Documento técnico de la solución para la sustitución de la E.D.A.R existente de Vuelta Ostrera (Cantabria).

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1 Documento técnico de la solución para la sustitución de la E.D.A.R existente de Vuelta Ostrera (Cantabria). ANEJO Nº 4. DIMENSIONAMIENTO DE LOS PROCESOS (NOVIEMBRE 2017)

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3 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN DATOS DE PARTIDA Caracterización del efluente Caudales y población Contaminación Calidad exigida al efluente Vertido al mar mediante emisario submarino Vertido al interior de la ría ALTERNATIVAS PLANTEADAS Condiciones de diseño Punto de vertido Alternativas de tratamiento Tratamiento biológico en tiempo seco Fangos activos Biofiltros Tratamiento del exceso de agua en tiempo de lluvia Tratamiento de desinfección EDARS DESARROLLADAS EDARs con vertido a emisario Fangos activos Biofiltración EDARs con vertido al interior de la ría Fangos activos Biofiltración DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS QUE INTEGRAN LOS PROCESOS DE TRATAMIENTO Pretratamiento Decantación primaria lamelar Tratamiento secundario: biológico y clarificación Reactor fangos activos para vertido al mar Reactor fangos activos para vertido a la ría Reactor biofiltros para vertido al mar o vertido a ría Conclusiones Desinfección Tratamiento de fangos... 9 APÉNDICE Nº4.1. CÁLCULO DEL DIMENSIONAMIENTO DE LOS PROCESOS

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5 1. INTRODUCCIÓN En este Anejo se presenta y justifica el dimensionamiento de los procesos incluidos en las diferentes alternativas de la depuradora de aguas residuales de Vuelta Ostrera como parte del Documento Técnico de la solución para la sustitución de la E.D.A.R. de Vuelta Ostrera. Se presentan en primer lugar las hipótesis de trabajo empleadas para el diseño y los resultados a los que conducen. Se justifican las soluciones adoptadas según los requerimientos del medio y el resto de condicionantes del problema, y seguidamente se describen las líneas de tratamiento propuestas (agua, fango), cuyos cálculos se adjuntan en apartados posteriores. 2. DATOS DE PARTIDA 2.1 Caracterización del efluente La caracterización del influente a la EDAR es independiente de los diferentes puntos de vertido, de las diferentes variantes de proceso y de las diferentes ubicaciones de la EDAR. Como ya se ha indicado en el Anejo nº 1: Población y caudales, se consideran válidos los valores de diseño de población y caudales utilizados en el proyecto de la EDAR existente de Vuelta Ostrera, concluyéndose que estas previsiones se producirán en un horizonte más dilatado que el supuesto en el proyecto (2021), dado que no se están produciendo los crecimientos de población esperados. En consecuencia, se han adoptado para este estudio los mismos datos de población, caudal y contaminación de entrada Caudales y población La población y caudales se han tomado del proyecto de la EDAR actual, a la que se va a sustituir: Así, las poblaciones consideradas son: Población futura servida habitantes Población equivalente de diseño habitantes Por su parte, los caudales utilizados son: Diario m 3 /día Medio l/s m 3 /h Punta l/s m 3 /h Mínimo 243 l/s 875 m 3 /h Admisible en pretratamiento l/s m 3 /h Admisible en biológico l/s m 3 /h Contaminación Al igual que para los caudales, en la caracterización del influente a la EDAR se han tomado del proyecto de la EDAR actual, a la que se va a sustituir, considerándose la misma contaminación de entrada. Por lo que se refiere a la DBO 5 : Dotación 70 g/hab/día Concentración media 198 mg/l Carga diario promedio Kg/d Por lo que respecta a la Materia en suspensión (M.E.S.): Dotación Concentración media Carga diario promedio 90 g/hab/día 255 mg/l Kg/d 1

6 2.2 Calidad exigida al efluente La calidad del efluente de la EDAR futura del sistema de saneamiento del Saja-Besaya depende del punto final de vertido y, como ya se ha comentado, hay dos posibilidades, el vertido al mar mediante emisario submarino y el vertido al interior de la ría del Saja-Besaya. En cualquiera de los dos casos, de acuerdo al Real Decreto-Ley 11/1995, de 28 de diciembre, por el que se establecen las normas aplicables al tratamiento de las aguas residuales urbanas, la nueva EDAR debe aplicar a las aguas residuales que entren en la misma un tratamiento secundario o proceso equivalente, dado que el punto de vertido, ya sea vertido al mar mediante emisario submarino o vertido al interior de la ría del Saja-Besaya, se realiza en una zona que no está calificada como zona sensible ni como zona menos sensible, siendo por tanto, una zona normal Vertido al mar mediante emisario submarino El vertido al mar por emisario submarino estaba regulado por el Decreto 47/2009, de 4 de junio del Gobierno de Cantabria, por el que se aprueba el Reglamento de Vertidos desde Tierra al Litoral de la Comunidad Autónoma de Cantabria. La EDAR Vuelta Ostrera actual estaba dimensionada cumpliendo las limitaciones impuestas en dicho Decreto para el vertido al mar mediante emisario submarino. Así, los valores que se consideraron en su día en el diseño fueron: Reducción de la DBO 5 > 70% Reducción de SS > 90% ph Concentración DBO 5 salida < 59,40 mg/l Concentración SS de salida < 63,75 mg/l Sequedad del fango deshidratado > 25% Dado que en la actualidad el litoral de la costa de Cantabria está declarado como zona normal, el cumplimiento de la Directiva 91/271 /CEE obliga a que la planta tenga un tratamiento biológico completo por lo que debe descartarse plantear alternativas de alta carga con el mismo proceso de tratamiento que el que dispone la EDAR actual, con independencia de su validez ambiental. Por tanto, en este caso se plantea necesario un tratamiento biológico de fangos activos para la eliminación de materia orgánica por debajo de 25 mg/l sin necesidad de nitrificar el efluente, seguido de una decantación secundaria para lograr una concentración de sólidos en el vertido inferior a 35 mg/l y cumplir de esta manera la Directiva. Indicar además que en lo que respecta a este tratamiento secundario, el Real Decreto 509/1996, de 15 de marzo, por el que se establecen las normas aplicables al tratamiento de las aguas residuales urbanas, indica en su Artículo 5 que los vertidos procedentes de las instalaciones de tratamiento secundario o de un proceso equivalente, deberán cumplir máximo de 35 mg/l en sólidos en suspensión, 25 mg/l de demanda bioquímica de oxígeno, DBO 5, y 125 mg/l de demanda química de oxígeno, DQO Vertido al interior de la ría En las simulaciones incluidas en el Anejo nº2 Estudio del nivel de depuración de las alternativas para sustitución de la EDAR Vuelta Ostrera en función de la capacidad de la ría de Suances de asumir vertidos, se ha comprobado que el vertido interior a la ría del Saja-Besaya debe ser de mayor calidad que el vertido al mar mediante emisario, es decir, además de las exigencias anteriores se precisa la reducción de nitrógeno y por tanto la nitrificación del efluente, además de su desinfección para poder mantener la calidad exigible en las playas de Suances y en la ría del Saja-Besaya en todos los puntos y en todo momento. En dichas simulaciones se han considerado dos tipos de vertido diferentes, el vertido tras el tratamiento secundario, que se produce tanto en tiempo seco como en tiempo de lluvia y el alivio del exceso de agua que llega a la EDAR en tiempo de lluvia y que se vierte tras un tratamiento primario. Por lo que respecta al tratamiento secundario, el Real Decreto 509/1996, de 15 de marzo, de desarrollo del Real Decreto-Ley 11/1995, de 28 de diciembre, por el que se establecen las normas aplicables al tratamiento de las aguas residuales urbanas, indica en su Artículo 5 Requisitos de los vertidos procedentes de las instalaciones de tratamiento secundario, que los vertidos procedentes de las instalaciones de tratamiento secundario o de un proceso equivalente, deberán cumplir los requisitos que figuran en el cuadro 1 del anexo I de ese Real Decreto, que limita los vertidos a un máximo de 35 mg/l en sólidos en suspensión, 25 mg/l de demanda bioquímica de oxígeno, DBO 5, y 125 mg/l de demanda química de oxígeno, DQO. En los puntos de vertido V-3, V-4 y V-5, las simulaciones realizadas en el Anejo nº 2 han demostrado que no es posible cumplir los criterios de calidad, ni siquiera con 10 mg/l de DBO 5 y 1 mg/l de NH 4, la cual se considera la mejor calidad de efluente tecnológicamente posible. En los puntos de vertido V-1 y V-2, sin embargo, los criterios de calidad se cumplen holgadamente, tanto para un efluente de 10 mg/l de DBO 5 y 1 mg/l de NH 4, como para un tratamiento menos exigente de 25 mg/l de DBO 5 y 2 mg/l de NH 4. Por tanto, los valores que definen el vertido tras el tratamiento biológico de la EDAR en los puntos V-1 y V-2 de la ría son: Caudal máximo de tratamiento biológico m 3 /h Caudal medio de tratamiento biológico m 3 /h Reducción de DBO 5 > 89% Reducción de S.S. > 88% Concentración de DBO 5 en la salida < 25 mg/l Concentración S.S. en la salida < 35 mg/l Concentración de NH 4 en la salida < 2 mg/l Reducción bacteriológica > 99,9975% UFC en la salida < 250 UFC/100 ml Por lo que respecta al vertido del exceso de agua en tiempo de lluvia, en las simulaciones realizadas se han utilizado los siguientes parámetros, habiéndose comprobado que con esos valores se cumplen los objetivos de calidad en la ría: Caudal máximo de vertido del exceso de agua en tiempo de lluvia 7193 m 3 /h Reducción de la DBO 5 > 50% Reducción de S.S. > 75% Concentración de DBO5 en la salida < 119 mg/l Concentración de S.S. en la salida < 76 mg/l Reducción bacteriológica > 99% UFC en la salida < UFC/100 ml No obstante, por seguridad, ante eventos de tormenta en temporada de baños, se adoptará también en tiempo de lluvia una UFC en la salida<250 UFC/100 ml, ya que al prescindirse de la alta carga se puede conseguir un efluente con mayor transmitancia, lo que beneficia el rendimiento del proceso UVA. En función de estos caudales y concentraciones de los contaminantes, tanto para vertidos en el interior de la ría como al mar mediante emisario, se ha diseñado los diferentes procesos. Respecto al posible impacto de las instalaciones, se ha considerado para todas las soluciones la adopción de medidas correctoras, como sistemas de desodorización y control de ruidos mediante cabinas para soplantes, alojamiento de maquinaria en edificios, etc. 2

7 3. ALTERNATIVAS PLANTEADAS 3.1 Condiciones de diseño Los condicionantes del diseño para el presente documento técnico se resumen a continuación para los dos escenarios principales, el vertido al mar o el vertido al interior de la Ría: Comunes: - Superficie escasa. - Estabilización del fango producido en la propia EDAR. - Obtención de un fango con sequedad alta. Vertido al mar: - Necesidad de emisario. - No es suficiente con un tratamiento biológico de alta carga. - El alivio del tratamiento de tormentas y el efluente del tratamiento biológico se envían al emisario. - No es necesario desinfectar el vertido. Vertido al interior de la ría del Saja-Besaya: - Necesidad de obtener buena nitrificación en el tratamiento biológico y una desnitrificación parcial para evitar problemas de decantabilidad en los decantadores secundarios. - Desinfección del efluente del tratamiento biológico para evitar la contaminación bacteriológica en las playas cercanas. - Realización de un tratamiento primario completo con físico-químico del exceso de agua en tiempo de lluvia con altas reducciones de contaminantes para poder realizar una desinfección del efluente en el caso de vertido a la Ría. 3.2 Punto de vertido Como ya se ha dicho, los estudios previos realizados antes de la construcción de la EDAR actual ya demostraron la viabilidad del vertido directo al mar con emisario tras un tratamiento biológico, que cumplía sin problemas con las condiciones ambientales requeridas. Con posterioridad se ha analizado la posibilidad de vertido al interior de la ría del Saja-Besaya, simulando dicho vertido en los diferentes puntos previstos, que cubren todas las zonas de la ría, habiéndose deducido que solo los dos puntos de vertido más cercanos al mar, V-1 y V-2, permiten cumplir con las condiciones exigibles para un buen nivel de oxígeno disuelto en la ría, mientras que los puntos más alejados del mar no permiten alcanzar los valores requeridos, incluso para tratamientos muy intensos del agua residual. Por su parte, por lo que hace referencia a la contaminación bacteriológica en la zona de baños, cuanto más cerca del mar se produzca el vertido, hay mayor necesidad de tratamiento bacteriológico. Como sólo es posible verter en V-1 y en V-2, será preciso un mayor tratamiento bacteriológico en la EDAR, habiéndose comprobado que con una desinfección intensa, tanto del efluente del tratamiento biológico como del efluente del tratamiento de las aguas de tormentas se consigue que se cumpla con la normativa vigente de aguas de baño 3.3 Alternativas de tratamiento Se plantean diferentes alternativas de tratamiento que sean capaces de cumplir con los objetivos de vertido fijados. Por un lado, hay que analizar el tratamiento tanto para el caudal en tiempo seco como para los excesos de caudal que se producen en tiempo de lluvia. Por otro lado, dado que existen diferentes puntos de vertido con diferentes requerimientos, como son el vertido al mar mediante emisario y el vertido a la ría, habrá que analizar un tratamiento diferente para cada uno de ellos. Así, para el exceso de caudal que se producen en tiempo de lluvia, en función del punto de vertido, vertido a la ría o al mar, se realizan tratamientos más o menos exigentes que implican la necesidad de dosificar reactivos en el tratamiento primario o no y de desinfectar antes de verter o no. Así, en el vertido a la ría será necesario desinfectar (hasta alcanzar una concentración en el vertido de 250 UFC/100 ml), lo que implica también la necesidad de dosificar reactivos para alcanzar una mayor eliminación de sólidos en suspensión (reducción del 75%), mientras que en el vertido a emisario no es necesaria la desinfección y, por tanto, se podrá evitar la dosificación de reactivos al ser menores las exigencias. Asimismo, en el caso del vertido a la ría no se considera la posibilidad de acumular el agua en tanques de tormenta y posteriormente, cuando deja de llover, someterla al tratamiento biológico, ya que la disposición de una decantación lamelar permite reducir superficie y aprovecharla para poder implantar decantadores secundarios circulares. Se descarta la posibilidad de utilización decantadores rectangulares por la mala experiencia que se ha tenido en la explotación de la planta actual con los equipos de barrido de fangos. Por su parte, para el caudal en tiempo seco, dependiendo de que el punto de vertido esté en el mar o en el interior de la ría, serán necesarios tratamientos menos exigentes en cuanto a la eliminación de amonio y sin desinfección o de más complejidad y con desinfección (2 mg/l amonio, NH4, y 250 UFC/100 ml en vertido) respectivamente Tratamiento biológico en tiempo seco Se consideran dos tipos de tratamiento biológico, los que tienen por destino el vertido al mar y los que tienen como destino el vertido interior a la ría. Los tratamientos biológicos con vertido al mar por emisario submarino son menos exigentes y no requieren la nitrificación del efluente, con lo que se puede conseguir alcanzar los objetivos de vertido. Por tanto, un tratamiento de fangos activos convencional sin nitrificación-desnitrificación sirve para cumplir os objetivos de vertido al mar. Por su parte, el tratamiento biológico para el vertido en el interior de la ría del Saja-Besaya necesita, además, según los resultados de las simulaciones, nitrificar casi totalmente hasta obtener valores de salida de la EDAR de 2 mg/l de NH 4. Al ser estos valores de vertido en el interior de la ría más o menos comunes para cualquier depuradora, diversos tratamientos biológicos pueden conseguir estos resultados. Además, una mayoría de los tratamientos convencionales consigue nitrificar hasta reducir la concentración a 2 mg/l de NH 4, valor requerido en las simulaciones. Se ha considerado un tratamiento de fangos activos convencional con nitrificación-desnitrificación parcial y luego otros tratamientos que suponen una disminución de la superficie a ocupar, en concreto procesos de biofiltración. Se ha optado también de este último tipo de tratamientos ya que puede haber problemas de espacio en las ubicaciones seleccionadas. Además, se puede contar con la ventaja adicional de en lo posible lograr una mejor calidad del vertido a la ría, con procesos que limitan el vertido de sólidos. Por tanto, como premisa si el espacio disponible en la ubicación seleccionada es una condición limitante para la implantación de la EDAR, si se emplearán tecnologías de depuración más compactas, evitando el descarte de la ubicación, y dentro de estas se ha seleccionado la biofiltración. Para la implantación de la EDAR con este tipo de proceso biológico se necesita una superficie de unos m2, lo que significa una reducción de la superficie necesaria respecto a las soluciones de fangos activos del orden del 30%. Esta solución se ha elegido frente a la solución de membranas ya que en el DOCUMENTO INICIAL en su análisis de alternativas siempre salía mejor valorada la alternativa con biofiltros frente a las membranas, penalizadas por su mayor coste tanto 3

8 de implantación como de mantenimiento y explotación. Existen además referencias recientes de plantas en ejecución en las que se tomó la misma decisión, como es el caso de la EDAR de Lagares en Vigo. A continuación, se desarrollan brevemente en qué consisten algunos de los procesos de tratamiento alternativos para la EDAR, teniendo en cuenta los condicionantes de diseño planteados, las características del agua bruta y los objetivos de calidad del efluente a alcanzar Fangos activos La configuración de la Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) con decantación primaria y proceso de fangos activos con decantación secundaria, es la solución clásica para los objetivos de calidad planteados. Además, aunque es necesario conseguir una completa nitrificación en el caso de vertido a la ría, ésta se consigue de manera habitual en estas instalaciones. Con esta configuración clásica, el espacio necesario es relativamente amplio, pero, dadas las características de alguna de las ubicaciones consideradas, se puede requerir una mínima utilización de espacio, por lo cual, se plantea definitivamente la utilización decantadores lamelares como alternativa a los decantadores primarios circulares o rectangulares convencionales. En el caso de la decantación secundaria se plantean los clásicos decantadores secundarios circulares (no se considera la decantación secundaria lamelar). Otra posibilidad es la utilización de reactivos en la decantación primaria para mejorar el efluente en caso de lluvia empleando reactivos en la decantación lamelar. En cuanto a la garantía de calidad del efluente, este proceso tiene los posibles problemas de sedimentabilidad de la biomasa en los decantadores secundarios, que normalmente, con un buen diseño, suelen solucionarse Tratamiento del exceso de agua en tiempo de lluvia Para el tratamiento del exceso de agua en tiempo de lluvia se propone un pretratamiento inicial, incluyendo un desbaste de finos con desarenado y desengrasado, seguido de un tratamiento de decantación primaria del tipo lamelar. En el caso de vertido al mar, la decantación primaria será lamelar sin reactivos, dada la escasez de espacio. En el caso de vertido a ría, se plantea una decantación lamelar con reactivos (físico-químico) por las ventajas que conlleva en reducción de espacio, rendimiento y eficacia, frente a otro tipo de proceso o estrategias de laminación del caudal en tanques de tormenta Tratamiento de desinfección El tratamiento de desinfección (reducción de la contaminación bacteriológica) sólo es necesario en el caso de vertido a la ría. En el vertido al mar mediante emisario no es necesario el tratamiento de desinfección porque la propia autodepuración del mar, en función de los puntos en los que se instala la salida de los posibles emisarios, evita que pueda haber contaminación bacteriológica en las playas de Suances y próximas. Ver anejo 3 Estudio ambiental del emisario submarino. En el caso de vertido al interior de la ría del Saja Besaya, es necesario desinfectar tanto el exceso de agua en tiempo de lluvia tratado como el efluente del tratamiento biológico de la EDAR y por seguridad para la temporada de baños, se adopta una calidad mínima de salida de 250 UFC/100 ml tanto en tiempo seco como en tiempo de lluvia Biofiltros Los biofiltros exigen un buen pretratamiento (tamizado) y tratamiento primario, con el fin de reducir el tipo y concentración de sólidos suspendidos que acceden a los reactores biológicos. Ello puede conllevar la adopción de un tratamiento físico-químico como tratamiento primario, con el necesario uso de reactivos químicos, por lo que se adaptan mejor los decantadores especiales, como es el caso de la decantación lamelar, de menor superficie de implantación. La gran ventaja es la reducción de espacio debida a la eliminación de la decantación secundaria, al usar la misma cuba donde se ubica el proceso biológico (filtro) como sistema de separación sólido-líquido. Además, el reactor biológico, el biofiltro, dada su alta superficie específica, es capaz de mantener una altísima concentración de biomasa activa, lo que hace que su volumen pueda ser muy pequeño en comparación con los procesos de fangos activos, es decir, son reactores biológicos muy compactos. El inconveniente de este sistema es que para eliminar nitrógeno, son necesarias dos o más etapas de biofiltros en serie, y como la pérdida de carga a través de los mismos es importante, es precisa la instalación de bombeos intermedios. En este caso no es necesaria la desnitrificación, aunque se ha estudiado la posibilidad de desnitrificar y, pese al mayor coste energético en el bombeo, tiene la ventaja de poder desnitrificar con el mismo número y tamaño de celdas del reactor biológico y con un menor aporte de oxígeno, por el oxígeno recuperado en la desnitrificación. Por otra parte, el necesario control del crecimiento de la bio-película en los granos del biofiltro, obliga a intensos lavados con agua y aire que imponen un sistema más complejo que los procesos convencionales de fangos activos. Otra ventaja de este proceso es la eliminación de la decantación secundaria convencional, con sus posibles problemas de sedimentabilidad, que se sustituye por una decantación lamelar que se aplica únicamente al agua de lavado de los biofiltros. 4

9 4. EDARS DESARROLLADAS De todos los tratamientos considerados, se han desarrollado los que mejor se adaptan a las necesidades de los emplazamientos a nivel de diseño dimensional del proceso. Los tratamientos desarrollados se han implantado en los diferentes emplazamientos con sus dimensiones reales. 4.1 EDARs con vertido a emisario Fangos activos Se ha desarrollado una única EDAR, que es la solución consistente en un tratamiento biológico de fangos activos sin necesidad de nitrificar el efluente, por ser la solución de menor coste de funcionamiento y la más sencilla en manejo y explotación de la planta y que mejor se adapta al vertido al mar con emisario. La reducción de SS y DBO 5 necesarias se consiguen sin gasto de reactivos químicos y con un consumo eléctrico razonable. El reactor biológico es de menor volumen. Se dispone de una decantación primaria lamelar sin reactivos, diseñada para el caudal de tiempo de lluvia y una decantación secundaria, previa al vertido, para recuperar los fangos activos del reactor biológico. Por tanto, la línea de tratamiento se compone de: Pretratamiento: desbaste de gruesos/ tamizado de finos/ desarenado-desengrasado. Decantación primaria lamelar sin reactivos. Reactor biológico de fangos activos. Decantación secundaria en decantadores circulares Biofiltración En el caso de no disponer espacio suficiente en la ubicación para desarrollar el proceso anterior, se recurre al empleo de la tecnología de biofiltración. Es el caso de las ubicaciones U2-Vuelta Ostrera-2 y U10 La Tablía. Una ventaja del tratamiento por biofiltración es que el agua tratada pasa siempre un filtro formado por un relleno con un paso muy pequeño, lo que supone una menor concentración de sólidos en el vertido. Esta baja concentración de sólidos da una mayor garantía de calidad del vertido que la decantación secundaria convencional. Además, en el supuesto de un fallo en la EDAR, el vertido será de mejor calidad que en una decantación convencional. Asimismo, con la biofiltración no se puede producir el fenómeno de bulking filamentoso, tan típico de algunas instalaciones de fangos activos (cuando se produce el bulking los fangos en lugar de precipitar, flotan, con lo que se vierte una gran cantidad de sólidos y, por tanto, de DBO 5, lo que supondría un grave problema de calidad en la ría, afectando a los niveles de oxígeno disuelto). Otra ventaja adicional de la biofiltración es que, una vez realizado el análisis para este caso concreto, se puede conseguir, con la misma ocupación de superficie y el mismo número de celdas, no sólo la nitrificación, sino también la desnitrificación casi completa del vertido, siendo necesario añadir únicamente un tanque y un bombeo intermedio. Además, añadiendo una precipitación del fósforo en una decantación lamelar tras la biofiltración, se evitaría posibles problemas de proliferación de algas por vertido de nutrientes (N y P). En cualquier caso, como dicha desnitrificación ni la eliminación de fósforo no son necesarias, no se han incluido en esta alternativa. La línea de tratamiento propuesta es: Pretratamiento: desbaste de gruesos / tamizado de finos / desarenado-desengrasado. Decantación primaria lamelar sin reactivos. Reactor biológico por biofiltración. Decantación secundaria lamelar para el agua de lavado de los biofiltros. 4.2 EDARs con vertido al interior de la ría Fangos activos Dentro de los tratamientos con vertido final a la ría, es el tratamiento más conocido para operar y consiste en un tratamiento convencional de fangos activos con decantación primaria previa y decantación secundaria posterior. Con el objetivo de ahorrar superficie, la decantación primaria será lamelar y no se incluyen tanques de tormentas. La decantación primaria en tiempo seco es una decantación lamelar sin reactivos. El agua tras la decantación primaria pasa al reactor biológico de fangos activos convencional, para seguir a continuación con una decantación secundaria circular. El exceso de agua en tiempo de lluvia, que no se vierte inicialmente a la ría, se decanta con empleo de reactivos químicos en la decantación primaria con el fin de eliminar el 75% de SS y para que la menor cantidad de sólidos permita la desinfección por ultravioleta con un consumo energético razonable para salir de la EDAR tratada mediante desinfección. Tras la decantación primaria, y el alivio al río del exceso de agua en tiempo de lluvia decantado y desinfectado, el reactor biológico es un reactor de fangos activos convencional con nitrificación prácticamente completa y desnitrificación parcial, seguido de decantación secundaria y un terciario consistente en desinfección por ultravioleta. La línea de tratamiento en este caso es: Pretratamiento: desbaste de gruesos / tamizado de finos / desarenado-desengrasado. Decantación primaria lamelar con reactivos para el caudal de tiempo de lluvia. Reactor biológico convencional de fangos activos con nitrificación-desnitrificación parcial Decantación secundaria en decantadores circulares. Desinfección por ultravioleta previa al vertido a la ría Biofiltración Al igual que en el caso de vertido mediante emisario, en el caso de no disponer de espacio suficiente en la ubicación para desarrollar el proceso anterior, se recurre al empleo de la tecnología de biofiltración. Es el caso de las ubicaciones U2-Vuelta Ostrera-2 y U10 La Tablía. La ventaja adicional de la biofiltración, en este caso, es que se puede conseguir con la misma ocupación de superficie y el mismo número de celdas, no sólo la nitrificación, sino también la desnitrificación casi completa del vertido, siendo necesario añadir únicamente un tanque y un bombeo intermedio. Además, añadiendo una precipitación del fósforo en una decantación lamelar tras la biofiltración, se evitaría posibles problemas de proliferación de algas por vertido de nutrientes (N y P). En cualquier caso, como dicha desnitrificación y la eliminación de fósforo no son necesarias, solo se contempla en este caso que se pueda nitrificar casi completamente el efluente. 5

10 La línea de tratamiento propuesta es: Pretratamiento: desbaste de gruesos / tamizado de finos / desarenado-desengrasado. Decantación primaria lamelar con reactivos para el caudal de tiempo de lluvia. Reactor biológico por biofiltración con nitrificación. Decantación secundaria lamelar para el agua de lavado de los biofiltros. Desinfección por ultravioleta previa al vertido a la ría. 5. DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS QUE INTEGRAN LOS PROCESOS DE TRATAMIENTO En este apartado se van a describir someramente los elementos que integran los diferentes procesos de tratamiento propuestos. Hay diversos elementos que son comunes a varios procesos de tratamiento. A continuación, se indican para que procesos de tratamiento son aplicables los elementos descritos. En tabla se resumen los elementos que integran los procesos de tratamiento. ALTERNATIVAS PARA LA SUSTITUCIÓN DE LA EDAR DE VUELTA OSTRERA ELEMENTOS DEL TRATAMIENTO DE LA EDAR BOMBEO DE AGUA BRUTA Bombeo de agua bruta PRETRATAMIENTO Desbaste fino Desarenado desengrasado TRATAMIENTO PRIMARIO Decantación lamelar sin reactivos Decantación lamelar con reactivos TRATAMIENTO SECUNDARIO Fangos activos sin nitrificación Fangos activos con nitrificación completa y desnitrificación parcial Biofiltración sin nitrificación Biofiltración con nitrificación completa Decantación secundaria DESINFECCIÓN Tratamiento ultravioleta agua de servicios Tratamiento ultravioleta efluente completo VERTIDO DE AGUA TRATADA Con emisario submarino al mar/ (+)emisario corto Con emisario terrestre a estuario(punto V1 ó V2) ESPESAMIENTO Espesamiento por gravedad fango primario Espesamiento por flotación fango biológico Espesamiento por medios mecánicos DIGESTIÓN ANAERÓBICA Digestores Almacenamiento de biogas de digestión DESHIDRATACIÓN Centrifugas ALMACENAMIENTO Tolvas RECUPERACIÓN DE ENERGIA Motogeneradores de biogás de digestión U1 CUCHIA U1 CUCHIA U2 OSTRERA U2 OSTRERA U4 ISLA SOLVAY U4 ISLA SOLVAY UBICACIÓN SELECCIONADA U7 CUDON U7 CUDON U8 RIAÑO/SNIA CE U8 RIAÑO/SNI ACE U9 BORROÑAL U9 BORROÑAL U10 LA TABLIA U10 LA TABLIA (+) LINEA DE FANGOS LINEAE DE AGUA 6

11 5.1 Pretratamiento El pretratamiento es común para todos los procesos de tratamiento. Además, la totalidad del caudal de entrada a la EDAR, tanto en tiempo seco como en lluvia, tiene el mismo pretratamiento. Dicho pretratamiento consiste en una primera cámara de llegada y baipás, con aliviadero de emergencia y baipás completo de la instalación, seguido de una posterior elevación con bombas sumergibles, tras la cual se sitúa un desbaste de sólidos finos y un desarenado-desengrase final. La llegada al pretratamiento se produce mediante un colector por gravedad, salvo en las alternativas U7-Cudón y U9-Borroñal en las que las aguas llegan bombeadas. Los caudales de llegada son los siguientes: Medio en tiempo seco l/s m 3 /h Punta en tiempo seco l/s m 3 /h Punta en tiempo de lluvia l/s m 3 /h El aliviadero de seguridad se produce a través un vertedero de labio fijo de 6 metros de longitud, en el que cuando vierte el caudal máximo de m 3 /h, la altura de la lámina de vertido alcanza los 48 centímetros. Existe un baipás completo de la instalación, con compuertas de 1,60 metros por 1,60 metros. Este baipás tiene sentido principalmente en los casos de vertido al mar mediante emisario, mientras que en los casos de vertido a la ría, sólo se utilizará en situaciones de emergencia muy grave, por las implicaciones que supondría su utilización para la calidad del agua en la ría. Desde un pozo de bombeo de agua bruta, de dimensiones 10,5 metros de longitud y 8,5 metros de anchura, se eleva el agua hasta el tratamiento de finos, mediante 2 bombas de m 3 /h y 4 bombas de m 3 /h. El desbaste de sólidos finos consiste en 4 canales+ 1 reserva, de 1,5 metros de ancho con tamices auto-limpiables de escalera, de 3 milímetros de paso, que retiene los sólidos de más de 3 milímetros. Los canales de desbaste se aíslan por medio de compuertas motorizadas. Tras el desbaste de finos, el agua continúa siendo pretratada en 4 desarenadores-desengrasadores de 25 metros de longitud, 3,45 metros de altura hasta vertedero y 5,4 metros de anchura, de los cuales 3,6 metros corresponden al desarenado y 1,8 metros son para el desengrasado, siendo la superficie unitaria de desarenado de 90 m 2 y la superficie unitaria de desengrasado de 45 m 2. Cada desarenador-desengrasador tiene una superficie transversal de m 2. Las arenas en cada desarenador se extraen por medio de bombas centrifugas verticales de 75 m 3 /h situadas sobre el puente rodante. La aireación se produce por medio de 480 difusores de burbuja gruesa (120 por tanque) que toman el aire de 2+1 soplantes de Nm 3 /h de caudal de aire unitario. Por medio de 1 clasificador de arena de tipo tornillo de 300 m 3 /h se extraen las arenas y se llevan a contenedor. Por su parte, 1 separador de grasas de 30 m 3 /h extrae las grasas y se conducen a contenedor. 5.2 Decantación primaria lamelar Se consideran 4 decantadores lamelares con 12,0 m/h sobre superficie lamelar para caudal punta en tiempo seco y 16,0 m/h sobre superficie lamelar para caudal en tiempo de lluvia. Los decantadores adoptados serán de 16 m de diámetro de rasqueta (superficie de decantación unitaria 256 m2) y altura en el vertedero de 5.25 m. En el caso de vertido a ría, cuando el caudal de entrada supera la capacidad del reactor biológico y para que la reducción de los sólidos sea del 75% se dosifican reactivos. Se dosifica cloruro de hierro y poli. Para ello, previamente a los decantadores lamelares se disponen cámaras de floculación en cada decantador con más de 15 minutos de tiempo de retención para una correcta floculación. 5.3 Tratamiento secundario: biológico y clarificación Se han desarrollado cuatro tipos de reactor biológico, dos para el vertido al mar mediante emisario submarino y dos para el vertido en el interior de la ría. En los tipos de reactor biológico analizados para el vertido en el interior de la ría, se ha intentado limitar al máximo la ocupación de espacio, dada su escasez en algunos emplazamientos, así como dar la mayor garantía de tratamiento en el supuesto de mal funcionamiento de la instalación, con el fin de conseguir una mayor seguridad en el vertido, aspectos con menor trascendencia en el caso de vertido al mar, debido, por un lado, al menor grado de depuración necesario, lo que supone un menor tamaño, y por otro lado, a que el vertido en el mar en el supuesto de mal funcionamiento de la instalación es menos peligroso. Así, se ha considerado que, en caso de mal funcionamiento de la EDAR, ya sea por causas internas, como una mala gestión o explotación, la rotura de equipos, o el mal mantenimiento, ya sea por causas externas, como la llegada de vertidos incontrolados que afecten a la biología interna del reactor biológico, se deben limitar al máximo los efectos que produzca el vertido al interior de la ría. A este respecto cabe señalar, que si bien los fallos internos se puede suponer que se van a minimizar en lo posible, respecto a los vertidos incontrolados, como su nombre indica, no se pueden controlar. Por tanto, se han estudiado diversos tipos de reactores biológicos, todos cumpliendo con la calidad requerida en el vertido, pero que puedan disponer de un plus en caso de mal funcionamiento. En primer lugar, se ha partido de un reactor convencional de fangos activos, que no tiene esta ventaja, pero el siguiente tipo de reactor considerado ha sido mediante biofiltros, que eliminan al menos una gran parte de los sólidos en el paso del agua, aunque no funcione la biología en su interior. En cualquiera de los casos, si se produjese una alta mortandad de la biología del reactor, la concentración de la contaminación orgánica disuelta se elevará por encima de los límites admisibles, manteniéndose en esta situación hasta recuperar de nuevo la biología en el reactor (pueden pasar semanas), y evitando así una parte de los vertidos a la ría Reactor fangos activos para vertido al mar El reactor necesario en este caso es de m 3 de volumen, todo en zona aireada, y se ha considerado una concentración de fangos dentro del reactor de alrededor de 3,5 kg/m 3. No es preciso disponer de zona anóxica. El consumo de oxígeno es de kilogramos de oxígeno al día. La producción de fangos biológicos es de kilogramos de fango al día y se extraen en 6 decantadores secundarios circulares de 36 m de diámetro Reactor fangos activos para vertido a la ría Se ha diseñado un reactor biológico de fangos activos convencional con nitrificación prácticamente completa y desnitrificación parcial. Este reactor, como todos los demás considerados para vertido en el interior de la ría, nitrifica hasta 2 mg/l de NH 4 para una temperatura de diseño en tiempo frío de 13ºC. Aunque no es necesario desnitrificar, según la simulación realizada, se dispone de una desnitrificación parcial por motivos funcionales, para evitar posibles problemas funcionales en la decantación provocados por desnitrificación incontrolada en los decantadores. 7

12 La concentración de fangos dentro del reactor es 3,8 kg/m 3, siendo el volumen de este reactor de m 3. También se ha utilizado un valor medio de profundidad del reactor, de 5,5 metros, que, en caso de necesidad, se puede aumentar, disminuyendo la superficie requerida para la implantación del reactor, manteniendo el volumen. Se dispone de una zona anóxica de m 3. La clarificación se realiza en 6 decantadores circulares de 36 metros de diámetro que se han diseñado para un vertido de 35 mg/l de sólidos. El consumo de oxígeno es de kilogramos de oxígeno al día. La producción de fangos biológicos es de kilogramos de fango al día. La decantación convencional es el sistema habitual y más conocido de separación de los fangos. Sin embargo, al basarse en la gravedad, que hace descender los fangos al fondo del decantador, en el caso de que se produzca el fenómeno denominado bulking (los fangos flotan por su estructura filamentosa), no consiguen separar los fangos del agua, produciéndose un mayor vertido de sólidos a los cauces. Cualquier incidencia en el proceso, debida a un mal funcionamiento, puede elevar la cantidad de sólidos en el vertido y, por consiguiente, la contaminación orgánica asociada. A su vez, al haber mayor concentración de sólidos, la transmitancia disminuye, con lo que es necesario aumentar la dosis de ultravioleta para conseguir el mismo valor de contaminación bacteriológica a la salida Reactor biofiltros para vertido al mar o vertido a ría Este reactor tiene una gran ventaja en ocupación de espacio respecto al reactor convencional de fangos activos, porque no necesita decantación secundaria o clarificación, ya que el agua se filtra al pasar por el relleno, obteniéndose la calidad requerida para el vertido. El reactor de biofiltros está diseñado con una única etapa aerobia, con el objeto de poder conseguir una nitrificación tal que permita reducir el nitrógeno amoniacal en el efluente por debajo de 2 mg/l en el caso de vertido a la ría. Además, existe la opción de un bombeo de recirculación interna desde el efluente a la entrada del biofiltro, con lo cual se conseguiría también la reducción de los nitratos y, por consiguiente, del nitrógeno total en el efluente. Es decir con la misma superficie de implantación, incorporando un bombeo, se puede conseguir la desnitrificación parcial del efluente, lo que implica un menor vertido a la ría de nutrientes, en concreto de nitrógeno. El agua procedente de la decantación primaria, junto con el efluente del tratamiento de agua de lavado de los biofiltros, será distribuida a las celdas filtrantes desde el canal de entrada a través de las tuberías que descargan en la arqueta de entrada a cada celda. Cada tubería está equipada con válvula de control y caudalímetro. Desde la arqueta de entrada, el agua entra en el filtro por la parte inferior a través de un canal de distribución con orificios. Desde aquí, se distribuye por gravedad en flujo ascendente y se filtra a través del medio filtrante. Una ventaja de los biofiltros es que el agua pasa a través de un lecho filtrante de 4 milímetros de diámetro, quedando los sólidos retenidos en el lecho. Por este motivo, en caso de que se produzca alguna incidencia en el tratamiento, la calidad del vertido mejora respecto al reactor biológico convencional, asegurando una menor presencia de sólidos en la ría. Se ha escogido además un relleno que no necesita ser repuesto, porque no sufre desgaste, evitando costos de operación por reposición. Como medida de seguridad adicional ante eventuales escapes de relleno de las celdas, se dispone de un dispositivo a modo de trampa en el camino de descarga al depósito de agua de lavado, permitiendo así retornar el medio filtrante a las celdas. Además, las características de operatividad y rendimiento del biofiltro, permiten mantener la calidad del agua tratada, incluso ante altas variaciones de carga del influente, ya que se adapta rápidamente a estos cambios. En este proceso se minimizan considerablemente la presencia de olores y aerosoles, ya que al realizarse la biofiltración de forma ascendente, el efluente es la principal masa de agua en contacto con la atmósfera (tan sólo el canal de entrada alberga agua sin tratar). Dado que no existe riesgo de atascamiento de las crepinas, el biofiltro no necesita ningún tipo de tamizado adicional. La filtración es flexible, al existir varias celdas que pueden quedar fuera de servicio en caso de disminución de la carga orgánica. La puesta en servicio de las celdas es muy rápida. El agua de lavado de los biofiltros se acumula en un tanque, desde donde se bombea a un decantador lamelar, donde se extraen los fangos para el tratamiento de fangos, mientras que el agua que sale de este decantador lamelar se lleva de nuevo a la entrada de los biofiltros. Se requiere una superficie de biofiltración de unos m 2 que puede materializar con 12 celdas de 15x12 m Conclusiones El sistema convencional (fangos activos más clarificación por gravedad) es más barato de operación, pero ocupa más espacio y tiene un mayor riesgo de aumento de la contaminación en la ría por vertido de sólidos, debido a problemas en el funcionamiento de la EDAR. Los biofiltros ocupan menos espacio y garantizan un menor valor de sólidos en el vertido, incluso con un problema en el funcionamiento de la EDAR, y con la misma implantación pueden desnitrificar (eliminando nutrientes en el vertido). 5.4 Desinfección En el caso de vertido al mar mediante emisario submarino, no es necesaria la desinfección puesto que no llega contaminación bacteriológica a las playas de Suances y próximas, según se comprobó en el Estudio y Análisis Ambiental de las Alternativas de Saneamiento del Saja-Besaya, de mayo de Por tanto, la desinfección se considera únicamente en el vertido en el interior de la ría, para garantizar la calidad de las aguas de baño en las playas de Suances según el RD 1341/2007, ya que las simulaciones realizadas han concluido que es necesario desinfectar, tanto el alivio del exceso de agua en tiempo de lluvias pretratado con decantación primaria con físico-químico, como el vertido tras tratamiento secundario biológico. Para las distintas alternativas de vertido del efluente tratado de la EDAR de Vuelta Ostrera sin emisario submarino que se han planteado, es necesario dimensionar y cuantificar la inversión y los costes de explotación de la solución de desinfección por rayos UVA. Se plantea por seguridad adicional aumentar un orden de magnitud la concentración de coliformes fecales a la entrada de la desinfección, respecto a los valores guía esperables en el funcionamiento de la depuradora, adoptándose una concentración de CF/100 ml de 10^6. Para el vertido de agua a la ría tras la depuración secundaria o biológica, las simulaciones indican que es necesario que la concentración sea de 250 UFC/100 ml. Con este valor, según las simulaciones, se consigue que la calidad bacteriológica de las aguas de baño sea de calidad excelente en las playas de Suances, según el RD 1341/2007. Se adopta, no obstante, para el diseño, el valor de 100 UFC/100 ml para tiempo seco y lluvia. La solución de desinfección fue consultada con empresas especializadas en dicha tecnología, reflejándose a continuación la solución prevista inicialmente: Tiempo seco y lluvia (3.7 m3/s). Se dispone de una batería para: - Caudal:3.7 m3/s 8

13 - Reducción de colis:10e6 a 10e2 (E.coli/100 ml) - Sólidos en suspensión: 35 a 41 mg/l - Transmitancia:60% tiempo seco y 42% tiempo lluvia - Tiempo de superación admitido:5% 13 ºC Biofiltro con nitrificación y vertido a ría Fango primario Kg/d Fango biológico Kg/d Fango total Kg/d Caudal, (m3/s) UVT SST CF/100 ml CF/100 ml C B/C M/B L DosismJ/cm 2 P, kw 20 ºC Fango primario Kg/d Fango biológico Kg/d Fango total Kg/d (lluvia) 41 10^6 10^ Fangos activos con emisario Longitud de canal para 4 bancos, 16 m C: canales de ancho 2438 mm y profundidad 1372 mm con lámina de agua de 600 mm. B: bancos M: módulos de 8 lámparas L: lámparas de 250 w/ud. Coste de reposición de lámparas: 250 /ud. Vida útil horas La potencia de funcionamiento de las lámparas de desinfección es regulable entre el 60 y 100% del valor nominal. La regulación se realiza en función del porcentaje de caudal que pasa por cada canal, respecto al valor de su capacidad máxima. 5.5 Tratamiento de fangos La solución general para la línea de fangos se basa en la solución con fangos activos. Lógicamente cada alternativa de línea de agua produce algunas alteraciones tanto en los procesos a considerar en la línea de fangos como en la cantidad de los fangos a considerar en cada solución (mayor producción de fangos en tratamiento físico-químico del agua, etc.). Ahora bien, para los objetivos de este documento (alternativas de implantación y de vertido) se considera que no serán importantes las diferencias, por lo que se ha estudiado la envolvente de los fangos producidos. Los fangos que se obtienen en cada proceso se presentan en las tablas adjuntas, para temperaturas de 13º y 20º: 13 ºC Fangos activos con emisario Fangos activos con nitrificación y vertido a ría Fango primario Kg/d Fango biológico Kg/d Fango total Kg/d Fangos activos con nitrificación y vertido a ría Biofiltro con emisario Biofiltro con nitrificación y vertido a ría De los valores obtenidos, se han escogido los máximos y para ellos se ha diseñado el tratamiento de fangos, ya que la implantación apenas variará de un caso a otro, al ser valores similares, y permite obtener un valor muy aproximado de los costes y superficies asociadas a los procesos. El tratamiento de fangos diseñado consta de 2 espesadores de gravedad de 17 metros de diámetro para el fango primario y 2 flotadores de 10 metros de diámetro para el fango biológico. En el caso de necesitar un mayor grado de compacidad de la solución, por los requisitos de espacio de la ubicación seleccionada, se ha optado por incluir como alternativa un espesamiento mecánico (caso de Vuelta Ostrera-2). El fango se va a aprovechar energéticamente para disminuir el consumo eléctrico, por lo que se incluyen también 2 digestores anaerobios de metros cúbicos de capacidad cada uno, de 26 metros de diámetro. Para calentar el fango, son necesarias 2 calderas de Kcal/h de potencia unitaria. El gas generado en los digestores se almacena en un gasómetro de metros cúbicos de capacidad. Se plantea una recuperación de energía a partir del biogás generado mediante dos motogeneradores de 350 kw. Los fangos mixtos digeridos se almacenan en un depósito tampón de 18 metros de diámetro y metros cúbicos de capacidad, de donde se extraen para ser deshidratados. Los fangos deshidratados tienen una sequedad superior al 25%, obtenida por medio de 2+1 centrifugas de 50 m 3 /h de capacidad y se almacenan en 2 silos de almacenamiento de fangos de 125 m 3 de capacidad unitaria. Se dispone de una antorcha de gas para el quemado del potencial excedente de biogás de 900 m 3 /h de capacidad máxima unitaria. Biofiltro con emisario

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15 APÉNDICE Nº4.1. CÁLCULO DEL DIMENSIONAMIENTO DE LOS PROCESOS

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17 Línea de agua: Pretratamiento y decantación primaria

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25 Línea de agua: biológico EDARs con vertido mediante emisario

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35 Línea de agua: biológico EDARs con vertido a ría

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43 Línea de agua: decantación secundaria

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47 Línea de fangos

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