Calculos Completos EDAR Renedo de Pielagos

ANEJO Nº 12: DISEÑO, DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULOS HIDRÁULICOS DE LA E.D.A.R. 12.1. Introducción. 12.2. Datos de diseño. 12.3. Línea de tratamiento. 12.3.1. Línea de agua residual. 12.3.2. Línea de fangos. 12.3.3. Tratamiento de olores. 12.3.4. Instalaciones auxiliares. 12.3.5. Esquemas o diagramas de flujo del tratamiento propuesto. 12.4. Línea de agua residual. 12.4.1. Obra de llegada de agua bruta: aliviadero de seguridad, by-pass general y pozo de gruesos. 12.4.2. Bombeo de elevación de agua bruta a tratamiento. 12.4.3. Pretratamientos. 12.4.3.1. Cámara de reparto a canales de desbaste. 12.4.3.2. Desbaste de gruesos. 12.4.3.3. Tamizado de sólidos finos. 12.4.3.4. Cámara de reparto a desarenado-desengrasado. 12.4.3.5. Desarenado-desengrasado. 12.4.4. Vertedero posterior a pretratamientos, medida de caudal, by-pass posterior a pretratamientos, reparto a decantación primaria y by-pass decantación. 12.4.5. Decantación primaria.

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12.4.6. Reparto al reactor biológico. 12.4.7. Fangos activos con nitrificación-desnitrificación (proceso de muy baja carga o aireación prolongada). 12.4.7.1. Aspectos previos. 12.4.7.2. Compuestos de nitrógeno en el agua residual. 12.4.7.3. Fundamentos básicos del proceso de nitrificación−desnitrificación. 12.4.7.4. Características generales del tratamiento biológico diseñado. 12.4.7.5. Condiciones de diseño. 12.4.7.6. Dimensionamiento del reactor biológico anóxico-aerobio (proceso de nitrificación−desnitrificación). 12.4.8. Recirculación auxiliar del licor mezcla, desfosfatación química y reparto a decantación secundaria. 12.4.8.1. Características generales. 12.4.8.2. Desfosfatación por vía química. 12.4.9. Decantación secundaria.

12.4.10. Arqueta de recogida de agua decantada. 12.4.11. Desinfección por rayos ultravioletas. 12.4.11.1. Aspectos previos. 12.4.11.2. Sistema de desinfección por rayos ultravioletas. 12.4.12. Medida de caudal de agua tratada. 12.4.13. Depósito de almacenamiento de agua tratada. 12.4.14. Comprobación de los resultados a obtener en la línea de agua.

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12.5. Línea de fangos. 12.5.1. Envío de fangos a tratamiento: producción de fangos. 12.5.2. Espesamiento de fangos por gravedad. 12.5.3. Bombeo de fangos espesados a cámaras de acondicionamiento. 12.5.4. Acondicionamiento químico del fango. 12.5.5. Bombeo de fangos acondicionados a deshidratación. 12.5.6. Deshidratación de fangos mediante filtro prensa. 12.5.7. Almacenamiento y evacuación de fangos. 12.6. Desodorización. 12.7. Instalaciones varias. 12.7.1. Desodorización. 12.7.2. Agua potable. 12.7.3. Agua industrial. 12.7.4. Línea de agua. 12.7.5. Línea de fangos y recirculaciones. 12.7.6. Línea de flotantes y sobrenadantes. 12.7.7. Red de vaciado. 12.7.8. Urbanización y cerramiento. 12.7.9. Edificio de control. 12.7.10. Edificio de pretratamiento. 12.7.11. Edificio de deshidratación, soplantes y cuadros eléctricos. 12.8. Cálculos hidráulicos: Línea piezométrica de la E.D.A.R. Apéndice: Estudio Hidráulico del río Pas en la zona de ubicación de la E.D.A.R. 3

12. 1. INTRODUCCIÓN. 12.1. Introducción. En el presente anejo se realiza el diseño y dimensionamiento de la Estación Depuradora de Aguas Residuales de Renedo de Piélagos. En él se incluyen tanto los cálculos justificativos funcionales como los cálculos hidráulicos que han sido necesarios para dicho dimensionamiento, así como la descripción de los diferentes elementos e instalaciones empleados en el diseño de la depuradora, y la relación de los equipos que se precisan para su puesta en funcionamiento. Para el diseño de esta estación depuradora, se ha tomado como referencia la información recogida al respecto en las distintas publicaciones existentes en relación con la depuración de aguas residuales. Así, para la elección de los métodos de cálculo y la determinación de los parámetros de diseño, se han empleado las siguientes publicaciones: •

“Manual de Diseño de Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales”. Aurelio Hernández Lehmann. Servicio de Publicaciones del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Primera Edición, Octubre de 1.997.

•

“XVI Curso sobre Tratamiento de Aguas Residuales y Explotación de Estaciones Depuradoras”. Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX). Ministerio de Fomento. Ministerio de Medio Ambiente. Madrid, 1.998.

•

“Tratamiento Biológico de las Aguas Residuales”. Eduardo Ronzano y José Luis Dapena. PRIDESA. Ediciones Díaz de Santos, S.A. Madrid, 1.995.

•

“Manual de Depuración URALITA”. Aurelio Hernández Muñoz, Aurelio Hernández Lehmann y Pedro Galán Martínez. Uralita Productos y Servicios, S.A. Editorial Paraninfo. Madrid, 1.996.

Además, en el apéndice que se adjunta al final de este anejo, se presenta también el estudio efectuado para conocer la inundabilidad de la zona de ubicación de la depuradora, situada en la margen derecha del río Pas, para las avenidas asociadas a diferentes periodo de retorno, determinando la cota de la lámina de agua alcanzada en cada una de ellas. Asimismo, en el “Documento Nº2: Planos” (ver “Grupo 9. Estación Depuradora de Aguas Residuales”), queda recogida la definición geométrica de todos los elementos que componen la E.D.A.R.,

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así como del edificio de pretratamiento, del edificio de control y del edificio de deshidratación, soplantes y cuadros eléctricos. De igual modo, se incluyen las plantas de definición de las líneas de agua, de la línea de fangos y recirculaciones, de la línea de flotantes y sobrenadantes, de la red de vaciados, de la línea de agua para servicios auxiliares, de la línea eléctrica, de la línea de aire, y los detalles de urbanización y viales de la E.D.A.R.

12.2. DATOS DE DISEÑO. 12.2. Datos de diseño. A continuación se detallan los datos básicos adoptados para el diseño de la Estación Depuradora de Aguas Residuales de Renedo de Piélagos, indicando las bases de partida, los caudales de diseño, las características de la contaminación y los resultados a obtener (concentraciones y rendimientos) tanto en el agua depurada como en el fango tratado.

Saneamiento de la Cuenca Media del Pas-Pisueña

PROYECTO:

Renedo de Piélagos

E.D.A.R.:

3. CARACTERÍSTICAS DE LA CONTAMINACIÓN.

***

DATOS DE DISEÑO

***

Características de la Contaminación

1. BASES DE PARTIDA. DBO5 Bases de Partida

Actual (2.001)

Dotación (agua potable) Dotaciones

65

DBO5 diaria (carga media)

2035,54

Kg/d

2466,17

Kg/d

Concentración DBO5 media

325,00

mg/l

232,14

mg/l

Año de Cálculo

Coeficiente punta adoptado

2,00

Actual (2.001)

31316 Carga diaria por habitante

hab-eq.

250 SS diario (carga media)

l/hab/d

SS Concentración SS media Coeficiente aprovechamiento 4. RESULTADOS A OBTENER.

0,8 (fracción evacuación aguas potables) Coeficiente punta adoptado Dotación (agua residual)

200 Concentración SS punta

l/hab/d

Resultados a Obtener Carga diaria por habitante

2. CAUDALES

Caudales de Diseño

g/hab/d

Futuro (2.026)

Carga diaria por habitante

Concentración DBO5 punta Población Total

Año de Cálculo

N Total diario (carga media) Concentración DBO5 N Total Concentración N Total media Rendimiento eliminación DBO5 DE DISEÑO. Coeficiente punta adoptado Concentración DQO Concentración N Total punta Rendimiento eliminación DQO Carga diaria por habitante Concentración SS Caudales de Línea Diseño de agua: Namoniacal diario (carga media) Actual (2.001) características del Rendimiento eliminación SS N Concentración N amoniacal amoniacal media 3 tratada Caudal diarioagua medio 6263,20Total m /d Concentración Nitrógeno Coeficiente punta adoptado 3 Caudal horario medio 260,97 Rendimiento eliminación N Total m /h Concentración Namoniacal punta 3 Caudal máximo en conducciones 3445,88 m /h Concentración Fósforo Total Carga diaria por habitante Coeficiente punta teórico (fórmula MOPU) 1,79 P Total Rendimiento eliminación P Total diario (carga media) Coeficiente punta adoptado Coliformes fecales a2,00 la salida P Total Concentración P Total media Caudal máximo punta 521,94 m3/h Sequedad del fango Coeficiente punta adoptado (% en peso de materia seca) Caudal máximo admisible pretratamiento 1304,85 Línea de fango: m3/h características del Concentración P Total punta Caudal máximo biológico 521,94 m3/h fango Estabilidad del fango (% reducción de materias volátiles)m3/h Coliformes fecales en la entrada Caudal mínimoCF / 100 ml 130,49

650,00

65

g/hab/d

2,00

Futuro (2.026)

9037941

mg/l

464,28

mg/l

hab-eq. g/hab/d

90

350 2818,44

Kg/dl/hab/d

3414,69

Kg/d

450,00 0,8 2,00

mg/l

321,43

mg/l

280 900,00

mg/ll/hab/d Año de Cálculo642,86

mg/l

g/hab/d

g/hab/d

12

g/hab/d

2,00

Actual (2.001)

375,79 Kg/d < 25 mg/l 60,00 mg/l > 70 - 90 % 2,00 < 125 mg/l 120,00 mg/l > 75 % Año de Cálculo 10 g/hab/d < 35 mg/l 313,16 FuturoKg/d (2.026) > 90 % 50,00 mg/l 3 < 10623,48 15 mg/lm /d 2,00 3 442,65 > 70 - 80 % m /h 100,00 mg/l 3 3445,88 80 % 125,26 Kg/d 500 CF2,00 / 100 ml 20,00 mg/l 3 885,30 m /h > 40 % 2,00 2213,25 m3/h 40,00 mg/l 3 885,30 m /h > 40 6 % 2,2 x 221,33 10 CF / 100 mlm3/h

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Futuro (2.026)

455,29 < 25 42,86 > 70 - 90 2,00 < 125 85,72 > 75 10 < 35 379,41 > 90 35,71 < 15 2,00 > 70 - 80 71,42 80 151,76 100 CF / 100 ml 14,29

Kg/d mg/l mg/l % mg/l mg/l % g/hab/d mg/l Kg/d % mg/l mg/l % mg/l mg/l g/hab/d % Kg/d mg/l

> 40 2,00

%

28,58

mg/l

> 40 6 % 2,2 x 10 CF / 100 ml

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12.3. Línea de tratamiento. La Estación Depuradora de Aguas Residuales de Renedo de Piélagos se diseña con una línea de tratamiento del agua residual y otra línea de tratamiento de los fangos.

12.3.1. Línea de agua residual. La línea de tratamiento de agua residual consta de los siguientes elementos y procesos: • Obra de llegada: aliviadero de seguridad, by−pass general y pozo de gruesos. • Bombeo de elevación de agua bruta a tratamiento. • Pretratamientos: - Reparto a canales de desbaste. - Desbaste de sólidos gruesos. - Tamizado de sólidos finos. - Reparto a desarenado−desengrasado. - Desarenado-desengrasado aireado. • Medida de caudal de agua bruta, cámara de reparto a decantación primaria aliviadero y by−pass posterior a pretratamientos. • Arqueta de reparto a decantación primaria, medida de caudal de agua a decantación y by−pass de decantación primaria. • Decantación primaria. • Tratamiento biológico: proceso de fangos activos con nitrificación−desnitrificación (proceso de muy baja carga o aireación prolongada). Cámara de reparto a reactor biológico. - By−pass del tratamiento biológico. - Reactor biológico anóxico−aerobio. - Arqueta de salida del reactor biológico. • Recirculación auxiliar del licor mezcla a la cabeza de la zona anóxica del reactor biológico, desfosfatación por vía química y reparto a decantación secundaria. • Decantación secundaria. • Desinfección por rayos ultravioletas y by−pass de desinfección. • Medida de caudal de agua tratada (canal Parshall). • Depósito de almacenamiento de agua tratada. • By−pass de agua tratada y vertido del efluente.

12.3.2. Línea de fangos. Por su parte, la línea de fangos está integrada por los siguientes procesos: • Envío de fangos a tratamiento. - Bombeo de fangos primarios a espesamiento. - Bombeo de fangos secundarios a espesamiento. - Recirculación de fangos secundarios. • Espesamiento de fangos por gravedad. • Acondicionamiento químico del fango. • Deshidratación de fangos mediante filtro prensa. Almacenamiento y evacuación de fangos.

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12.3.3. Tratamiento de olores. En los lugares habituales de producción de olores (edificio de pretratamiento y edificio de deshidratación) se disponen equipos de desodorización mediante filtración sobre carbón activo.

12.3.4. Instalaciones auxiliares. Además de los elementos básicos enumerados con anterioridad, la Estación Depuradora de Aguas Residuales de Renedo de Piélagos, se encuentra equipada con las siguientes instalaciones auxiliares: - Soplantes y difusores de membrana de burbuja fina para aeración del reactor biológico. - Soplantes y difusores de burbuja gruesa para aeración del desarenado−desengrasado. - Extracción de flotantes de la decantación primaria. - Extracción de flotantes de la decantación secundaria. - Instalaciones de dosificación de cloruro férrico y polielectrolito para la eliminación de fósforo por vía química y el acondicionamiento del fango. - Red de agua potable. - Red de agua de servicios auxiliares. - Línea de fangos y recirculaciones. - Línea de flotantes y sobrenadantes. - Red de vaciados. - Desodorización por vía química. Sistema de control e instrumentación. -

Instalaciones eléctricas. Edificio de control y laboratorio. Etc.

12.3.5. Esquemas o diagramas de flujo del tratamiento propuesto. En las páginas siguientes, se adjuntan los diagramas de flujo correspondientes a las líneas de tratamiento de agua residual y de fangos de la Estación Depuradora de Aguas Residuales de Renedo de Piélagos. ESQUEMAS O DIAGRAMAS DE FLUJO DE LAS LÍNEAS DE AGUA Y FANGO

.

12.4. Línea de agua Residual. 12.5. Línea de agua residual. Dentro del esquema general básico de la E.D.A.R., la línea de agua residual incluye todos aquellos elementos y procesos que permiten eliminar o reducir los elementos contaminantes de los vertidos objeto de tratamiento. En este apartado se describen y dimensionan las obras e instalaciones de que consta la línea de agua residual de la Estación Depuradora de Aguas Residuales proyectada en Renedo de Piélagos, señalando asimismo la relación de equipos necesarios para la puesta en funcionamiento de ésta.

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12.5.1. Obra de llegada de agua bruta: aliviadero de seguridad, bypass general y pozo de gruesos. La obra de llegada aglutina en un único recinto, el aliviadero de seguridad, el by-pass general de planta y el pozo de gruesos. LLEGADA DE AGUA BRUTA A LA E.D.A.R. La llegada de agua bruta a la depuradora se efectúa a través de un colector de poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) de 1.000 mm de diámetro nominal (φinterior = 981 mm) que recoge la totalidad de los caudales transportados por la red de saneamiento de la cuenca media del Pas−Pisueña (“colector−interceptor Puente Viesgo−Renedo” y “colectores de Quijano”). El caudal máximo de diseño de esta conducción es de 957,19 l/s (3445,88 m3/h). El correaguas del colector de llegada se sitúa a cota + 16,56 m, siendo su calado a caudal máximo admisible en pretratamiento, 0,33 m y 0,43 m, en situación actual (2.001) y futura (2.026), respectivamente. La conexión de dichos caudales con la E.D.A.R. se realiza mediante una arqueta de llegada que enlaza dicho colector con la oportuna obra de llegada. ALIVIADERO DE SEGURIDAD La obra de llegada está dotada de un aliviadero de seguridad, que evacuará el caudal de agua en exceso en tiempo de lluvia procedente de los colectores de la red de saneamiento y permitirá efectuar el by−pass general de toda la planta. El vertedero de crecidas o aliviadero de seguridad, posee una doble misión. Por un lado, se encarga de evacuar el caudal excedente sobre el que se calcula como tope para el funcionamiento de la depuradora, es decir, alivia el exceso de caudal existente entre el caudal transportado por las conducciones a la llegada a la E.D.A.R. y el caudal máximo admitido en el pretratamiento. Por otro lado, permite asimismo aliviar el máximo caudal transportado por el colector de llegada de agua bruta en el caso de que sea necesario efectuar un by−pass general de la planta. De acuerdo con este planteamiento y tomando como base los caudales de diseño de la depuradora, la evacuación del caudal en exceso se realiza por un vertedero de 6 m de longitud. La solera de arranque de este aliviadero se encuentra a cota + 18,41 m, y el labio del vertedero a cota + 21,40 m. Para evitar la salida de flotantes a través del alivio, se coloca una chapa deflectora a lo largo de todo el vertedero correspondiente al aliviadero de seguridad, de dimensiones 6 m × 0,5 m. En las tablas de dimensionamiento de la obra de llegada que se adjuntan al final de este apartado, se detallan las características más significativas del modo en que se efectúa la llegada de agua bruta a la E.D.A.R., indicando además las condiciones de diseño, la definición geométrica y las condiciones de funcionamiento del aliviadero de seguridad. La determinación de las condiciones de funcionamiento de este aliviadero (definición de sobreelevaciones y alturas de lámina) se realiza tomando como base la fórmula de cálculo habitual de los vertederos empleados en estaciones depuradoras, que responde a la expresión: Qv =

donde: Qv µ L h g

2 ×µ×L×h× 2× g ×h 3

Caudal vertido por el aliviadero (m3/s). Coeficiente de caudal del vertedero (adimensional). Longitud del umbral de vertido (m). Altura de la lámina sobre el umbral del vertedero (m). Aceleración de la gravedad (m2/s). 8

El coeficiente de caudal se puede definir a partir de las fórmulas de Bazin, de Rehbock o la propuesta por la Sociète des Ingènieurs et Architectes Suisses (S.I.A.S.), sin embargo, de cara a los cálculos de esta depuradora, se ha decidido trabajar con un valor aproximado de 2/3 × µ igual a 0,43, lo que supone utilizar la fórmula simplificada de vertederos: Qv = 1,9 × L × h 3 / 2

Adoptándose esta última expresión y despejando el valor h de la altura de lámina, se llega a: Qv h =( )2/3 1,9 × L

donde: Qv L h

Caudal vertido por el aliviadero (m3/s). Longitud del umbral de vertido (m). Altura de la lámina sobre el umbral del vertedero (m).

Esta última fórmula define una altura de la lámina de 0,19 m, tanto en situación actual como en situación futura, para el caso en que sea necesario aliviar el caudal máximo transportado por el colector de llegada (situación pésima). Por su parte, en el caso de que sea necesario aliviar el exceso o diferencia de caudal entre el máximo que pueden transportar las conducciones y el máximo admisible en pretratamiento, la altura de la lámina de agua adopta un valor inferior al pésimo (ver tablas de cálculo en las páginas siguientes). BY−PASS GENERAL DE PLANTA Para garantizar el aislamiento general de la planta, se dispone una compuerta mural motorizada de accionamiento eléctrico de 1 m x 1 m, que regula la conexión del pozo de gruesos con el pozo de bombeo de elevación de agua bruta a tratamiento. Además, con objeto de proteger esta compuerta y evitar el paso de elementos muy gruesos que puedan quedar flotando en el pozo de bombeo, se coloca delante de ella, una reja de predesbaste, constituida por 9 barrotes de 1,5 cm de espesor con 10,81 cm de separación entre ellos. Igualmente, para efectuar el by−pass general de la E.D.A.R. se instala, en la obra de llegada, otra compuerta mural de accionamiento eléctrico de idénticas dimensiones (1 m × 1 m), que permitirá desviar, en casos excepcionales, el caudal de agua a tratar que entra en la depuradora, tras ser aliviado por el vertedero de seguridad de dicha obra de llegada. Este by−pass general se completa con una tubería de PRFV de 1.000 mm de diámetro nominal, que conduce los caudales aliviados hasta el río Pas (cota de correaguas en la salida: + 18,41 m). POZO DE GRUESOS El pozo de gruesos se encargará de retener las arenas y los sólidos de gran tamaño, de modo que se garantice la protección de los equipos de bombeo, al situarse éste antes de la elevación de agua bruta. El pozo de gruesos se ha dimensionado para un tiempo de retención hidráulico (Tr) superior a 1 minuto a caudal máximo admisible en pretratamiento (ver condiciones de diseño en las páginas siguientes), resultando unas dimensiones de 6 m de longitud por 3,1 m de anchura, con 2 metros de profundidad media a caudal máximo, proporcionando un volumen total de 37,2 m3. La geometría en la zona inferior del pozo se realizará con una inclinación de 45º respecto al plano horizontal. El fondo del pozo de gruesos se sitúa a cota + 14,56 m. Para la recogida de los sólidos sedimentados se dota al pozo de los equipos necesarios. La extracción de los residuos sedimentados se efectúa de forma mecánica mediante una cuchara bivalva electrohidráulica de 150 l de capacidad, sostenida mediante un puente grúa de 3,2 T y 14,8 m de luz, que permite y facilita la evacuación de los residuos a contenedor. Asimismo, se dispone un medidor de PH del agua bruta y un medidor de conductividad.

9

A continuación, se señalan los aspectos más relevantes de la definición geométrica del pozo de gruesos: Volumen necesario (m3) = Qmáx. adm. pret. (m3/h) × Tr (min) × (1 h / 60 min) donde: Qmáx. adm. pret. Tr

Caudal máximo admisible en pretratamiento (m3/h). Tiempo de retención a caudal máximo (minutos).

Volumen necesario = 2213,25 m3/h × 1 min × (1 h / 60 min) = 36,89 m3 Volumen adoptado = 37,2 m3 Dimensiones adoptadas: Anchura: 3,1 m Longitud: 6,0 m Profundidad media: 2,0 m Superficie en planta (m2) = Anchura (m) × Longitud (m) = = 3,1 m x 6,0 m = 18,6 m2 2 Superficie transversal (m ) = Anchura (m) × Profundidad media (m) = = 3,1 m x 2,0 m = 6,2 m2 Las condiciones de funcionamiento resultantes de la geometría adoptada, se obtienen a partir de los siguientes parámetros: Tiempo de retención a caudal máximo admisible en pretratamiento (Tr (Qmáx adm. pret.)): Tr (Qmáx adm. pret.) (min) = Volumen adoptado (m3) / Qmáx adm. pret. (m3/h) × (60 min / 1 h)

•

Tiempo de retención a caudal punta (Tr (Qpunta)): Tr (Qpunta) (min) = Volumen adoptado (m3) / Qpunta (m3/h) × (60 min / 1 h) •

Tiempo de retención a caudal medio (Tr (Qmedio)): Tr (Qmedio) (min) = Volumen adoptado (m3) / Qmedio (m3/h) × (60 min / 1 h) •

Tiempo de retención a caudal mínimo (Tr (Qmínimo)): Tr (Qmínimo) (min) = Volumen adoptado (m3) / Qmínimo (m3/h) × (60 min / 1 h) •

• Velocidad de sedimentación (Vsedimentación): Vsedimentación (m/s) = Qmáx adm. pret. (m3/h) / Superficie en planta (m2) × (1 h / 3600 s) • Velocidad transversal (Vtransversal): Vtransversal (m/s) = Qmáx adm. pret. (m3/h) / Superficie transversal (m2) × (1 h / 3600 s)

Carga superficial a caudal máximo admisible en pretratamiento (CS (Qmáx adm. pret.)): CS (Qmáx adm. pret.) (m3/m2/h) = Qmáx adm. pret. (m3/h) / Superficie en planta (m2) •

• Carga superficial a caudal punta (CS (Qpunta)): CS (Qpunta) (m3/m2/h) = Qpunta (m3/h) / Superficie en planta (m2) •

Carga superficial a caudal medio (CS (Qmedio)): 10

CS (Qmedio.) (m3/m2/h) = Qmedio (m3/h) / Superficie en planta (m2) Los valores de funcionamiento asociados a estos parámetros, junto con el resto de los detalles de dimensionamiento de la obra conjunta de llegada, se recogen en forma de tablas a continuación. Como puede comprobarse, todos ellos cumplen las condiciones de diseño estipuladas en el dimensionamiento del proceso.

Saneamiento de la Cuenca Media del Pas-Pisueña

PROYECTO:

Renedo de Piélagos

E.D.A.R.:

*** OBRA DE LLEGADA DE AGUA BRUTA: ALIVIADERO DE SEGURIDAD - BY-PASS GENERAL - POZO DE GRUESOS

***

1. LLEGADA DE AGUA BRUTA.

Año de Cálculo Llegada de Agua Bruta

Actual (2.001)

Futuro (2.026)

Material del colector de llegada a la E.D.A.R.

Poliester Reforzado con Fibra de Vidrio (PRFV)

Diámetro del colector de llegada a la E.D.A.R.

DN 1000 mm (φint = 981 mm)

Pendiente colector en el último tramo

3 por mil

Cota de la rasante a la llegada

16,56

m

16,56

m

Calado colector a caudal máx. admisible en pretratamiento

0,33

m

0,43

m

Cota del nivel del líquido en el colector en la llegada

16,89

m

16,99

m

Arqueta de conexión del colector de llegada con la obra de llegada de agua bruta

Conexión con obra de llegada

2. ALIVIADERO DE SEGURIDAD.

Año de Cálculo Condiciones de Diseño

Condiciones de Diseño

Actual (2.001) 3

Futuro (2.026) 3

Caudal máximo del colector de llegada

3445,88

m /h

3445,88

m /h

Caudal máx. admisible en pretratamiento

1304,85

m /h

3

2213,25

m /h

Caudal en exceso a aliviar

2141,03

3

m /h

1232,63

m3/h

3445,88

3

3445,88

m3/h

Caudal máximo a aliviar

m /h

3

Año de Cálculo Definición Geométrica

Definición Geométrica

Actual (2.001)

Futuro (2.026)

Longitud del vertedero

6,00

m

6,00

m

Cota solera arranque aliviadero

18,41

m

18,41

m

Cota del labio del vertedero

21,40

m

21,40

m

Altura del aliviadero

2,99

m

2,99

m

Año de Cálculo Condiciones de Funcionamiento

Condiciones de Funcionamiento

Actual (2.001)

Futuro (2.026)

Altura lámina líquida de vertido a caudal máximo

0,19

m

0,19

m

Altura lámina a caudal en exceso a aliviar

0,14

m

0,10

m

Limitación salida flotantes

Chapa deflectora que evita la salida de flotantes a través de alivio

Destino final de aguas en exceso

Río Pas

Río Pas

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3. BY-PASS GENERAL DE LA E.D.A.R.

Año de Cálculo By-pass General de la E.D.A.R. By-pass general

Actual (2.001)

Poliester Reforzado con Fibra de Vidrio (PRFV)

Material colector salida by-pass

By-pass General de la E.D.A.R.

DN 1000 mm (φint = 981 mm)

Diámetro colector salida by-pass Cota correaguas colector salida by-pass Caudal máximo a by-pass

Futuro (2.026)

Compuerta de aislamiento de accionamiento eléctrico (1 m x 1 m)

18,41

m

18,41 3

3445,88

m 3

3445,88

m /h

m /h

4. POZO DE GRUESOS.

Año de Cálculo Condiciones de Diseño

Condiciones de Diseño

Actual (2.001)

Futuro (2.026)

Caudal medio diario

6263,20

m /d

10623,48

m3/d

Caudal máximo admisible de entrada

3445,88

m3/h

3445,88

m3/h

Caudal máx. admisible en pretratamiento

1304,85

3

m /h

2213,25

m3/h

521,94

3

m /h

885,30

m /h

260,97

3

m /h

442,65

m /h

130,49

3

m /h

221,33

m /h

>1

min

>1

min

Caudal punta Caudal medio horario Caudal mínimo (estimado) Tiempo retención a caudal máximo (Tr )

3

3 3 3

Año de Cálculo Definición Geométrica Volumen necesario

Actual (2.001)

Futuro (2.026)

3

3

21,75

36,89

m

m

Número de pozos

1

ud.

Volumen adoptado

37,20

m

Anchura

3,10

Longitud

6,00 2,00

m

18,60

m

2

6,20

m

2

6,20

m

45

º

45

º

1

ud.

37,20

m

m

3,10

m

m

6,00

m

2,00

m

18,60

m

3

3

Dimensiones adoptadas: Definición Geométrica

Profundidad media Superficie en planta Superficie transversal Inclinación de las paredes

2 2

Año de Cálculo Condiciones de Funcionamiento

Condiciones de Funcionamiento

Actual (2.001)

Futuro (2.026)

Cota del fondo del pozo de gruesos

14,56

m

14,56

m

Tiempo de retención a caudal máximo admisible en pretratamiento

1,71

min

1,01

min

Tiempo de retención a caudal punta

4,28

min

2,52

min

Tiempo de retención a caudal medio

8,55

min

5,04

min

Tiempo de retención a caudal mínimo

17,10

min

10,08

min

Velocidad de sedimentación

0,019

m/s

0,033

m/s

Velocidad transversal

0,058

m/s

0,099

m/s

Carga superficial a caudal máximo admisible en pretratamiento

70,15

m3/m2/h

118,99

m3/m2/h

Carga superficial a caudal punta

28,06

m /m /h

m /m /h

Carga superficial a caudal medio

14,03

Extracción de residuos Destino Aislamiento general de la E.D.A.R. Protección de la compuerta

3

2

47,60

3

2

23,80

m /m /h

3

2

3

m /m2/h

Cuchara bivalva en puente grúa Contenedor para recogida de residuos Compuerta de aislamiento de accionamiento eléctrico (1 m x 1 m) Reja de predesbaste

12

12.5.2. Bombeo de elevación de agua bruta a tratamiento. Después de la obra de llegada y pozo de gruesos, el agua residual que entra en la depuradora pasa al pozo de bombeo donde se instalan los equipos de bombeo necesarios para la elevación del agua bruta a tratamiento. Se ha diseñado un único pozo de bombeo con una profundidad de 10,04 m, una longitud de 8 m y un ancho de 3 m. El fondo del pozo de bombeo se dispone a cota + 14,56 m. En él se instalarán seis (al menos una en reserva) bombas sumergibles centrífugas de caudal unitario 442,65 m3/h y altura manométrica 10 m.c.a., que permitirán impulsar el caudal máximo a tratar (2213,25 m3/h en el año horizonte 2.026). En funcionamiento a caudal medio, estará activa una única bomba tanto en situación actual (2.001) como en situación futura (2.026), permaneciendo las cinco restantes en reserva. Por su parte, en funcionamiento a caudal máximo admisible en pretratamiento, se activarán 3 bombas en situación actual y 5 bombas en situación futura, permaneciendo 3 y 1 bomba en reserva, respectivamente. Al menos el equipo de bombeo activo, estará provisto de variador de frecuencia regulado por un controlador de nivel de detección de alturas por ultrasonidos. Este variador actuará de modo escalonado sobre las bombas, de forma que se mantenga constante el nivel de agua en el pozo y se regule el caudal sin variaciones bruscas del mismo y dentro del rango de funcionamiento requerido. El resto de las bombas serán de arranque estático. Las bombas tienen una potencia unitaria instalada de 21,27 Kw, una velocidad de giro de 960 r.p.m., y van acopladas sobre un zócalo de montaje. Las impulsiones de las bombas serán independientes. Para ello, se colocarán 6 tuberías, una por cada bomba, de 400 mm de diámetro en acero inoxidable AISI-316 capaces de impulsar los 442,65 m3/h de caudal unitario por bomba. Asimismo, se dispone una válvula de retención en cada una de las tuberías de impulsión del agua bruta. Las principales características del dimensionamiento del bombeo de elevación de agua bruta a tratamiento se adjuntan en la página siguiente.

13

Saneamiento de la Cuenca Media del Pas-Pisueña

PROYECTO:

Renedo de Piélagos

E.D.A.R.:

***

BOMBEO DE ELEVACIÓN DE AGUA BRUTA A TRATAMIENTO

***

1. CONDICIONES DE DISEÑO.

Año de Cálculo Condiciones de Diseño

Futuro (2.026)

1304,85

3

m /h

2213,25

m3/h

Caudal punta

521,94

3

m /h

885,30

m3/h

Caudal medio

260,97

m /h

3

442,65

m /h

Caudal mínimo

130,49

3

221,33

m /h

Caudal máximo admisible pretratamiento Condiciones de Diseño

Actual (2.001)

m /h

3 3

2. EQUIPOS DE BOMBEO A INSTALAR.

Año de Cálculo Equipos de Bombeo a Instalar Caudal máximo a elevar Caudal medio de elevación Nº de pozos de bombeo

Actual (2.001)

Futuro (2.026)

1304,85

3

m /h

2213,25

m /h

260,97

3

442,65

m3/h

m /h

3

1

ud.

1

ud.

Anchura

3,00

m

3,00

m

Longitud

8,00

m

8,00

m

Profundidad

10,04

m

10,04

m

Dimensiones del pozo de bombeo

Bomba sumergible centrífuga

Tipo de bombas a instalar Nº de bombas a instalar Equipos de Bombeo a Instalar

6

uds.

6

uds.

Caudal teórico unitario

260,97

m3/h

442,65

m3/h

Caudal unitario adoptado

442,65

3

442,65

m3/h

m /h

Nº de bombas en funcionamiento (a caudal medio) (*)

1

ud.

1

ud.

5

ud.

5

ud.

3

ud.

5

ud.

3

ud.

1

ud.

Altura manométrica

10

m.c.a.

10

m.c.a.

Velocidad de giro

960

r.p.m.

960

r.p.m.

Activas Reserva

Nº de bombas en funcionamiento (a caudal máximo admisible en pretratamiento) Activas

(*)

Reserva

Potencia instalada de cada bomba

Activas

(*)

:

21,27

Kw

21,27

Kw

El equipo de bombeo activo debe estar provisto de variador de frecuencia.

14

3. ALTURA DE ELEVACIÓN.

Año de Cálculo Altura de Elevación

Altura de Elevación

Actual (2.001)

Futuro (2.026)

Cota del bombeo de elevación

24,60

m

24,60

m

Nivel máximo del líquido en pozo bombas sumergibles

16,76

m

16,76

m

Cota del fondo del pozo de bombeo

14,56

m

14,56

m

4. TUBERÍAS DE IMPULSIÓN.

Año de Cálculo Tuberías de Impulsión Nº de tuberías de impulsión a construir Tuberías de Impulsión

Diámetro de cada tubería

Actual (2.001) 6

uds.

6

uds.

400

mm

400

mm

Acero inoxidable AISI-316

Material Caudal máximo en tubería impulsión

Futuro (2.026)

442,65

3

m /h

442,65

3

m /h

12.5.3. Pretratamientos. La primera línea de actuación en el proceso de depuración de aguas residuales es la eliminación de las materias gruesas, elementos gruesos y arenosos, que perturban el tratamiento y la eficiencia de los equipos e instalaciones de la E.D.A.R. Este objetivo fundamental de eliminar los residuos de mayor tamaño presentes en el agua residual que pueden ocasionar problemas de funcionamiento en los procesos posteriores, se lleva a la práctica mediante las operaciones y procesos que forman parte del pretratamiento. Las operaciones de pretratamiento que se aplican en la Estación Depuradora de Aguas Residuales de Renedo de Piélagos, constan de los siguientes elementos y procesos:  Cámara de reparto a canales de desbaste.  Desbaste de sólidos gruesos.  Tamizado de sólidos finos.  Cámara de reparto a desarenado−desengrasado.  Desarenado−desengrasado.

12.4.3.1. Cámara de reparto a canales de desbaste. Tras el bombeo de elevación de agua bruta, el agua residual pasa a una cámara tranquilizadora o cámara de reparto donde se distribuye hasta los canales de desbaste. Dicha cámara de reparto posee una longitud de 8 m y 1 m de ancho, con una profundidad media de 1,3 m. La comunicación de la cámara de reparto con los canales de desbaste se realiza mediante tres compuertas murales automáticas (una por cada canal de desbaste proyectado) de dimensiones 0,6 m × 0,8 m. El fondo de la cámara de reparto se sitúa a cota + 23,99 m y la parte más alta de la misma a cota + 25,3 m.

15

12.5.3.1. Desbaste de gruesos. El desbaste de gruesos tiene por objeto retener y separar los cuerpos de tamaño considerable, flotantes y en suspensión, que arrastra el agua residual. Para ello, se instalan rejas de desbaste que intercepten las materias que por sus excesivas dimensiones podrían dificultar el funcionamiento de las unidades posteriores (desarenador, medidor de caudal, etc.), evitando posteriores depósitos y posibles obstrucciones en canales y conducciones, y garantizando de este modo una mayor eficacia en los tratamientos posteriores. El desbaste de gruesos aplicado en la depuradora de Renedo de Piélagos está formado por tres canales de desbaste de 0,6 m de anchura y 1,43 m de altura máxima cada uno, dotados de tres rejas de gruesos de limpieza automática de 30 mm de luz libre entre pletinas y espesor de las mismas 12 mm. La regulación del automatismo se realiza por diferencia de nivel y temporizador. En situación futura (2.026) funcionarán los tres canales de desbaste, mientras que en situación actual únicamente estarán activos dos de ellos. La cota del fondo de los canales de desbaste en la zona de desbaste de gruesos es la + 23,99 m, mientras que la parte más alta del canal se sitúa a cota + 25,30 m. Los residuos sólidos vierten a un tornillo transportador−compactador de 1,5 m3/h de capacidad, 0,75 Kw de potencia y 4,5 m de longitud que, a su vez, descarga en un contenedor para la recogida de sólidos del desbaste de gruesos. El parámetro de control fundamental en la comprobación de funcionamiento de las rejas es la velocidad de paso del agua entre los barrotes. Por esta razón el desbaste se dimensiona para una velocidad de paso inferior a 1 m/s a caudal máximo admisible en pretratamiento, acorde con los rangos de velocidades de paso recomendadas en las distintas bibliografías. VPASO (Qmáx. adm. pret.) = (Qmáx. adm. pret. / Nº líneas funcionando) / (STOTAL × P × A) ≤ 1 m/s donde: VPASO (Qmáx. adm. pret.) Qmáx. adm. pret. Nº líneas funcionando STOTAL P

Velocidad efectiva de paso del agua residual a través de la reja de desbaste (m/s) a caudal máximo admisible en pretratamiento. Caudal máximo admisible en pretratamiento (m3/s). Número de canales de desbaste en funcionamiento en cada situación analizada (uds). Superficie transversal total de cada canal de desbaste (m2). Coeficiente de paso libre (adimensional), que responde a la expresión: P=

siendo: E e A

E 30 = = 0,714 E + e 30 + 12

Luz libre o separación entre barrotes (30 mm). Espesor de los barrotes (12 mm). Coeficiente de atascamiento (Se considera admisible que el 30% (fracción de atascamiento) del espacio entre barrotes esté ocupado por residuos, lo que supone un coeficiente de atascamiento de 0,7).

16

Tomando como base este parámetro de diseño, la superficie transversal de cada canal de desbaste será: STOTAL ≥ (Qmáx. adm. pret. / Nº líneas funcionando) / (VPASO (Qmáx. adm. pret.) × P × A)  Situación actual (2.001): STOTAL ≥ (1304,85 m3/h × (1 h / 3600 s) / 2 uds) / ((1 m/s) × 0,714 × 0,7) ≥ 0,36 m2  Situación futura (2.026): STOTAL ≥ (2213,25 m3/h × (1 h / 3600 s) / 3 uds) / ((1 m/s) × 0,714 × 0,7) ≥ 0,41 m2 Adoptando una superficie unitaria para cada canal de desbaste de 0,48 m2 y una anchura total de cada canal de 0,6 m, es necesario un alto útil de 0,8 m. Se colocarán un total de 15 barrotes (espesor 12 mm), separados entre sí 30 mm. El ancho útil de cada canal es función de las características de los barrotes de la reja de gruesos según la expresión: Ancho útil canal (m) = (n – 1) × (E (m)) donde: nNúmero de barrotes de la reja de gruesos (uds). E Separación entre barrotes (m). Ancho útil canal = (15 – 1) × 0,03 m = 0,42 m En consecuencia, cada canal (desbaste de gruesos), posee las siguientes dimensiones: Ancho canal adoptado: 0,60 m Ancho útil del canal: 0,42 m Alto útil: 0,80 m Resguardo: 0,51 m Alto total: 1,31 m Los detalles de dimensionamiento de los canales de desbaste en la zona de desbaste de gruesos se incluyen en las tablas de cálculos justificativos que se presentan al final de este apartado. Asimismo se recoge la comprobación del cumplimiento de las condiciones de funcionamiento de los mismos, que fueron estipuladas al comienzo del dimensionamiento, y que se definen a partir de los parámetros que se describen a continuación. • Velocidad en canal a caudal máximo admisible en pretratamiento (Vcanal (Qmáx adm. pret.)): Vcanal (Qmáx adm. pret.) (m/s) = ((Qmáx adm. pret. (m3/h) × (1 h / 3600 s)) / Nº líneas funcionando) / Superficie unitaria adoptada (m2)

Velocidad en canal a caudal punta (Vcanal (Qpunta)): Vcanal (Qpunta) (m/s) = ((Qpunta (m3/h) × (1 h / 3600 s)) / Nº líneas funcionando) / Superficie unitaria adoptada (m2) •

Velocidad en canal a caudal medio (Vcanal (Qmedio)): Vcanal (Qmedio) (m/s) = ((Qmedio (m3/h) × (1 h / 3600 s)) / Nº líneas funcionando) / Superficie unitaria adoptada (m2) •

•

Velocidad de paso a caudal máximo admisible en pretratamiento (Vpaso (Qmáx adm. pret.)):

17

Vpaso (Qmáx adm. pret.) (m/s) = ((Qmáx adm. pret. (m3/h) × (1 h / 3600 s)) / Nº líneas funcionando) / Superficie unitaria de paso adoptada (m2) Velocidad de paso a caudal punta (Vpaso (Qpunta)): Vpaso (Qpunta) (m/s) = ((Qpunta (m3/h) × (1 h / 3600 s)) / Nº líneas funcionando) / Superficie unitaria de paso adoptada (m2) • Velocidad de paso a caudal medio (Vpaso (Qmedio)): Vpaso (Qmedio) (m/s) = ((Qmedio (m3/h) × (1 h / 3600 s)) / Nº líneas funcionando) / Superficie unitaria de paso adoptada (m2) •

En lo que respecta a la producción de residuos y arenas, la estimación del volumen de materias retenidas en la reja de gruesos se ha realizado a partir de los valores de referencia de la tasa de producción recomendados por el “Manual de Diseño de Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales” (Aurelio Hernández Lehmann) publicado por el Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos en 1.997. Según esta publicación, • Velocidad en canal a caudal máximo admisible en pretratamiento (Vcanal (Qmáx adm. pret.)): Vcanal (Qmáx adm. pret.) (m/s) = ((Qmáx adm. pret. (m3/h) × (1 h / 3600 s)) / Nº líneas funcionando) / Superficie unitaria adoptada (m2) Velocidad en canal a caudal punta (Vcanal (Qpunta)): Vcanal (Qpunta) (m/s) = ((Qpunta (m3/h) × (1 h / 3600 s)) / Nº líneas funcionando) / Superficie unitaria adoptada (m2) •

Velocidad en canal a caudal medio (Vcanal (Qmedio)): Vcanal (Qmedio) (m/s) = ((Qmedio (m3/h) × (1 h / 3600 s)) / Nº líneas funcionando) / Superficie unitaria adoptada (m2) •

Velocidad de paso a caudal máximo admisible en pretratamiento (Vpaso (Qmáx adm. pret.)): Vpaso (Qmáx adm. pret.) (m/s) = ((Qmáx adm. pret. (m3/h) × (1 h / 3600 s)) / Nº líneas funcionando) / Superficie unitaria de paso adoptada (m2) •

• Velocidad de paso a caudal punta (Vpaso (Qpunta)): Vpaso (Qpunta) (m/s) = ((Qpunta (m3/h) × (1 h / 3600 s)) / Nº líneas funcionando) / Superficie unitaria de paso adoptada (m2) • Velocidad de paso a caudal medio (Vpaso (Qmedio)): Vpaso (Qmedio) (m/s) = ((Qmedio (m3/h) × (1 h / 3600 s)) / Nº líneas funcionando) / Superficie unitaria de paso adoptada (m2) En lo que respecta a la producción de residuos y arenas, la estimación del volumen de materias retenidas en la reja de gruesos se ha realizado a partir de los valores de referencia de la tasa de producción recomendados por el “Manual de Diseño de Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales” (Aurelio Hernández Lehmann) publicado por el Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos en 1.997. Según esta publicación,

18

Saneamiento de la Cuenca Media del Pas-Pisueña

PROYECTO:

Renedo de Piélagos

E.D.A.R.:

***

DESBASTE DE SÓLIDOS GRUESOS

***

1. CONDICIONES DE DISEÑO.

Año de Cálculo Condiciones de Diseño

Futuro (2.026)

Caudal máximo admisible pretratamiento

1304,85

m3/h

2213,25

m3/h

Caudal punta

521,94

3

m /h

885,30

m3/h

260,97

3

442,65

m /h

Caudal medio Fracción de atascamiento admitida

Condiciones de Diseño

Actual (2.001)

30

m /h %

30

3

%

Coeficiente atascamiento

0,70

Velocidad de paso a caudal máx. adm. pret.