DISEÑO DE UNA ERAR CON REUTILIZACIÓN DE AGUA
REGENERADAAdolfina Cruz-Auñon, Sara Elizalde y Elena Mª Vera.
TUTOR: Juan Antonio Sainz Sastre
ÍNDICE
I. Introducción II. Descripción de la ERARIII. Línea de aguaIV. Línea de fangosV. Línea de regeneraciónVI. Sistema de desodorizaciónVII. Proceso MBR alternativoVIII. Costes
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓNObjetivos del proyecto
Diseño y dimensionamiento de una Estación Regeneradora de Aguas Residuales Urbanas centrado en la optimización de la construcción y la facilidad de operación de los equipos para tratar las variaciones de población estacional.
EDAR + REGENERACIÓN CAMPOS DE GOLF
INTRODUCCIÓNObjetivos del proyecto
Se ha estudiado la sustitución de parte de la línea de regeneración y el
proceso de flotación por un sistema de membranas.
Se ha estudiado la implantación de un sistema
de desodorización.
ERAR localizada entre Garrucha y Mojácar (Almería).
Marina Golf Mojácar recibirá el agua regenerada.
INTRODUCCIÓNUbicación de la instalación
Garrucha
Mojácar
Marina Golf
Mojácar
Marina Golf
Mojácar
INTRODUCCIÓNMarco normativo aplicable
La ERAR se diseña de acuerdo a la normativa vigente: comunitaria, estatal y autonómica. Fundamentalmente:
Real Decreto 1620/2007 que establece el régimen jurídico de reutilización de las aguas depuradas.Directiva 91/271/CEE relativa al tratamiento de aguas residuales urbanas.
DESCRIPCIÓN DE LA ERAR
DOTACIÓN Y CAUDALES DE DISEÑO
TEMPORADA ALTA TEMPORADA BAJA
Habitantes equivalentes 40.000 15.000
Dotación (l/hab-eq·día) 150 175
Qmedio (m3/h) 250 110
Q máx (m3/h) 450 215
DESCRIPCIÓN DE LA ERARCaracterísticas del agua de entrada
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Temporada Baja Temporada Alta
CARGA DE CONTAMINANTES
TEMPORADA ALTA TEMPORADA BAJA
gr/hab-eq·día ppm gr/hab-eq·día ppm
DBO 75 500 75 430
SS 90 600 90 515
NTK 15 100 15 86
Fosfatos 4,5 30 4,5 26
DESCRIPCIÓN DE LA ERARCaracterísticas del agua de entrada
DESCRIPCIÓN DE LA ERARLímites de vertido
Límites de vertido aguas depuradasCONTAMINANTE CONCENTRACIÓN (ppm)
DBO 25SS 35
NTK 15Fosfatos 2
Valores máximos admisibles aguas regeneradas*CONTAMINANTE CALIDAD B
Nemátodos intestinales 1 huevo/10LEscherichia coli 200 UFC/100mL
SS 20mg/LTurbidez 10 NTU
* Según RD 1620/2007 para uso 4.1
DESCRIPCIÓN DE LA ERARRegeneración del agua
GRUPOS DE CALIDAD EN FUNCIÓN DE LOS LÍMITES BACTERIOLÓGICOS ESTABLECIDOS EN EL R.D. 1620/2007
DESCRIPCIÓN DE LA ERARRegeneración del agua
TIPOS DE TRATAMIENTO EN FUNCIÓN DE LOS LÍMITES BACTERIOLÓGICOS ESTABLECIDOS EN EL R.D. 1620/2007
(CEDEX 2008)
ESQUEMA GENERAL DE LA PLANTA
LÍNEA DE AGUA
LÍNEA DE AGUAEsquema
LINEA DE AGUAPretratamiento: pozo de gruesos
BASES DE DISEÑO
Ch(m3/m2·min) 1
Tr (min) 2
Q (m3/h) 450
DIMENSIONES
Alto (m) 2
Ancho (m) 3,6
Largo (m) 3
Superficie (m2) 11
Volumen (m3) 22
LINEA DE AGUAPretratamiento: Rejas
REJAS DE FINOS
Luz de paso (mm) 10
Espesor de barrotes (mm) 8
Sección (m2) 0,16
Ancho reja (mm) 400
Alto reja (mm) 400
Anchura = Ancho Reja*3 + Distancia entre canales*4
REJA DE GRUESOS
Luz de paso (mm) 80
Espesor de barrotes (mm) 80
Ancho reja (mm) 3600
Número barrotes 22
LINEA DE AGUAPretratamiento: Pozo de bombeo.
BOMBAS
Q (m3/h) 125 125 250 250
450 Reserva Reserva X X
250 X Reserva
215 X Reserva
110 X Reserva
DIMENSIONES POZO BOMBEO
Alto (m) 2
Ancho (m) 3,6
Largo (m) 3
LINEA DE AGUAPretratamiento: Tamizado.
Nº unidades: 2
Luz de paso: 1 mm
Q : 450 m3/h
LINEA DE AGUADesarenado-Desengrasado.
DIMENSIONES
Alto (m) 4,2
Ancho (m) 2,5
Largo (m) 7,2
Superficie (m2) 18
Volumen (m3) 75
19 difusores6 m3/h
LAVADOR DE ARENAS
Vertedero de inertes
CONCENTRADOR DE GRASAS
Vertedero de residuos
peligrosos
LINEA DE AGUASoplantes
NECESIDADES DE AIRE
Q (m3/min) desarenado 2,3
Q (m3/min) biológico 61
Q (m3/min) total 63,3
Q (m3/min) lavado filtros 17,5
Grupo de 3 (2+1R) soplantes de 33 m3/min
Se instalan dos decantadores para una población de 20.000 habitantes equivalentes.
LINEA DE AGUADecantación primaria
DIMENSIONES
Alto (m) 3,75
Ancho (m) 6
Largo (m) 16
Superficie (m2) 96
Volumen (m3) 360
RENDIMIENTOS DE ELIMINACIÓN (%)
DBO SS NTK
33 66 10
LINEA DE AGUATratamiento biológico
Proceso de lodos activos por oxidación total con nitrificación
desnitrificación y eliminación de sales de fósforo.
Parámetros de diseño del reactor biológico:
Cálculo del volumen:
TEMPORADA ALTA TEMPORADA BAJA
CM 0,15 0,15
Rendimiento 92,5% 92,5%
DBO (Kg/día) 2.000 756
MLSS (ppm) 3.750 3.000
CMMLSS
díakgDBOmVolumen
)·1000/(
)/()( 3 =
LINEA DE AGUATratamiento biológico
Zona anaerobia: hidrólisis de fosfatos. Zona anóxica: desnitrificación de los nitratos. Zona facultativa Zona aerobia: oxidación de M.O., NTK y
reabsorción de fósforo.
DOS BALSAS UNA BALSA
Zona anóxica 1152 576
Zona aerobia 2496 1248
Zona facultativa 486 243
Zona anaerobia 384 192
Volumen total 4032 2016
Volumen reactores (m3)
LINEA DE AGUATratamiento biológico
Cálculo de las necesidades de oxígeno
1. Eliminación de la materia orgánica biodegradable (a)2. Respiración endógena de las bacterias (b)3. Nitrificación (c) 4. Recuperación en desnitrificación (d)
2. Oxígeno teórico punta =
-Punta de contaminación-Punta de caudal-Factor de simultaneidad
FACTOR PUNTA (et)
1.Oxígeno teórico medio
(kg/día)
Oxígeno real:
O2 real = O2 teórico / FC
FC= f(P,T, hmar,ar…)
a x et + b + c x et – d
LINEA DE AGUATratamiento biológico
Consumo de aire total:
Sistema de aireación: 476 difusores de membrana de burbuja fina, con caudal entre 8 m3/h y 6,5 según temporada.
Distribución de difusores en flujo pistón, según necesidad de O2
TEMPORADA ALTA TEMPORADA BAJA
Aire (m3/h) 3.689 1.506
CANAL 1 CANAL 2 CANAL 3
Ancho canal (m) 5,33 5,33 5,33
Largo canal (m) 13 13 13
Número de difusores 105 78 55
Número de filas 7 6 5
Número de columnas 15 13 11
LINEA DE AGUARecirculación de fangos
(Qin + Qr) · X = Qr · Xr + Qout · Xf
Q RECIRCULACIÓN EXTERNA (m3/h)
Temporada alta
Temporada baja
36 12
Q·N in = Q· N out + Qr ·Nout + Qr´ ·N out
Q RECIRCULACIÓN INTERNA (m3/h)
Temporada alta
Temporada baja
888 311
LINEA DE AGUAFlotación
Separación de los MLSS del agua con el empleo de un sistema DAF.
Aire disuelto hasta su saturación en parte del efluente a 5 atm de presión en calderín.
DIMENSIONES
Volumen (m3) 829
Superficie (m2) 314
Diámetro(m) 20
Altura (m) 2,7
Línea de fangos
LÍNEA DE FANGOSEsquema
LINEA DE FANGOSProducción de fangos
TEMPORADA ALTA TEMPORADA BAJA
Origen del fango ConcentraciónPurga de fangos
(kg/h)Caudal (m3/h)
Purga de fangos(kg/h)
Caudal(m3/h)
Fangos primarios 1,5% 100 6,7 38 2,5
Fangos biológicos 3% 60 2,0 22 0,7
Fangos totales 160 8,7 60 3,3
LINEA DE FANGOSEspesado
Espesador dinámico tipo Huber o similar. Nº unidades: 2 Capacidad tratamiento: 5 m3/h Dosificación de polielectrolito: 1kg/Tm MS Salida de fango: 6%
TEMPORADA ALTA
TEMPORADA BAJA
Q entrada (m3/h) 8,7 3,3
Q salida (m3/h) 2,7 1,0
Purga de fangos (kg/h) 159,8 60,1
LINEA DE FANGOSEstabilización
DIGESTOR PRIMARIO DIGESTOR SECUNDARIO
tr (días) 20 10Volumen unitario (m3) 1278 640Altura (m) 9 7Diámetro (m) 13,5 10,7
LINEA DE FANGOSEstabilización
Balance energético:
TEMPORADA ALTA TEMPORADA BAJA
Calor real disponible (Kcal/día) 5.608.697 2.320.202
Pérdidas de calor (Kcal/día) 626.192 766.303
Calentamiento del fango (Kcal/día) 1.150.502 528.821
Necesidad total de calor (Kcal/día) 1.682.682 1.128.768
+-
Calor disponible: generación de biogás por eliminación de M.O. biodegradable con elevado poder calorífico
Necesidad de calor = Necesidad calentamiento del fango + Pérdidas de calor del digestor
LINEA DE FANGOSDeshidratación
Dosificación de polielectrolito: 4 kg/Tm MS Concentración fango salida: 25% Empleo de 2 centrífugas tipo “decanter”, con capacidad de 5 m3/h
TEMPORADA ALTA
TEMPORADA BAJA
Caudal fango entrada (m3/día) 43 15
Caudal fango (m3/día) 60 54
Caudal unitario (m3/día) 30 27
Caudal fango salida (m3/día) 14 13
2 centrífugas6h/día
5 días/semana
2 centrífugas6h/día
2 días/semana
LINEA DE REGENERACIÓN
LÍNEA DE REGENERACIÓNEsquema
LÍNEA DE REGENERACIÓNCoagulación-Floculación
Lado(m) Nivel seguridad (m)
Altura total (m)
Volumen (m3)
COAGULADOR 2,2 0,4 2,6 10
FLOCULADOR 4,6 0,3 4,9 96
PARÁMETRO DE DISEÑO
COAGULADOR tr = 2minFLOCULADOR tr = 20min
ALTURA TOTAL
NIVEL SEGURIDAD
LÍNEA DE REGENERACIÓNDecantación
Objetivo: separación de flóculos generados en coagulación-floculación
DECANTACIÓN LAMELAR
Unidades 2
Q(m3/h) 210
Distancia entre lamelas (mm) 40
Área específica (m2/m3) 16
Inclinación lamelas 60º
LÍNEA DE REGENERACIÓNFiltración a presión
FILTROS DE ARENA HORIZONTALES
Unidades 2
Velocidad (m3/m2·h) 12
Diámetro (m) 3
Longitud (m) 7
Superficie filtración (m2) 42
Filtro 1 Filtro 2
TEMPORADA ALTA x x
TEMPORADA BAJA x RESERVA
LÍNEA DE REGENERACIÓNDesinfección por UV y NaClO
λ = 254 nmIntensidad efectiva = 50 w/m²
DESINFECCIÓN MEDIANTE SISTEMA UV
DESINFECCIÓN DE MANTENIMIENTO
2 ppm NaClO
LÍNEA DE REGENERACIÓNAlmacenamiento
LÁMINAS DE AGUA DEL CAMPO DE GOLF
DEPÓSITO DE 10.800 m3
SISTEMA DE DESODORIZACIÓN
SISTEMA DE DESODORIZACIÓN
CONFINAMIENTO DE LAS ZONAS PRODUCTORAS DE OLORProceso de pretratamiento: pozo de gruesos, reja de gruesos y finos y tamices. Espesadores dinámicos y centrífugas.
INSTALACIÓN DE COBERTURAS PLÁSTICAS Primera piel, cobertura de PRFV o tela sintética tipo geotextil en zonas anaerobias y anóxicas del reactor biológico.
SISTEMA DE DESODORIZACIÓN
DESODORIZACIÓN POR LAVADO QUÍMICO EDIFICIOS CONFINADOS
Depresión de -5 mm.c.a. Nivel de contaminación máximo:
5.000 UOE/m3
Detectores de SH2 y O2. Canalizaciones captadoras de gases
y olores.
Se trata el aire contaminado aspirado en torres de lavado químico.
PROCESO MBR ALTERNATIVO
PROCESO MBR ALTERNATIVO
MEMBRANAS DE MICROFILTRACIÓN
Luz de paso 0,4 µm
Numero de bastidores 12
Membranas/bastidor 400
Membranas /balsa 4800
Superficie de membrana (m2/unidad) 1,45
Disminución del volumen del reactor [MLSS]≈10.000 ppm. Se elimina el proceso de flotación. Línea de regeneración desinfección por UV y NaClO. Reducción del terreno necesario para construir la ERAR.
PROCESO MBR ALTERNATIVO
COSTES
COSTES
REGENERACIÓN CONVENCIONAL
REGENERACIÓN CON MEMBRANAS
INVERSIÓN 5.200.000 5.298.000
Equipos, electricidad e instrumentación 3.120.000 3.637.400
Construcción civil 2.080.000 1.545.600
EXPLOTACIÓN 671.769 815.059
Costes fijos 363.820 507.110
Costes variables 307.949 307.949
ERAR diseñada para 40.000 habitantes equivalentes.Tratamiento de 1.270.200 m3/año.
COSTESCostes de explotación
REGENERACIÓN CONVENCIONAL REGENERACIÓN CON MEMBRANAS
COSTESCostes de mantenimiento
DESCRIPCIÓNREGENERACIÓNCONVENCIONAL
REGENERACIÓNMEMBRANAS
Equipos 62.400 € 48.888 €
Obra civil 4.160 € 3.090 €
Pintura, Limpieza y jardinería 3.000 € 3.000 €
Membranas 0 € 157.872 €
Total 69.560 € 212.850 €
COSTESCoste del m3 de agua regenerada
REGENERACIÓN CONVENCIONAL
REGENERACIÓN CON MEMBRANAS
Producción de agua (m3/año) 1.270.200 1.270.200
Costes de explotación ( €/año) 671.769 815.059
Coste (€/m3) 0,53 0,64
¡Muchas gracias!