PROYECTO DE RECUPERACION Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESO DE TRATAMIENTO DE LA EDAR DEL MUNICIPIO DE AGUADULCE (SEVILLA). Código Memoria.

Transcripción

1 PROYECTO DE RECUPERACION Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESO DE TRATAMIENTO DE LA EDAR DEL MUNICIPIO DE AGUADULCE (SEVILLA). Código Memoria. Escuela Politécnica Superior Francisco Javier Escobar Bedia. Francisco Molina Cabello. Adrián Simón Rodríguez. MUNICIPIO DE AGUADULCE (SEVILLA) 22/04/2014

2 Capítulo 0. Hoja de Identificación. Proyecto de recuperación y optimización de proceso de tratamiento de la edar del municipio de aguadulce (Sevilla). Código 001 Cliente: Escuela Politécnica Superior. Encargado del proyecto: Fco Javier Escobar Bedia, Francisco Molina Cabello y Adrián Simón Rodríguez.

3 Índice de la memoria : Capítulo 1.Objeto 1 Capítulo 2.Alcance 1 Capítulo 3.Antecedentes 1 Capítulo 4.Normas y Referencias 1 Capítulo 5. Definiciones y abreviaturas 2 Capítulo 6.Requisitos de Diseño: 3 Capítulo 7.Análisis de Soluciones: 3 Capítulo 8. Resultados finales: 4-8 Capítulo 9. Orden de Prioridad. 8

4 Capítulo 1.Objeto: El presente proyecto tiene por objeto el diseño y justificación de la recuperación y optimización de proceso de tratamiento de la edar para la empresa promotora solicitante del municipio de aguadulce (Sevilla).Utilizará el proyecto para recabar de los organismos competentes las preceptivas autorizaciones tanto para permitir la ejecución como para la puesta en marcha de la misma. Capítulo 2. Alance: El proyecto incluirá lo vigente en la normativa de instalaciones de tratamiento de agua residuales urbanas así como el diseño de las mismas, las canalizaciones y regulación para garantizar el funcionamiento de los equipos de la planta. Capítulo 3.Antecedentes: La instalación que se está diseñando es una remodelación. El presente proyecto complementa al proyecto de lay-out de la EDAR ya que se diseña a partir de su capacidad de producción y maquinaria existente a fin de mejorar el rendimiento. Capítulo 4.Normas y Referencias: Disposiciones Legales y Normas: Directiva 91/271/CEE - Sobre el tratamiento de las aguas residuales urbanas. Directiva 98/15/CE - modifica la Directiva 91/271/CEE (requisitos Anexo I) R.D. Ley 11/ Normas aplicables al tratamiento de aguas residuales urbanas. R.D. 509/ Normas aplicables al tratamiento de las aguas residuales urbanas. R.D. 2116/1998 (Modifica al anterior) Bibliografía: Las Fichas Técnicas Manual Técnico del Agua Degrémont (Meteor)- Manual Cedex Programas de cálculo y diseño : Autocad 2014 Capítulo 5.Definiciones y abreviaturas: TRH : Tiempo de Retención Hidráulica. CH : Carga Hidráulica. Q : Caudal. SS : Solidos en suspensión. DBO: materia orgánica 1

5 Capítulo 6.Requisitos de Diseño: El cliente tiene los siguientes equipos: 1. Pretratamiento 2. Reactor Biológico 3. Decantador Secundario. Capítulo 7.Análisis de Soluciones: Dado que el tipo de instalación y la localización de los equipos se han impuestos los siguientes requisitos: 1- Aprovechamiento total o parcial de las instalaciones existentes en la parcela. 2- Minimizar costes y considerar futuras expansiones. Debido a esto se ha considerado esencial la conversión del reactor biológico en una laguna de alta velocidad que realizara un tratamiento primario antes de pasar al reactor biológico que si necesitará ser construido y en último lugar se reutilizará el decantador secundario. La base primordial de este proyecto es en función de la valoración económica que afecta a elección entre una inversión inicial mayor o un coste de operación mayor. Dado que las este tipo de industria tiene un ciclo de vida largo se ha optado por favorecer una inversión mayor en obra civil en vez de un coste de operación alto. 2

6 Capítulo 8. Resultados finales: Esquema General: Laguna Anaerobia Lecho Bacteriano Decantador Secundario Datos de partida: Datos: Recirculación. Q = 600m3/d DBO=410mg/L DQO=663 mg/l SS= 384 mg/l Tm= 18ºC 1. Dimensionamiento laguna anaerobia: A través del manual de implantación CEDEX, página 200 (tabla 4.41) y conociendo la temperatura de diseño, se calcula la carga volumétrica y el rendimiento de dicha laguna. C V = =260 g DBO/m3d %rendimiento DBO=2*18+20 = 56 V= /260 = 947 m3 (cuadrado) h = 4m // A = 947/4 = 236,75 // L= 15.4 m Volumen total =15,4 15,4 4 = m3 Luego la nueva Cv = 259,77 DBO/m3d Fijado el valor de Cv, se determina el volumen necesario de la etapa anaerobia haciendo uso de la siguiente expresión: V = Ci Q / Cv 3

7 A partir de este volumen puede determinarse el Tiempo de Retención Hidráulica mediante la expresión: θ = V / Q TRH = /600 =1.58 días El manual de implantación CEDEX (página 200) expone que el valor obtenido del tiempo de retención debe ser 2 días, en caso contrario se fija un tiempo. Puesto que nuestro TRH 2 días, se recalcula a continuación el volumen definitivo con un tiempo de retención igual a 2 días. θ = V / Q; 2= v/600; V = 1200 m3 S H = 1200/4 = 300 m3 L = 17,4 m V final = 1211,04 m Cv=205 mg/m3d DBO Salida Laguna: 410*(1-0,56) = 180,4mg /L Alternativa A continuación se estudia una alternativa a la laguna anaerobia. Se tendrá en cuenta presupuesto de obra civil y porcentaje de eliminación de DBO. Tanque imhoff La capacidad máxima de diseño de los tanques imhoff es de 1000 habitantes equivalentes debido a limitaciones constructivas. Habría que considerar la implantación de 5 tanques en paralelo, puesto que tenemos 4100 habitantes equivalentes. Laguna de alta velocidad: Dividir laguna de 8.5x20.5 en 4 lagunas paralelas de 2x20 con relación 1/10 y con un volumen total de 8x20 =160m 2 x4= 640m 3 luego TRH = 640/600 =1.067 (0,7-1.2) C v = /640 =384 g DBO /m 3 d Rendimiento: DBO salida = 384/205 = 87,5% 2. Lecho bacteriano: V F =180,4 600/1000*0,4 = 270,6 m 3 TRH = (24*279,6)/600 = 11,19 h >> 2,5 h. Cumple los parámetros de diseño de la tabla 4.56 pag

8 Materiales plásticos permiten 0,4 kg DBO/m 3 día: Se elige una altura entre 4 y 5 m: h F = 4,5 m Recirculación: X = (600+X) 150 =>X=144 m 3 /día. Sabiendo la altura calculamos la superficie: Como es un relleno de material plástico usamos altura 4.5m 270,6/4.5 = 60,13 m 2 Para esta altura calculamos la carga máxima aceptada por el lecho: El siguiente paso se calcula la superficie máxima del lecho teniendo en cuenta la carga hidráulica máxima según su límite inferior de 0,8 m/h: X= ( ) / [24*60,13] => X = 0,51 m/h< 0,8m/h Luego no cumple la altura de 4.5 m cumple con el requisito de carga hidráulica. Para ello llegar a la carga hidráulica requerida: Opción 1 : Se mantiene la altura para una carga de 0,8m/h en contra de las indicaciones del CEDEX : 0,8 = ( )/ [24 (270 6 /h F )] =>h F =6,93 m = 7m. Supera en 2 m la altura máxima de diseño. Opción 2 : Se cambia la tasa de recirculación con el correspondiente aumento de coste de bombeo : Se parte de que el volumen calculado es 270,6 m 3 y buscamos cual deberá ser X de tal forma: 0,8 = (600 +X)/ [24 (270 6 /h F * )] (1) Condicionantes: I X = (600+X) Y(2) II.-4 <h F * <5m (3) III.- Y< 150 mg/l (4) Sustituyendo (2) en (1) se obtiene una ecuación con una incógnita que depende de dos valores que están en un rango definido, es decir un problema de optimización no lineal Y se resolverá por tanto con métodos gráficos usando criterios simples. La premisa y concepto general de trabajo es que el coste de inversión de la obra civil será inferior al coste de operación y mantenimiento en el uso de bomba de recirculación y por tanto se intentará para la altura máxima de 5 m obtener la recirculación mínima que garantiza una bomba de menor tamaño y por ende un coste de operación menor. 5

9 Caudal de Recirculacion (m3/día) mg/l DBO5 en el caudal de entrada al lecho bacteriano. Se admite como región admisible en la cual el caudal máximo admisible es igual al de entrada en la instalación. 640 Caudal de Recirculacion (m3/día) mg/l DBO5 en el caudal de entrada al lecho bacteriano. Ahora el problema se podría linealizar teniendo en cuenta el error ya que la curva tiene tendencia polinómica de orden 2 aun así para un estudio de ingeniería básica el método grafico es una buena aproximación. 6

10 Carga Hidráulica (m/h) 1 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0, Caudal de recirculacion m3/día Se puede apreciar que par aun lecho bacteriano de 5 m de altura se necesita un caudal de recirculación de 433,33 m 3 /día y tendría asociada una entrada al lecho de 115 mg DBO 5 /L En conclusión la carga hidráulica seria de 0, = 0,8 m/h. Para una fuerza de lavado de 6mm se desarrolla el cálculo de Rpm necesario para el motor. Modo de operación normal: 6mm = 0, /(4 n) = 33 vueltas por hora. Modo de operación de lavado: 60 mm = 3,33 vueltas por hora. Aire del lecho: Se recomienda un suministro de 18 m 3 /h por cada m 2. Luego: I = 18 54,12 = 964,16 Nm 3 /h 3. Decantador secundario: Calculo de la superficie: 0 9= ( ,33)/24 / S => S= 47,390 m 2 Al ser cilíndrico: 3,88 =3,9 m de diámetro. Como se exige un tiempo de retención hidráulica de al menos 2.5 h: V = ( ,33) 1/24 2,5 = 107,63m3. 7

11 Cálculos Totales: Total m 2 : ,13+47,39=261,52 m 2 Habitantes: Total m 2 /hab = 0,0637 m 2 /hab Capítulo 9. Orden de Prioridad. Memoria Pliego de condiciones Presupuesto Planos 8