ESQUEMA DE UNA EDAR PRETRATAMIENTOS

Transcripción

1 XXXII Curso sobre tratamiento de aguas residuales y explotación de estaciones depuradoras CEDEX. Noviembre de 2015 ESQUEMA DE UNA EDAR PRETRATAMIENTOS Enrique Ortega de Miguel Área de Tecnología del Agua Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX

2 ESQUEMA DE UNA EDAR

3 ESQUEMA DE UNA EDAR Primer objetivo de una EDAR: reducción de la contaminación de las aguas residuales hasta límites aceptables para el cauce receptor. Calidad exigida a los efluentes depurados Directiva 91/271/CEE Segundo objetivo: Tratar los fangos producidos, para conseguir un producto que cumpla con las condiciones exigidas según destino (vertedero, uso agrícola, compostaje, etc.) El diseño de la EDAR debe tener en cuenta globalmente: la depuración del agua residual, el tratamiento de los fangos producidos y la gestión posterior del sistema.

4 ESQUEMA DE UNA EDAR Agua Residual Bruta Pretratamiento Tratamiento primario Tratamiento secundario Tratamiento terciario Efluente depurado Sólidos Arenas Grasas Fangos primarios Espesamiento Espesamiento Fangos biológicos en exceso Fangos mixtos Recuperación energética del biogás Almacenamiento biogás (Caso de digestión anaerobia) Estabilización de fangos Acondicionamiento Deshidratación de fangos Disposición final de fangos

5 LÍNEA DE AGUA Procesos que pueden encontrarse en la línea de agua de una EDAR PRETRATAMIENTOS TRATAMIENTOS PRIMARIOS Desbaste / Desarenado.- Desengrasado Decantación Primaria / Tratamiento F/Q / Fosa séptica / Tanque Inhoff Procesos de Película Fija TRATAMIENTOS SECUNDARIOS Procesos de Fangos Activos Procesos extensivos o naturales Procesos Anaerobios Procesos Híbridos TRAT. SECUNDARIOS MAS RIGUROSOS TRATAMIENTOS TERCIARIOS Eliminación de N T / Eliminación de P T Eliminación de N T y P T Reducción de DBO 5 y SS Desinfección Reducción de sales

6 LÍNEA DE FANGOS Niveles de tratamiento y procesos mas importantes en línea de fangos ESPESAMIENTO ESTABILIZACIÓN ACONDICIONAMIENTO DEL FANGO DESHIDRATACIÓN DE FANGOS SECADO TÉRMICO TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS DISPOSICIÓN FINAL DEL FANGO Espesamiento por gravedad / Flotación / Tambores rotativos / Mesas espesadoras / Centrífugas Digestión Anaerobia (M / T) / Estabilización Aerobia (M /T ) / Estabilización Química (Cal) Químico / Térmico / Ultrasonidos Centrífugas / Filtros Banda / Filtros Prensa / Eras de Secado Secado térmico Incineración (Combustión completa) Vertedero / Uso Agrícola Directo / Compostaje / Utilización en obras públicas y cementeras Dificultad creciente para evacuar fangos en vertedero Priorización en Plan Nacional de Lodos: 1) su aplicación agrícola, 2) su reciclaje en otros usos y 3) su valorización energética.

7 OBRA DE LLEGADA Y PRETRATAMIENTO

8 OPERACIONES UNITARIAS Cauce Aliviadero y By-pass general OBRA DE LLEGADA PREDES- BASTE DESBASTE -Rejas -Tamiz BOMBEO DESARENADO DESENGRA- SADO Medida de caudal ASPECTOS A TENER EN CUENTA Problemas relacionados con la red de colectores. a) Vertidos incontrolados / Medida de ph b) Desprendimiento de gases (SH 2 ) / Producción de olores Cubrimiento del pretratamiento Extracción localizada y desodorización en torres de lavado: a) eliminación compuestos nitrogenados con ácido sulfúrico y ph 2-3; b) eliminación SH 2 con ClONa en medio alcalino (NaOH) y ph 9-10 Ubicación del bombeo

9 Edificio de pretratamiento y sistema de desodorización (EDAR Fuengirola)

10 PREDESBASTE Y DESBASTE

11 OBRA DE LLEGADA Vertedero y by-pass general de la EDAR Caudal de diseño de la EDAR: Q MAX en tiempo seco Caudal a tratar en tiempo de lluvia: Condiciones del organismo de cuenca en las autorizaciones de vertido (Medidas e instalaciones para regular los desbordamientos y episodios de lluvia) R.D. 1290/2012 establece criterios para tener en cuenta en las autorizaciones, sobre este tema redes separativas, dotación en vertederos de sistemas de eliminación de sólidos y flotantes, instalación de tanques de tormentas, etc.). El MAGRAMA no ha elaborado las NORMAS TECNICAS para diseño de instalaciones de gestión de lluvias. Utilización de coeficiente de dilución exigido para aliviar por el vertedero: agua residual + agua de lluvia (2-5) agua residual Sobredimensionamiento del pretratamiento (valores usuales: 3-5 veces el Q MEDIO )

12 OBRA DE LLEGADA Capacidad del sistema de by-pass Velocidad mínima en el sistema de desagüe: 0,8 m/s Compuerta motorizada a la salida de la obra de llegada Retornos procedentes de la línea de fangos (Incremento del 5% del Q y carga contaminante como agua bruta, excepto N T : +10%) Retornos procedentes de la línea de fangos en la obra de llegada Arqueta de toma de muestras del agua bruta (toma muestras automático) Sistema de drenaje

13 POZO DE GRUESOS Parámetros de Dimensionamiento Velocidad ascensional (V a ): 300 m 3 /m 2.h (a Q máx ) Profundidad mínima: 2 m Tiempo de retención (T r ): 0,5-1,0 min Reja de 100 mm de paso Velocidad máxima en reja: 1,5 m/s Cuchara hidráulica Polipasto o puente grúa

14 POZO DE GRUESOS Sistema de evacuación de escurridos de la cuchara

15 POZO DE GRUESOS Reja extraible mediante polipasto

16 DESBASTE a) Rejas b) Tamices

17 TIPO DE REJAS REJAS: Separación de sólidos por medio de barrotes Tipos de rejas en función de la separación entre barrotes TIPO DE REJA Luz entre barrotes Espesor barrotes Reja de gruesos mm mm Reja de finos 6-12 mm 6-12 mm Según el sistema de limpieza: - Reja de limpieza manual - Reja de limpieza automática

18 REJAS DE LIMPIEZA MANUAL Inclinación de barrotes: 60-80º

19 REJAS MECANIZADAS TIPO DE REJAS a) Reja curva b) Rejas rectas

20 REJAS MECANIZADAS Funcionamiento de la reja (secuencia) Automatismo: Por temporización y/o por diferencia de nivel Inclusión de limitados de par, para caso de sobrecarga

21 ASPECTOS RELACIONADOS CON EL DISEÑO Número de canales de desbaste.mínimo 2 Velocidad del agua en el canal: V a > 0,4 m/seg (a Q min ) V a : 0,6-1,0 m/seg (a Q max ) Velocidad de paso entre barrotes V < 1,0 m/seg (a Q medio ) V < 1,5 m/seg (a Q máx ) Colmatación diseño: 30% Anchura canal: 0,5-1,5 m (> 0,3 m en pequeñas poblaciones) Instalación de compuertas aguas arriba y aguas abajo Pérdida de carga: a) Rejas de grueso: 0,1-0,2 metros / b) Rejas de fino: 0,2-0,4 metros Material reja: acero inoxidable AISI-316 L

22 ASPECTOS RELACIONADOS CON EL DISEÑO V Q S E E e C S Q V E E e C Siendo: Q = Caudal de paso (m³/s) S = Sección del campo de reja (m²) para caudal Q V = Velocidad efectiva de paso para Q (m/s) E = Distancia entre barrotes e = Espesor de barrotes C = Coeficiente de atascamiento 1,3

23 TAMICES Tamizado: filtración sobre soporte delgado (barras, láminas, chapa perforada o malla fina) Paso: EDARs en general, de 3 6 mm; b) MBR, de 0,5-2 mm Rendimientos: Retención de SS: 15% Retención de DBO 5 : 10% Retención de arenas: 20-40% Material inoxidable: AISI-316l ó plástico

24 TAMICES ESTÁTICOS Inclinación: 65-45º Pérdida de carga: 2 m

25 TAMICES ROTATIVOS Pérdida de carga: 2 m

26 TAMICES DESLIZANTES Pérdida de carga: 0,1-0,4 m

27 TAMIZ DESLIZANTE Diente

28 TAMIZ DE PERFIL EN CUÑA, CON PRENSA DE RESIDUOS INTEGRADA Inclinación: 35º Pérdida de carga: 0,2-0,4 m

29 TAMIZ TIPO CUNA PARA PROCESOS BRM

30 VOLÚMEN DE RESIDUOS RETENIDOS EN EL DESBASTE El volumen de residuos depende de: La separación entre barrotes y pletinas El caudal de agua residual El tipo de red de colectores Las características de cada comunidad Volumen de residuos (valores tipo): Rejas gruesas: 2-5 litros/ habitante.año Rejas finas: 5-15 litros /habitante.año Tamices: litros /habitante.año

31 EVACUACIÓN DE LOS RESIDUOS RETENIDOS

32 EVACUACIÓN DE LOS RESIDUOS RETENIDOS Transportador de tornillo Presa de residuos

33 ASPECTOS RELACIONADOS CON LA OPERACIÓN 1. Olores - Gestión de residuos (frecuencia evacuación; prensa) - Gases producidos en la red (Confinamiento) 2. Atascos en las rejas - Atascos sin acumulación de arenas (elevada velocidad de paso) - Atascos con acumulación de arenas (arenas procedente de la red; baja velocidad de paso)

34 SISTEMA DE CUBRIMIENTO DE UNIDADES DE DESBASTE

35 CUBRIMIENTO DEL CONTENEDOR DE RESIDUOS

36 DESARENADO DESENGRASADO

37 FUNCIONAMIENTO DE UN DESARENADOR VELOCIDAD DE SEDIMENTACION Se toman como base los datos de sedimentación libre, para partículas granuladas no floculantes de densidad 2,65, diámetro 0,200 mm, temperatura el agua 15,5º C y una eliminación del 90%. Diámetro partículas eliminadas Velocidad sedimentación 0,150 mm m/h 0,200 mm m/h 0,250 mm m/h 0,300 mm m/h VELOCIDAD CRÍTICA DE BARRIDO Vc : 0,25 m/seg (en la práctica se adopta 0,3 m/seg

38 DESARENADOR ESTÁTICO (CANALES DESARENADORES) TIPOS DE FLUJO: Variable o constante Para mantener una velocidad constante se equipan con un vertedero de salida de ecuación lineal

39 DESARENADOR AIREADO Esquema de un desarenador aireado

40 DESARENADOR-DESENGRASADOR AIREADO Sección transversal típica de un desarenador-desengrasador

41 PARÁMETROS DE DISEÑO DE UN DESARENADOR-DESENGRASADOR RENDIMIENTOS A GARANTIZAR Eliminación de arenas 90% y de grasas 80% Sequedad de las arenas: 90% Materia orgánica en la arena: 5% PARÁMETROS CONSTRUCTIVOS Carga hidráulica máxima: 35 m 3 /m 2.h (a Q máximo ) Tiempo de retención hidráulica: min (a Q medio ) : 5-8 min (a Q máximo ) Velocidad horizontal mínima: 0,15 m/seg Relación longitud / anchura: 3:1 5:1 (valor típico 4:1) Profundidad: 2-5 metros Caudal de aire necesario: 5-8 m 3 /h por m 2 de superficie del desarenador

42 DISEÑO Cálculo de la superficie: C H = Q max ; S = Q max S C H Cálculo del volumen y profundidad V = Q max x T r ; h = V ; Tr = L S V c Siendo: C H : Carga hidráulica (m/h) Q max: Caudal máximo (m 3 /h) S: Superficie (m2) V c : Velocidad en el canal T r : Tiempo de retención (h) V: Volumen (m 3 ) h: Profundidad (m) L: Longitud (m)

43 DESARENADOR-DESENGRASADOR Bomba de extracción de arena y rasqueta superficial

44 ELIMINACIÓN DE GRASAS

45 Edificio de pretratamiento de la EDAR de Fuengirola (operación de desarenado-desengrasado)

46 VOLUMEN DE ARENA EXTRAIDA Aspectos que influyen en el volumen de arena extraída: El sistema de recogida (red unitaria o separativa) Estado de los colectores Condiciones climáticas Tipos de vertido Sistema de colectores Volumen de arenas extraídas Litros/ 100 m 3 agua residual Litros/habitante/año Unitario Separativo Diseño de los sistemas de extracción: - Red separativa: 5 litros / m 3 de agua residual - Red unitaria: 50 litros / m 3 de agua residual

47 VOLUMEN DE GRASAS EXTRAIDA En la operación de desengrasado se eliminan grasas, aceites, espumas y demás materias flotantes más ligeras que el agua La cantidad de grasas que entra a una EDAR es muy variable en función de los vertidos que se realizan a la red de colectores. Volumen de arenas extraídas Si no se dispone de datos reales, pueden adoptarse los siguientes valores: - Concentración: gramos / m3 - Reducción: 80% - Densidad: 0,9 T/m3

48 SISTEMAS DE SEPARACIÓN ARENA-AGUA Separación mecánica mediante tornillo de Arquímedes

49 SISTEMAS DE SEPARACIÓN ARENA-AGUA Separación de arenas mediante tornillo de Arquímedes

50 SISTEMAS DE SEPARACIÓN ARENA-AGUA Separación mediante clasificador alternativo de rastrillos

51 CONCENTRADOR DE GRASAS

52 ASPECTOS RELACIONADOS CON LA OPERACIÓN Olores (SH 2, CO, NH 3 ) - Producción de gases - Desodorización - Seguridad del personal - Vigilancia en continuo parámetros de seguridad en atmósfera - Intensificación limpiezas y recogida arenas y grasas Corrosiones Arenas con mucho contenido en volátiles - Insuficiente aireación Baja eliminación de arenas - Sobrecarga hidráulica Baja eliminación de grasas - Aireación en exceso

53 MEDICIÓN DE CAUDAL

54 MEDICIÓN DE CAUDAL Tipos: a) en canal abierto (flujo de lámina libre) ; b) en conducciones en carga Medición en canal abierto: - Mediante vertedero (perdida de carga importante) - Canal tipo Parshall - La medición de las variaciones de altura se realizan mediante sistema ultrasónico. Vertedero triangular Canal Parshall

55 CANAL PARSHALL 1 pulgada = 2,54 cm Dimensiones típicas de medidores Parshall de de W 3 y 9 pulgadas W W A B C D E F G 3 7,6 cm 46,6 45, ,9 38,1 15,2 30,5 9 22,9 88,0 86,4 38,0 57,5 61,0 61,0 45,7

56 MEDICIÓN DE CAUDAL Medición en conducciones en carga: - Mediante una reducción del diámetro de la tubería (pérdida de carga): Venturi o placas de orificio aguas poco cargadas de SS. - Medidor magnético No tiene pérdida de carga, ni le afectan los SS La medida de caudal será en continuo, con registrador y totalizador Tipo de medición más adecuada en función de su ubicación Medidor magnético de caudal

57 INCORPORACIÓN DE LÍQUIDOS PROCEDENTES DE FOSAS SÉPTICAS

58 INCORPORACIÓN DE LÍQUIDOS PROCEDENTES DE FOSAS SÉPTICAS Cargas típicas de líquidos procedentes de fosas sépticas Elemento Concentración (mg/l) Carga unitaria (kg/hab.día) Intervalo Valor típico Intervalo Valor típico DBO ,005-0,015 0,01 SS ,01-0,05 0,025 NTK P T Grasas

59 INCORPORACIÓN DE LÍQUIDOS PROCEDENTES DE FOSAS SÉPTICAS Lugar de incorporación de estos vertidos Operaciones necesarias: a) Zona de descarga (sistema de tamizado paso 3-6 mm) b) Tanque de almacenamiento y homogenización (con equipo de agitación, cubierto y desodorizado) c) Transporte a las instalaciones de la EDAR ZONA DE DESCARGA (Tamizado) TANQUE DE ALMACENAMIENTO BOMBEO A LA EDAR (Sistema de agitación)

60 GRACIAS POR SU ATENCIÓN