Optimización del funcionamiento de BRM en EDAR de pequeñas poblaciones. Caso de estudio: EDAR de Aledo (Murcia)

Transcripción

1 Optimización del funcionamiento de BRM en EDAR de pequeñas poblaciones. Caso de estudio: EDAR de Aledo (Murcia) 28 de Mayo de 2015 Ignacio Pastor Carbonell

2 ÍNDICE DE CONTENIDOS 1 DESCRIPCIÓN DE LA EDAR 2 ESTUDIO: FASE I 3 ESTUDIO FASE II 4 ESTUDIO FASE III 5 OPTIMIZACIÓN DE LA INSTALACIÓN 6 CONCLUSIONES DE LA EXPERIENCIA

3 ÍNDICE DE CONTENIDOS 1 DESCRIPCIÓN DE LA EDAR 2 ESTUDIO: FASE I 3 ESTUDIO FASE II 4 ESTUDIO FASE III 5 OPTIMIZACIÓN DE LA INSTALACIÓN 6 CONCLUSIONES DE LA EXPERIENCIA

4 1.DESCRIPCIÓN DE LA EDAR ALEDO: Municipio 1053 Habitantes situado en el interior de la Región de Murcia (Sierra Espuña). Caudal Influente EDAR: 100 m 3 /día. En Marzo del 2008 se puso en marcha la nueva instalación municipal: - Membranas planas marca Kubota: ES200. Proceso de Ultrafiltración. - 4 módulos de 200 membranas x módulo. - Membranas en tanque externo. Impulsión desde reactor biológico y retorno por gravedad. - Caudal de trabajo 16 m 3 /h. - Flux de trabajo: 25 l/h m 2.

5 Singularidades de la EDAR: En cuanto a instalaciones I Tamizado 3 mm 1. DESCRIPCIÓN DE LA EDAR La soplante del desarenado en funcionamiento continuo. Sistema aireación mediante Aireadores Sumergidos y Agitación. Control mediante O 2

6 1. DESCRIPCIÓN DE LA EDAR Singularidades de la EDAR: En cuanto a instalaciones II Un solo tren de permeado. No hay sistema de deshidratación. Se espesa el fango previo a su retirada. NO FUNCIONA Válvula permeado. Impide trabajar por gravedad. Soplante de limpieza sin variador de velocidad. Instrumentación control : Sonda de Sólidos SS en el BRM y turbidez en agua efluente.

7 1.DESCRIPCIÓN DE LA EDAR Singularidades de la EDAR: En cuanto a cargas influentes Caudal constante excepto los meses de Agosto/septiembre: Verano + fiestas. Siempre en torno a 100 m 3 /día Nt en torno a 80 mg/l. DQO en torno a 1000 mg/l. Podemos considerar la EDAR como una gran planta piloto feb.-09 mar.-09 may.-09 jul.-09 ago.-09 oct.-09 dic.-09 ene.-10 mar.-10 may.-10 Caudal Nt DQO

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9 3.ESTUDIO FASE I Se purga hasta concentraciones bajas y se permite el ascenso continuo de los SS en el reactor biológico sin intervenir en el sistema, durante 5 ciclos:

10 3.ESTUDIO FASE I La siguiente figura muestra el primero de los ascensos registrados frente a la carga orgánica eliminada: Representando el ascenso frente a la carga de orgánica eliminada no se obtiene el resultado esperado, en ninguno de los cinco ascensos. Evolución esperada No se observa una relación definida entre concentración de sólidos en el reactor biológico y la producción de lodos del sistema. Ratio de producción de Biomasa: 500 gr MS/m 3 tratado

11 3.ESTUDIO FASE I Si representamos la variación de la Presión transmembrana frente a los cambios de sólidos suspendidos: Se observa como la evolución de la TPM varía independiente mente de los sólidos del sistema. Este resultado es el mismo que se obtuvo en el resto de ensayos. No se observa una variación apreciable en cambios bruscos de los Sólidos suspendidos del Sistema.

12 3.ESTUDIO FASE I Si representamos la variación de la Presión transmembrana frente a la temperatura del licor mezcla: La relación se hace muy evidente entre ambos parámetros. El aumento de temperatura disminuye la presión transmembrana y viceversa. Este mismo hecho sucede en el resto de experiencias. Se observa una variación de entre 5-6 mbar cada ºC de variación el proceso.

13 3.ESTUDIO FASE I Si representamos la variación de las horas de funcionamiento de los aireadores del sistema de aireación frente a los Sólidos Suspendidos del licor mezcla: Se observa que no existe una dependencia asociada al aumento de sólidos suspendidos. Sin embargo cuando se superan los mg/l del reactor biológico las horas de funcionamiento de los aireadores sumergidos se disparan.

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15 4.ESTUDIO FASE II Se opera la instalación en dos rangos de Sólidos Suspendidos durante 6 meses para calibrar su funcionamiento. Se descarta finalmente trabajar con un rango de Sólidos superior ( mg/l): De igual modo al estudio anterior, se trata de hacer relaciones entre ambas estadios.

16 4.ESTUDIO FASE II Analizando la relación entre los Sólidos suspendidos y la presión transmembrana: Se llega a la misma conclusión que en la fase del estudio 1: No se observa una relación entre Sólidos suspendidos en el reactor de BRM y presión transmembrana. A la misma conclusión se llega con respecto a la producción de fango y las horas de funcionamiento de los aireadores sumergidos.

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18 5.ESTUDIO FASE III Estudio energético de la instalación: Grandes consumidores de energía: -Soplantes Pretratamiento (12% del consumo total): Para evitar la entrada de grasas (24 h/d). -Sistema aireación / agitación reactor biológico (47 % del consumo total): Con el fin de airear el proceso y mantener en suspensión la Biomasa. Ratio eléctrico de la instalación 4,0 Kwh/m 3 tratado. -Soplante Membranas (27%): Limpieza de membranas, solo ON cuando permea, en OFF arranca en periodos de mantenimiento.

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20 6. OPTIMIZACIÓN DE LA INSTALACIÓN Optimización del funcionamiento de la EDAR: Entendida como medidas a adoptar para la reducción de los costes de explotación sin poner en riesgo las instalaciones ni la calidad del agua efluente. Hay que poner en una balanza Riesgos frente a costes. Nuevo concepto con el MBR: Integridad de las membranas. Con respecto a los costes de la EDAR: Los mayores costes lo representan: - Personal (30%) - Evacuación de Fangos (26%) - Energía (15%).

21 6. OPTIMIZACIÓN DE LA INSTALACIÓN Entonces Cómo operamos la planta? Como optimizamos la planta? Con respecto al PERSONAL (30% costes explotación) : Debido al tamaño de la EDAR disponer de un operario de explotación con Jornada intensiva ya supone el 30% de los costes de la EDAR. Pero sigue dejando gran cantidad de horas al día la planta desatendida ante una incidencia.por ello se valoraron varias propuestas: - Instalación de un sistema de aviso a móvil de alarmas: Supone gran número de incidencias con necesidad de atenderlas y personarse en la instalación. - Instalación de un sistema de aviso a móvil de alarmas + un telecontrol de la instalación desde Smartphone: El coste total de la instalación fue de 2.345

22 6. OPTIMIZACIÓN DE LA INSTALACIÓN Con respecto a la Evacuación de lodos (24% costes explotación) : - Los SS no afectan a la permeabilidad de las membranas (Dentro del rango estudiado). - Los SS no afectan a la producción de lodos (Dentro del rango estudiado). - La concentración no debe superar los mg/l en el reactor biológico por el aumento energético del sistema de aireación. - Calculamos que al trabajar con concentraciones mayores el número de cubas a evacuar es menor al estar más concentrado: SOLIDOS BAJOS m3 evacuados nº cubas dias cubas/dia /cuba /día / año , , ,46 Ahorro Anual /año SOLIDOS ALTOS m3 evacuados nº cubas dias cubas/dia /cuba /día / año , , ,94 Rango seleccionado (8-000 a mg/l)

23 6. OPTIMIZACIÓN DE LA INSTALACIÓN Con respecto a la ENERGÍA (15% costes explotación) : GRANDES CONSUMIDORES: Pretratamiento: - Se decide no temporizar la soplante de desarenado. BRM: - Se decide no disminuir del caudal de recirculación. - Se decide no variar la frecuencia de trabajo de soplante Limpieza. Reactor Biológico: - Se optimiza el funcionamiento de los agitadores. - Impulsión a BRM en Base a Periodos tarifarios. - Se sustituye el sistema de aireación: Por soplante y difusores. El nuevo ratio eléctrico de la instalación es de 2,5 Kwh/m 3 tratado. Ahorro Anual /año

24 6. OPTIMIZACIÓN DE LA INSTALACIÓN Con respecto a la Energía: Vista la gran dependencia entre temperatura y TPM se decide modificar el modo de trabajo de la bomba de permeado. Se deja de trabajar a Caudal constante y se trabaja a frecuencia de la bomba constante. De este modo la fuerza de aspiración será siempre la misma a lo largo del año, variando con ello el caudal instantáneo de permeado. De este modo en Invierno se permeará menos de 16 m 3 /h, lo que implica más horas de permeado y un mayor consumo energético, pero menos riesgos de colapso.

25 6. OPTIMIZACIÓN DE LA INSTALACIÓN Con respecto Mantenimiento: SOLUCIÓN DE INCIDENCIAS: FALLO VÁLVULA PERMEADO. FALLO VÁLVULA LIMPIEZA DIFUSORES Permeaba por gravedad (efecto Venturi) con la soplante de limpieza parada. Solucionado con un cambio del sistema de inversión de giro. Parte del reactor no estaba correctamente aireado. Solucionado mediante programación AIRE IMPULSÓN DESDE REACTOR BIOLÓGICO. Disminución de caudal y aumento de SS en BRM. Solucionado mediante Ventosa y alarma de caudal mínimo.

26 6. OPTIMIZACIÓN DE LA INSTALACIÓN Con respecto a Mantenimiento SOLUCIÓN DE INCIDENCIAS: ROTURA MANGUITO SOPLANTE (VALLDEMOSSA) El BRM queda trabajando sin limpieza. Produciendo el colapso total del sistema. Solución: Manómetro digital en colector aire limpieza VERTIDO GASOIL (PUIGPUNYENT) El BRM queda trabajando sin limpieza. Produciendo el colapso total del sistema. Solución: Sistema de detección de vertidos.

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28 7. CONCLUSIONES DE LA EXPERIENCIA 1) Aunque en un primer momento se planteó como un ensayo universal de esta tecnología en pequeñas poblaciones, se valoran los resultados como propios de la planta de Aledo, considerando como extrapolable tan solo el protocolo de análisis de la EDAR. 2) Durante el estudio no se ha observado una relación directa, dentro de los rangos estudiados, entre: - Sólidos Suspendidos y Producción de lodos. - Sólidos Suspendidos y PTM. 3) Durante el estudio Sí se ha observado una relación directa, dentro de los rangos estudiados, entre: - Sólidos suspendidos y necesidades de aireación a partir de mg/l. - Temperatura del licor mezcla y PTM. 4) Finalmente se selecciona el rango de trabajo de mg/l mg/l en el reactor biológico, que se ha mantenido durante los últimos 5 años: - Ratio eléctrico 2,5 Kwh/m 3 tratado grms/m 3 tratado de producción de lodos. - Limpieza de membranas cada 1 1,5 años. - Se han minimizado las incidencias. 5) Actualmente se está valorando un nuevo estudio de la EDAR relacionados con una revisión de las conclusiones extraídas y planteamiento de optimización también en el sistema de membranas (soplantes pretratamiento y limpieza).

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