

Efluente



Pret R.B.C.

Evacuación

2ºInfluente

Efluente


1º

PROCESO R.B.C. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS (1/3)

• MEDIO SOPORTE

• Placas de polipropileno de 2 a 3,6 m de diámetro• Espesor de placa : 2 – 3 mm• Distancia entre placas : 15 – 20 mm

• EJE SOPORTE

• Acero inoxidable cromado• Diámetro 90 mm a 120 mm• Construcción maciza

• GRUPO DE ACCIONAMIENTO

• Motoreductor

PROCESO R.B.C. VENTAJAS (1/3)

• SIMPLICIDAD Y RAPIDEZ DE MONTAJE

• MINIMIZACIÓN DEL ESPACIO Y VOLUMEN NECESARIO

• MÍNIMO CONSUMO ENERGÉTICO


• FACILIDAD DE CONSTRUCCIÓN GRADUAL

• AUSENCIA DE MALOS OLORES

• MINIMIZACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

• FLEXIBILIDAD OPERATIVA

AVDA. ROMA, 25-27BARCELONA 08029

TEL:93.428.68.00FAX:93.428.68.51

www.deisa.es

MUCHAS GRACIAS

http://www.deisa.es/

TECNOLOGTECNOLOGÍÍAS PARA EL TRATAMIENTO Y AS PARA EL TRATAMIENTO Y DEPURACIDEPURACIÓÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES N DE LAS AGUAS RESIDUALES

MEDIANTE PROCESO MBRMEDIANTE PROCESO MBR

Arantxa AparicioDEISA (Grupo COMSA)

ZARAGOZA 10 DE MAYO

• ¿QUE SIGNIFICA EL TÉRMINO MBR®?

“membrane biological reactor” o lo que es lo mismo, “reactor biológico por membranas”

• ¿En que consiste?

1.- Reactor biológico

2.- Ultrafiltración de fangos

• Utilizaciones posibles– Aumentar capacidad en plantas convencionales existentes– Mejorar calidad en plantas convencionales existentes– Reutilización de parte o totalidad del agua depurada– Si se dispone de poca superficie

INTRODUCCIÓN

Efluentes

Fangos activados

Aguas residuales

Aguas residuales

Efluentes

Fangos activados

módulo de la Membrana

ESQUEMA COMPARATIVO PROCESOS

INTRODUCCIÓN

COMPARATIVA MÉTODO CONVENCIONAL RESPECTO MBR

Convencional:• Bajos MLSS (3-5 g/l)• Edad baja de fango activado• Presencia materia en

suspensión en el agua tratada

• Peor calidad en el efluente en turbidez y MES

• Menor consumo energético, no existen bombas que den presión

• Mayor superficie ocupada

MBR:• concentración MLSS (10-20

g/l),sistema más compacto• Edad elevada de fango

activado• Todas las bacterias quedan

retenidas en el sistema• No hay materia suspensión

en el agua tratada• Alta calidad en el efluente• Mayor consumo energético• Requerimientos de limpieza

INTRODUCCIÓN

CONCEPTOS BÁSICOS SEPARACIÓN POR MEMBRANAS

• Separación física fango-agua• Sistema que funciona mediante diferencia de presión (PTM)

entre los dos lados de la membrana • Las membranas pueden ser tipo fibra hueca o planas en

membranas sumergidas y tipo tubulares en membranas externas.

• Pueden ser de material tipo orgánico o cerámico• Requieren limpieza de la superficie

CONCEPTOS BÁSICOS

* Para el tratamiento de aguas residuales urbanas.

unidad intervalo típico*

Presión funcionamiento [mbar] 30 – 400 150

Presión Backwash [mbar] 30 – 200 150

Temperatura [°C] max. 55 15-25

Intervalo pH 2 – 11 7

Necesidad Aireación [l/(m²*h)] 400 – 1000 600-800

Rendimiento Permeado [l/(m²*h)] 8 – 25 15

CONCEPTOS BÁSICOS- CONDICIONES TÍPICAS FUNCIOANIENTO

MicroFiltration

UltraFiltration

NanoFiltration

ReverseOsmosis

colloids virusescolourhardness pesticides saltswater

giardacryptobacteria

colour hardnesspesticidessaltswater

colloidsviruses

saltswater

colourhardnesspesticides salts

waterpore size 100-1000 nm 10-100 nm 1-10 nm < 1 nm

TMP 0.1–4 bar 0.2–10 bar 3–20 bar 10-100 bar

MicroFiltration

UltraFiltration

NanoFiltration

ReverseOsmosis




colloidsviruses

saltswater


water

MicroFiltration

UltraFiltration

NanoFiltration

ReverseOsmosis




colloidsviruses

saltswater


waterpore size 100-1000 nm 10-100 nm 1-10 nm < 1 nm

TMP 0.1–4 bar 0.2–10 bar 3–20 bar 10-100 bar

CONCEPTOS BÁSICOS – TIPOS DE FILTRACIÓN

• Las membranas son finas barreras o películas selectivas de material poroso. Esta porosidad permite el paso de ciertas sustancias y bloquea el paso de otras.

Rechazo

Permeado Permeado

Membrana

Soporte

CONCEPTOS BÁSICOS

effluent

recycle surplus sludge

aeration

activated sludge

waste water

effluent

recycle surplus sludge

aeration

activated sludge

waste waterSistema básicos:

• Externas

- cross-flow- airlift

• Sumergidas- Planas- Fibra hueca

surplus sludge

effluent

aeration

activated sludge

waste water

aeration surplus sludge

effluent

aeration

activated sludge

waste water

aeration

effluent

aeration

activated sludge

waste water

aeration

CONCEPTOS BÁSICOS

3650

mm

Membrana sumergida en el mismo reactor Membrana sumergida en

recinto independiente

CONFIGURACIONES MBR

Membranas planassobre platos soporte

MembranaPermeado

Canal de entradaAerator

Aire

Sólidos

Fibras huecassumergidas

Permeado

Fibra hueca

Aire

TIPOS DE MEBRANAS- MEMBRANAS SUMERGIDA

Módulo Memjet(Memcor)

Módulos: constituidos por agrupaciones de membranas

ZeeWeedZenon

Módulo Kubota

Microdyn Nadir


Ventajas y desventajas del módulo con fibra Hueca sumergida y del módulo con membrana plana

Modulos con fibra Hueca:Ventajas: - Flexibilidad

- Backwash posible- Mejor compactación, menor superficie

requeridaDesventajas: - Mayor posibilidad de obstrucciones

- Mayor posibilidad de enredos- Mala limpieza

Membranas planas:Ventajas: - Menor posibilidad de enredos

Desventajas: - No backwash según membrana- Peor compactación- Mala limpieza


MBR SUMERGIDO

EDARI TRISA (TARRAGONA)

Cliente: trisa

Caudal: 150m3/día

Año: 2009

Instalación: biológico + MBR

EJEMPLOS MEMBRANAS SUMERGIDA

CrossFlow MBR: principio

permeado

membrana concentrado

Entrada

TIPOS DE MEBRANAS- MEMBRANAS EXTERNAS

Cross-flow


AirLift


Deposito de RSU LA Coruña

Cliente: DBEMA

Caudal: 216 m3/día

Año: 2000

Instalación: nitrificación-desnitrificación y separación por microfiltración.

MBR EXTERNO

Deposito de RSU Colmenar Viejo (Madrid)

Cliente: Comunidad Autónoma de Madrid

Caudal: 168 m3/día

Año: 2002

Instalación: tratamiento físico-químico, nitrificación-desnitrificación y separación por microfiltración.

MBR EXTERNO

• Analítica representativa del agua influente al sistema MBR

• Pruebas de laboratorio y evaluación de rendimientos del agua tratada deseada

• Estudio piloto semiindustrial• Evaluación costes consumo reactivos, energía...estudiar

amortización de costes respecto coste existente (ROI)• Coste de inversión de la instalación• Espacio disponible para la nueva instalación

REQUERIMIENTOS PREVIOS AL DISEÑO

ESTUDIO EN PLANTA PILOTO SEMIINDUTRIAL

• Ausencia de MES que entorpezca tratamientos posteriores• Mejora de la calidad del vertido, menor DBO asociada a

coloides retenidos en el sistema• Aumento de capacidad de plantas existentes• Menor coste tanto de inversión como de explotación en

tratamientos posteriores

VENTAJAS RESPECTO SISTEMAS CONVENCIONALES

ParParáámetrosmetros del del efluenteefluente ConvencionalConvencional ValoresValores ttíípicospicos

MBR MBR NivelesNiveles

alcanzablesalcanzables MBR MBR

DBODBO5 5 (mg/L)(mg/L) 30 - 50

30 - 50

25 - 30

ColiformesColiformes (ufc/100 (ufc/100 mLmL)) 1.000 – 100.000 < 200 < 2.2

50

< 5 < 1

SS (mg/L)SS (mg/L) < 5 < 1

NHNH33--N (mg/L)N (mg/L) < 1 < 0.5

NT (mg/L)NT (mg/L) < 10 < 3

TurbidezTurbidez (NTU)(NTU) < 1 < 0.2

VALORES MEDIOS RENDIMIENTOS OBTENIDOS

ProcesoF A Convencional

ProcesoMBR

Filtro Terciario Sí No

MLSS (g/L) ≈ 2 a 4 ≈ 8 a 12

Edad de Fango(días) < 10 >10

Superficie requerida Alta 2 – 4 veces máspequeña

Estabilidad del proceso Sensible al Bulking No depende de la

calidad del fango


• Para un mismo volumen de reactor, el proceso MBR puede trabajar desde 2 a 4 veces la edad del fango de un proceso convencional

• Presenta las siguientes ventajas :– Mayor facilidad para nitrificar– Menor producción de fangos en exceso– Más diversidad de microorganismos, con mayor capacidad

de actuación sobre compuestos menos biodegradables


Diseño MBR para baja edad del fango

• Para una misma edad del fango, el proceso MBR puede trabajar con un volumen de reactor entre el 25% y el 50% del requerido para un proceso de F.A. convencional

• Presenta las siguientes ventajas– Menor volumen de reactor– Menor superficie ocupada

• Tiene las siguientes limitaciones :– Ha de diseñarse para una edad de fango mínima -la nitrificación

más un margen de seguridad- no inferior a 12 días para mejor control del “Fouling”


REUTILIZACIÓN EFLUENTES ACEITOSOS (RENAULT)Membranas UF cerámicas

• Membranas Nanofiltración

PLANTA DE REUTILIZACIÓN EFLUENTES AZUCARADOS

Muchas gracias…

tecnologÍas para el tratamiento y...

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