documentacion diseño de aguas de tratramiento

DISEÑO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 

DISEÑO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

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DISEÑO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 

INDICE 1.

INTRODUCCIÓN: ASPECTOS PRINCIPALES DE DISEÑO

2.

BASE DE PARTIDA 2.1.POBLACIÓN 2.1.POBLACIÓN EQUIVALENTE 2.2.PARÁMETROS 2.2.PARÁMETROS UNITARIOS 2.3.RESULTADOS 2.3.RESULTADOS A OBTENER: CARACTERÍSTICAS DEL AGUA Y DEL FANGO

3.

POSIBLES TRATAMIENTOS DEL AGUA RESIDUAL 3.1. LÍNEA DE AGUA 3.2. LÍNEA DE FANGOS 3.3. DIAGRAMA DE PROCESO

4.

DIMENSIONAMIENTO DE UNA E.D.A.R. 4.1.OBRA 4.1.OBRA DE LLEGADA Y ELEVACIÓN 4.2.PRETRATAMIENTO: 4.2.PRETRATAMIENTO: DESBASTE, DESARENADO Y DESENGRASADO 4.3.TRATAMIENTO 4.3.TRATAMIENTO PRIMARIO 4.4.TRATAMIENTO 4.4.TRATAMIENTO BIOLÓGICO 4.5.DESINFECCIÓN 4.5.DESINFECCIÓN DEL EFLUENTE 4.6.ESPESAMIENTO 4.6.ESPESAMIENTO DE FANGOS: POR GRAVEDAD Y POR FLOTACIÓN 4.7.DIGESTIÓN 4.7.DIGESTIÓN ANAEROBIA 4.8. ACONDICIONAMIENTO  ACONDICIONAMIENTO Y DESHIDRATACIÓN DE FANGOS

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DISEÑO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 

INDICE 1.

INTRODUCCIÓN: ASPECTOS PRINCIPALES DE DISEÑO

2.

BASE DE PARTIDA 2.1.POBLACIÓN 2.1.POBLACIÓN EQUIVALENTE 2.2.PARÁMETROS 2.2.PARÁMETROS UNITARIOS 2.3.RESULTADOS 2.3.RESULTADOS A OBTENER: CARACTERÍSTICAS DEL AGUA Y DEL FANGO

3.

POSIBLES TRATAMIENTOS DEL AGUA RESIDUAL 3.1. LÍNEA DE AGUA 3.2. LÍNEA DE FANGOS 3.3. DIAGRAMA DE PROCESO

4.

DIMENSIONAMIENTO DE UNA E.D.A.R. 4.1.OBRA 4.1.OBRA DE LLEGADA Y ELEVACIÓN 4.2.PRETRATAMIENTO: 4.2.PRETRATAMIENTO: DESBASTE, DESARENADO Y DESENGRASADO 4.3.TRATAMIENTO 4.3.TRATAMIENTO PRIMARIO 4.4.TRATAMIENTO 4.4.TRATAMIENTO BIOLÓGICO 4.5.DESINFECCIÓN 4.5.DESINFECCIÓN DEL EFLUENTE 4.6.ESPESAMIENTO 4.6.ESPESAMIENTO DE FANGOS: POR GRAVEDAD Y POR FLOTACIÓN 4.7.DIGESTIÓN 4.7.DIGESTIÓN ANAEROBIA 4.8. ACONDICIONAMIENTO  ACONDICIONAMIENTO Y DESHIDRATACIÓN DE FANGOS

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1.- INTRODUCCIÓN: ASPECTOS PREVIOS PARA EL DISEÑO El objeto de este tema es exponer los aspectos fundamentales necesarios para el dimensionamiento de una E.D.A.R. convencional con vertido fundamentalmente doméstico. Para ello, en primer lugar realizaremos un pequeño recorrido por los conceptos que interesa analizar previo al proyecto de la instalación que son condicionantes en la elección de una solución global óptima. -

-

-

 Alcance del proyecto : tipo de EDAR a proyectar y conexiones del sistema de saneamiento de la población y del punto de vertido. Limitaciones: cotas de llegada de agua bruta y del punto de vertido, disponibilidad, características, accesos y precios de los terrenos y conexiones de servicios de agua y electricidad. Datos de partida: caudales y contaminación Resultados a obtener: legislación vigente Criterios de diseño Dimensionamiento de la EDAR  Diagrama de flujo de los procesos de tratamiento Implantación de los elementos en terreno disponible Cálculos hidráulicos de la EDAR  Especificaciones técnicas de los equipos electromecánicos Materiales constructivos Electricidad y control del proceso  Vida media de las instalaciones Gestión y Explotación de la E.D.A.R. Presupuesto y Estudio económico

Una vez analizados todos estos apartados se tendrían acotados los trabajos a desarrollar en el proyecto. En el presente capítulo vamos a profundizar

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en los aspectos relacionados con el dimensionamiento de una EDAR de tipo convencional, concretamente en los datos de partida, resultados a obtener, criterios de diseño y dimensionamiento final de la instalación. 2.- BASE DE PARTIDA Este apartado es fundamental y muy importante para llevar a cabo un dimensionamiento de una EDAR que garantice un funcionamiento correcto cumpliendo con los objetivos de depuración propuestos, acordes con lo establecido por la legislación vigente. Para la definición de la base de partida se analizan los siguientes parámetros unitarios: - Población - Dotación de caudal - Caudales de diseño - Datos de contaminación del agua residual bruta 2.1. POBLACIÓN DE DISEÑO En la determinación de la población de diseño se utiliza el concepto de habitante equivalente, que es una forma de expresar la concentración de la materia orgánica en las aguas residuales. En casos de vertidos industriales, debe comprender una cifra que represente el poder contaminante de las industrias. Deberá también considerarse si la población es estable o sufre significativas variaciones estacionales (turismo, industrias/comercios), en cuyo caso, se considerarán la duración de las temporadas y los datos de las dos poblaciones (estable y estacional).

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2.2. DOTACIÓN La dotación debe considerar la del agua de abastecimiento, por una parte porque suelen ser los únicos datos registrados y por tanto fiables sobre la cuantía de agua movida por la población y por otra porque supone dimensionar la instalación con un margen de seguridad del 25-40% . Los valores que se utilizan para el dimensionamiento suelen ser: Hab-Eq.

Dotación abastecimiento

50.000

250-300 l/hab/d

2.3. CAUDALES  A partir de los datos de población y de la dotación de agua por unidad de población y tiempo, se calculan los caudales de llegada a la EDAR. Estos caudales pueden ser de diferentes tipos: a) Caudal medio (Q med   ) 

Es el caudal diario total, calculado como resultado de aplicar a la población de diseño la dotación prevista en la tabla anterior, para ese rango, repartido uniformemente en las 24 horas del día. Q( m3 d ) =

 Población ( hab − eq) × Dotación(l  hab − eq.d ) 1000 l  m3

b)Caudal punta (Q  p   ) 

Contempla el incremento de caudal sobre el caudal medio, que se recibe de manera puntual en la planta a determinadas horas del día. 5

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Qp = Qmed x (1,5-2,5) Si no se disponen de datos suficientes de caudales se pueden emplear los siguientes criterios: - Para comunidades pequeñas: 4 veces el caudal medio diario - Para comunidades grandes: 1,5 veces el caudal medio diario Puede calcularse mediante una fórmula empírica que, a título orientativo, proporciona datos bastante fiables: Q p

= Qmed   x ( 1,15 +

2,575 (Qmed )1/ 4

)

c)Caudal máximo (Q máx   ) 

El caudal máximo que puede llegar a planta se puede estimar como mayoración del punta en 1,5 a 2,5 veces. d)Caudal mínimo (Q mín   ) 

Importante para el funcionamiento de las estaciones de bombeo y EDAR  durante los primeros años dado que se suele trabajar con caudales inferiores a los proyectados y se pueden producir retenciones. Si no se disponen de datos suficientes de caudales se pueden emplear los siguientes criterios: - Para comunidades pequeñas: 30% del caudal medio diario - Para comunidades grandes: 50% del caudal medio diario 2.4. DATOS DE CONTAMINACIÓN Se expresan en mg/l y deben considerarse como mínimo los siguientes parámetros: DBO5 • •

SS

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Oxígeno disuelto pH Temperatura

• • •

Es importante contar con el valor más fiable posible de estos parámetros llevando a cabo una caracterización de las aguas residuales a depurar antes de la realización del proyecto, no obstante, en ausencia de datos, pueden emplearse los que a continuación se adjuntan, de contaminación per cápita: FACTORES DE APORTACIÓN PER CÁPITA A LA CONTAMINACIÓN FACTOR

VALOR (g/hab día) Intervalo

Valor Típico

DBO5

65-120

90

SS

65-125

100

PH

7,5

Nutrientes: Nitrógeno amoniacal

2-4

3,5

Nitrógeno orgánico

6,5-2,3

10

Nitrógeno Kjeldahl total

10-15

13,5

1-2

1,5

2-3,5

3,0

3,5-5,5

4,0

Fósforo orgánico Fósforo inorgánico Fósforo total

En caso de que no se disponga de los valores máximos de estos parámetros se puede utilizar el valor medio multiplicado por 1,5.  A partir de estos datos se pueden obtener las concentraciones y cargas de entrada para el dimensionamiento de la EDAR: Concentrac ión( mg  l ) =

C arg a( kg  d ) =

Contaminac iónespecíf ica( g  hab − eq.d ) × 1000 ( mg  g )  Dotación(l  hab − eq.d )

Contaminac iónespecíf ica( g  hab − eq.d ) × Población(hab − eq) 1000( g  kg )

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2.2. RESULTADOS A OBTENER  a)

Características del agua residual

Las características de calidad del vertido vienen reguladas en todo momento en la legislación vigente (Directiva del Consejo de las Comunidades Europea sobre el tratamiento de las aguas residuales urbanas (91/271/CEE) y su transposición a la normativa española en RD 11/1.995 de 28 del Diciembre. RD 509/1.996 de 15 de Marzo. RD 2116/1.998 de 2 de Octubre. De manera ilustrativa, presentamos los valores requeridos en la citada legislación, en caso de que no sea necesario un tratamiento terciario y no se trate de zonas de alta montaña:

b)

Parámetro

Valor

PH

6-8

SS

35 mg/l

DBO5

25 mg/l

DQO

125 mg/l

E.coli

1.000/100 ml (Si está prevista desinfección)

Características del fango

La disposición final del fango debe ser también objetivo principal del diseño. Los principales parámetros que se tienen en cuenta son Sequedad y Estabilidad.

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La sequedad, expresada en % de sólidos secos, es función del tipo de fango y de su disposición final y viene impuesta por la facilidad de su manejo. A título orientativo se pueden utilizar los siguientes valores: Tipo de secado

Sequedad %

En eras

>30 %

Por centrífugas

20-28 %

Por filtros banda

20-30 %

Por filtros prensa

38-50 %

En cuanto a la estabilidad, ésta viene expresada en porcentaje en peso de reducción de sólidos volátiles, y se exige un valor mínimo a la misma del 40%.

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3.-

POSIBLES TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL. DIAGRAMA DE FLUJO

Para definir la línea de tratamiento para depurar el agua residual de una determinada población se pueden seguir los siguientes pasos: - Calcular la base de partida en cuanto a concentración de parámetros contaminantes, carga, caudales y población. - Fijar los resultados a obtener en función del punto de vertido y la legislación vigente. - Determinar los valores máximos de entrada a las instalaciones y al proceso biológico. - En función de la base de partida y los resultados a obtener calcular los rendimientos necesarios para depurar el agua residual. - Determinar los valores medios y máximos de los diferentes parámetros (contaminación y caudal). - Definir la línea de tratamiento para obtener la depuración de las aguas residuales teniendo en cuenta los rendimientos posibles de cada proceso unitario.

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3.1.- LÍNEA DE AGUA  A)

Número de líneas

La elección del número de líneas depende del tamaño de la E.D.A.R. y de las oscilaciones de caudal que se puedan dar. En líneas generales se puede aconsejar: Nº de Habitantes Equivalentes

Tipo de población

2 líneas

Estacional

1 línea

2 líneas

2 líneas

>3 líneas

Las líneas siempre deberán ser iguales. Las estaciones para poblaciones superiores a 200.000 habitantes equivalentes caen fuera de posibles estimaciones y deberán ser estudiadas a parte así como aquellas en las que la variación estacional sea superior a 5 veces. En poblaciones de hasta 50.000 habitantes equivalentes se aconseja la utilización de tratamientos biológicos mediante fangos activados en aireación prolongada. B) Principales operaciones unitarias En la tabla que se adjunta se establece la relación entre los contaminantes más importantes de las aguas residuales y los procesos unitarios que se pueden emplear para eliminarlos, la combinación de los mismos permitirá la elección del tratamiento adecuado en función del contaminante a eliminar y en qué cuantía.

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PROCESOS UNITARIOS PARA ELIMINAR LOS CONTAMINANTES DEL AGUA RESIDUAL Contaminante Operación Sólidos en suspensión Desbaste y dilaceración Desarenado Sedimentación Filtración Flotación  Adición de polímeros Coagulación/sedimentación Sistemas naturales (por evacuación al terreno) Materia orgánica biodegradable

Variantes de fangos activados Película fija: Filtros percoladores Película fija: Biodiscos  Variantes de lagunaje Filtración intermitente en arena Sistemas físico-químicos Sistemas naturales

Compuestos orgánicos volátiles

Arrastre por aire Tratamiento de gases  Adsorción en carbón

Patógenos

Cloración Hipocloración Cloruro de bromo Ozonización Radiación UV Sistemas naturales

Nutrientes: Nitrógeno

Cultivo en suspensión con nitrificación desnitrificación Película fija con nitrificación desnitrificación  Arrastre de amoníaco Intercambio iónico Cloración al break-point Sistemas naturales

Fósforo

Adición de sales metálicas Coagulación y sedimentación con cal Eliminación biológica del fósforo Eliminación bio-química del fósforo Sistemas naturales

Nitrógeno y Fósforo

Eliminación biológica de nutrientes

Materia orgánica refractaria

Adsorción en carbón Ozonización terciaria Sistemas naturales

Metales pesados

Precipitación química Intercambio iónico Tratamiento por evacuación al terreno

Sólidos orgánicos disueltos

Intercambio iónico Ósmosis inversa Electrodiálisis

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Independientemente de las combinaciones que en cada caso particular se puedan hacer, la línea con frecuencia conveniente, para aguas residuales urbanas es:

OBRA DE LLEGADA CON ALIVIADERO DE SEGURIDAD Y BY-PASS GENERAL Desbaste Desarenado Desengrasado (o) PRETRATAMIENTO Tamizado(o) Pre-aireación (o) Homogeneización y regulación de caudales (o) MEDICIÓN DE CAUDAL TRATAMIENTO PRIMARIO (*)

Decantación primaria (e) Tratamiento Físico-Químico y Decantación (e)

TRATAMIENTO SECUNDARIO

Procesos de biopelícula (e) Fangos activos en suspensión (e)

DESINFECCIÓN

Cloración (e) Rayos U.V. (e)

Eliminación de fósforo (o) Eliminación de nitrógeno (o)  Afino de DBO5 y S.S. (o) TRATAMIENTO TERCIARIO Eliminación color y contamin. no degradable (o)  VERTIDO DEL EFLUENTE (o) Operaciones optativas TRATAMIENTOS AVANZADOS

(e) Operaciones excluyentes (*) La decantación primaria puede suprimirse cuando se utilice como tratamiento biológico la aireación prolongada y cuando se emplee el proceso de fangos activos convencional a media carga (teniendo en cuenta la repercusión en el mismo). Si se incluye, deberá preverse un by-pass a biológico.

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Independientemente de las combinaciones que se puedan pensar con los procesos unitarios relacionados anteriormente y con otros no relacionados, la línea de tratamiento más frecuente de una EDAR es: -

-

-

-

Obra de llegada con predesbaste y elevación Pretratamiento con desbaste (rejas o tamices) y desarenadodesengrasado Medición de caudal Decantación 1ª para estaciones medianas o grandes (> 50.000 habitantes equivalentes) Tratamiento biológico mediante fangos activos (aireación prolongada para poblaciones < 50.000 habitantes equivalentes sin decantación 1ª) Desinfección (cloración, UV, etc)  Vertido del efluente

Con esta línea de tratamiento se pueden obtener unos rendimientos de depuración de DBO5 y S.S. del 90-95%. Para rendimientos superiores hay que apoyar la decantación primaria con un tratamiento físico-químico o añadir un segundo tratamiento biológico (sistemas A+B). 3.2.

LÍNEA DE FANGOS  A) Nº Líneas   Aunque la determinación del número de líneas para el tratamiento de

fangos deberá realizarse en función de las condiciones particulares para cada caso concreto, podría indicarse en general que para poblaciones inferiores a 100.000 hab.eq. se proyectará una línea, entre este valor y sin superar los 200.000 hab.eq. se suelen instalar dos líneas, no teniendo demasiado peso una predicción para poblaciones superiores.

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B) Operaciones Unitarias Las línea de tratamiento de fango con frecuencia conveniente, es la siguiente. (En el caso de que se adopte la incineración de los mismos, no será necesaria su estabilización previa.)

ENVÍO DE FANGOS PRIMARIOS Y EN EXCESO PARA SU TRATAMIENTO ESPESAMIENTO ESTABILIZACIÓN  ACONDICIONAMIENTO DESHIDRATACIÓN

Por gravedad Por flotación (e) Por centrifugación (e) Digestión aerobia (e) Digestión anaerobia (e) Estabilización química (e) Químico (e) Térmico (e) Eras de secado (e) Filtros banda (e) Centrífugas (e) Filtros prensa (e)

INCINERACIÓN   Almacenamiento (contenedores, tolvas,  ALMACENAMIENTO, EVACUACIÓN Y  parques) DESTINO FINAL Evacuación y destino final (abonos, vertedero) (e) Operaciones excluyentes

Como normal general y a título orientativo se pueden adoptar las siguientes líneas de diseño de línea de fango: a) Población hasta 50.000 habitantes equivalentes -  Aireación prolongada (digestión aerobia de fangos) - Espesado por gravedad -  Acondicionamiento - Secado b) Población de 50.000 a 100.000 habitantes equivalentes - Digestión aerobia tanto de fango 1º como 2º - Espesado por gravedad de fango digerido 15

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 Acondicionamiento - Secado c) Población > 100.000 habitantes equivalentes - Espesado por gravedad de fango 1º y espesado por flotación de fango 2º - Digestión anaerobia -  Acondicionamiento de fango - Secado -

3.3.

DIAGRAMA DE FLUJO

Determinada la línea de tratamiento cualitativa y cuantitativamente, estamos en condiciones de elaborar el diagrama de proceso de la E.D.A.R. Estos diagramas son representaciones gráficas de las combinaciones de las operaciones y procesos elegidos para la consecución del objetivo de depuración. Para su elección y posterior análisis son importantes tanto el conocimiento teórico, como la experiencia práctica. Dicho diagrama supondrá una excelente herramienta de trabajo para efectuar los cálculos de diseño, línea piezométrica, implantación, determinación de potencias, presupuesto e implantación de la planta.

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4.- DIMENSIONAMIENTO DE UNA EDAR  4.1. BASE DE PARTIDA En primer lugar se estable la base de partida siguiendo un esquema similar al que se presenta a continuación: Población de diseño Dotación

DATOS DE PARTIDA (hab.eq) l/hab.eq./día

Caudales 

m3 /d m3 /h m3 /h m3 /h

Caudal diario Caudal medio horario Caudal punta Caudal máximo

Concentración

Contaminación 

S.S. DBO5 DQO NTK P GRASAS

mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

Rendimientos Concentración salida S.S. % mg/l DBO5 % mg/l DQO % mg/l NTK % mg/l P % mg/l Grasas % mg/l Sequedad Fangos % mg/l   Volátiles en Fangos % mg/l Rendimientos planta 

Temperatura 

Mínimas Máximas

Carga Contaminante Kg/d Kg/d Kg/d Kg/d Kg/d Kg/d Carga de salida Kg/d Kg/d Kg/d Kg/d Kg/d Kg/d Kg/d Kg/d

ºC ºC

  A continuación y en función de los rendimientos necesarios se establecen los procesos unitarios de depuración.

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4.2.- OBRA DE LLEGADA Constituirá el conjunto de elementos que reciben el agua afluente a la E.D.A.R., procedente directamente de la red de saneamiento. Constará de pozo de gruesos, aliviadero lateral y by-pass, reja de gruesos, estación de bombeo. 4.2.1.- Pozo de gruesos Los parámetros de diseño serán: Parámetro

Unidades m3 /m2 

Carga hidráulica

 

Valor /h

< 300máxa Q

Tiempo de retención

S

30-60 a Qmáx

Calado mínimo del pozo

m

>2

Velocidad de paso

m/s

Cálculos funcionales 

Establecido el tiempo de retención, que deberá oscilar entre 30 y 60 segundos (a Qmáx) y a partir del caudal, se calculará el volumen necesario de pozo.  Volumen pozo = Caudal (m3 /s) * Tretención (s) La superficie del pozo se obtendrá a partir del caudal y la carga superficial.

S  =

Qmáx C  s

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Siendo: S = Superficie del pozo Qmáx = Caudal máximo afluente Cs = Carga Superficial (m3 /m2.h) Del conocimiento del volumen y la superficie se obtendrá un calado determinado que habrá de superar el mínimo establecido. Calado (m) = Volumen pozo (m3)/ Superficie horizontal (m2) 4.2.2.- Aliviadero El objetivo será determinar los metros lineales de vertedero. Para ello, habrá que determinar en primer lugar el caudal a aliviar que será todo aquel que, pudiendo circular por el/los colector/es de llegada, supere la capacidad de tratamiento de la planta. Conocido dicho caudal, y aplicando por ejemplo la fórmula simplificada de Francis, podremos calcular el caudal por metro lineal de vertedero. Fórmula: Q

= 1,83 × (1 − (0,2 × H )) × ( H )

1, 5×3.600

Siendo Q = Caudal por metro lineal (m) H = Altura de la lámina de agua sobre el vertedero ( 12 mm

6 mm

< 12 mm

Mecánico temporizado y por diferencia de nivel

Los principales parámetros de diseño y sus valores serán:  Velocidad mínima del agua residual en el canal de desbaste: 0,8 m/s  Velocidad de paso a Qmed y colmatación del 30%: < 1 m/s  Velocidad de paso a Qmáx y colmatación del 30%: < 1,4 m/s Sistema de limpieza de rejas: Automático Sistema de extracción de resíduos: Cinta transportadora/ Tornillo Compactador de resíduos Sistema de evacuación por contenedores

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Las principales características a tener en cuenta en el diseño del desbaste son: Características

Limpieza Manual

Limpieza Automática

Tamaño de los barrotes  

Anchura (mm)

5-15

Profundidad (mm)

5-15

25-37,5

25-37,5

Luz entre barrotes (mm)

25-50

15-75

Pendiente en relación a la vertical (grados)

30-45

0-30

 

Velocidad de aproximación (m/s)

0,3-0,6

Pérdida de carga admisible (mm)

0,6-1,1

150

150

El dimensionamiento se realiza igual que en el canal de predesbate. Una vez fijada la velocidad de paso (1m/s a caudal medio) y el ancho del canal, se determina la sección útil de paso y el calado. S  =

 Ac  x

Siendo:

 L  L +  Ab

× (1 − G

100

)

S = Sección útil de paso (m)  Ac = Ancho de canal (m) L = Luz entre barrotes  Ab = Ancho de barrotes G = Grado de colmatación (%) El cálculo del calado necesario para un grado de colmatación establecido (suele ser del 30%) vendrá dado por la siguiente fórmula: Calado =

Q 3.600

 x

 Ab +  L (1 − G / 100)  x (V   x  L  x  Ac)

Siendo: Q = Caudal Caudal de paso paso (m3 /h)  Ab = Ancho de barrotes (mm) 23

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L = Luz entre barrotes (mm) G = Grado Grado de colmatación (%)  Ac = Ancho de canal (m)  V = Velocidad de paso (m/s) (m/s) 4.3.2. Desarenado Los principales parámetros para su dimensionamiento serán: CANAL (desuso)

AIREADO

10.000

Habitantes  

Velocidad de paso (m/s)

0,3-0,4

Longitud (nº veces altura lám.agua

20-25

Carga hidráulica de trabajo (m3 /m2 /h)

50 red unitaria

Contenido en M.O.

0,8 m3 /m3 de agua residual * Caudal unitario por boquilla, Qaire unit < 7 m3 /h (burbuja gruesa) 4.3.- TRATAMIENTO PRIMARIO Si no existen grandes variaciones estacionales y el objeto de depuración son aguas residuales urbanas, el tratamiento primario consistirá en una decantación. Para atender a casos de grandes variaciones de caudal, fuertes puntas de contaminación, etc. puede instalarse un tratamiento físico-químico acompañado obligatoriamente de la decantación. En estos casos, se obtienen rendimientos del 50-60 % en DBO 5 y del 65-75% en SS con adición de

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polielectrolito, si se trabaja con sales metálicas el rendimiento es aún mayor llegando al 65-75 % en DBO5 y al 85-90% en SS. DECANTACIÓN PRIMARIA Parámetros de diseño

Qmed

Carga superficial (m3 /m2 

/h)

Tiempo de retención hidráulica (h) Carga máxima sobre vertedero (m3 

Qmáx 1,3-2,0

>2 /h/m lineal)

2 h Qmax > 1 h Qmax < 40 m3 /ml.h 2 - 3,5 m

• • • •

•

Carga sobre vertedero:   Altura bajo vertedero: Reducción SS:   Velocidad rasquetas:

> 65 %

2

>2

Cm = 0,3 . T >19ºC Cm= 0,4 . T >21ºC Cm=0,5 . T> 23,5ºC

>2 Cm = 0,3 . T >19ºC

Si

Cm= 0,4 . T >21ºC Cm=0,5 . T> 23,5ºC

(*) Para la real, se tendrá en cuenta la punta y el coeficiente de transferencia.

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Carga másica Relación entre la masa de materia orgánica que entra en el reactor por unidad de tiempo y la masa de microorganismos existentes en el mismo. Se expresa en DBO5 en el influente por día/Kg de MLSS en la cuba Cm = Q . So / V * X Edad del fango Relación entre la masa de fangos existente en la cuba y la masa de fangos en exceso extraídos por unidad de tiempo. Se expresa en kg de MLSS en la cuba / kg de fango en exceso por día. E = V * X / Q p * Xr Estos dos factores son los principales parámetros que definen los procesos de fangos activos, la carga másica principalmente para diseñar las instalaciones y la edad del fango para definir los procesos de nitrificación. En función de la carga másica los procesos serán: PROCESO

CARGA

 Ata carga

CM > 0,4

Media carga

0,15 < CM CM < 0,15

Muy baja carga o aireación prolongada

CM < 0,07

La adopción de una u otra carga viene dada en función del rendimiento que se desee obtener del proceso.

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Relación entre carga , másica y eliminación de DBO 5 en un reactor biológico CM (*)

Rendimiento (%)

1,0

80

0,8

83

0,5

87

0,4

88

0,3

90

0,2

92

0,1

93

0,05

94

(*) CM: En Kg DBO5 entrada dia/Kg MLSS en cuba)

La edad del fango está directamente relacionada con la carga másica, existiendo diversas ecuaciones para el cálculo de una en función de la otra. Las más usuales son: Eckenfelder: E = (0,56 * CM * R - 0,75 * b + 0,5 * Pe * CM) -1 Siendo: R = Rendimiento en depuración Pe = Producción específica de fangos Kg MS/ kg DBO5 Degremont:  E  =

1 0,2 × Cm + Cm 1, 5

Norma A-131 (ATV)  E (d ) = SF × 3,4 × 1,103 (15 −T )

Siendo: E: edad del fango(d) SF: factor de seguridad (1,45-2) T: temperatura (ºC)

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Carga volumétrica Relación masa de materia orgánica que entra en el reactor por unidad de tiempo y volumen de la cuba. Se expresa en kg de DBO5 en el influente por dia / m 3 de volumen de la cuba. Cv = Q * So / V Permite asegurar un tiempo mínimo de estancia en el reactor biológico a fin de que se puedan desarrollar las reacciones biológicas de este parámetro. Según estos parámetros los procesos los podríamos clasificar en: CLASIFICACIÓN

CM

CV 

Alta Carga

>0,4

Media Carga

0,22 Capacidad de reserva > 50% > 50% > 50% Concentración de fango recirculado: Como máximo 8.000 mg/l para decantador secundario de extracción central y 6.000 mg/l para decantador secundario de succión. Equipos de recirculación: Bombas que no rompan el flóculo

4.4.3.

Decantación Secundaria DECANTACIÓN SECUNDARIA Parámetros

Proceso Convencional  y Contacto Estabilización

 Aireación Prolongada

Carga Superficial (m3 /m2 /h)

Qmed < 0,8 Qmáx < 1,5

Qmed < 0,5 Qmáx < 0,9

Carga sólidos a MLSS > 2.500

Qmed < 2,5

Qmed < 1,8

ppm (Kg/m2 /h)

Qmáx < 4,5

Qmáx < 3,2

3

3-5

Tiempo de retención hidráulica a Qmed (h)

Qmed < 12 Qmáx < 20

Q/ml de vertedero (m3 /h) Calado cilíndrico (m)

>3

Para diámetros < 35 m. El decantador será de extracción central Para diámetros 35 42 m

Calado (m) Recomendado 3,30 3,60 3,90 4,20 4,50

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Mínimo 3,00 3,30 3,60 3,90 4,20

DISEÑO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 

Los decantadores circulares de rasquetas contarán con un sistema de arrastre de fangos que se desplace a una velocidad perimetral de 120 m/h como máximo. Su pendiente de solera será del 4 % y el calado en el borde, comprendido entre 2,5 y 3,5 m. Además estarán equipados con un sistema de recogida superficial de espumas y flotantes, siendo bueno que existan paletas de espesamiento en el pozo central de recogida de fangos. En los rectangulares, cuya ventaja con respecto a los anteriores es la de permitir una implantación más compacta de todo el tratamiento biológico, se emplea una relación longitud anchura de 3-6 y una profundidad de entre 2,5 y 4 m. Siendo la pendiente de solera del 1 %. El sistema de arrastre de fangos se desplazará como máximo a una velocidad lineal de 60 m/h. Para decantadores circulares con diámetro superior a 35 m, se recomienda la recogida de fangos por succión, la cual habrá de realizarse en un radio para diámetros hasta 45 m y en todo el diámetro a partir de éste valor.

59

DISEÑO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 

4.4.3. Fangos en exceso Los parámetros de diseño serán: FANGOS EN EXCESO Parámetros Producción (kg/kg DBO5elim.)

Proceso Convencional

 Aireación Prolongada

ContactoEstabilización

Calcular

calcular

Calcular

Deberá instalarse una bomba de reserva Capacidad de bombeo suficiente para extraer el volumen diario en 6 horas como máximo Concentración de fango recirculado: Como máximo 8.000 mg/l para decantador secundario de extracción central y 6.000 mg/l para decantador secundario de succión.

Una vez determinada la producción de fangos en exceso en kg/d de masa seca, conociendo la concentración de purga de dicho fango, se puede determinar el caudal de purga necesario en el proceso: Q ( m 3 / h) =

 FE (kg / d ) Concentración(kg / m 3 )

4.5.- DESINFECCIÓN DEL EFLUENTE En general no se efectuará, aunque la planta debe estar dotada de esta instalación para ser usada en caso de emergencia. Para poblaciones inferiores a 25.000 habitantes equivalentes se utiliza hipoclorito sódico, siendo más aconsejable el cloro gas para plantas mayores. La dosificación deberá ser automática en función del caudal. Parámetros de diseño: • •

Capacidad de dosificación a Qmáx = 6 ppm Capacidad de almacenamiento = 15 días

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DISEÑO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 

Tiempo de contacto a Qmáx > 15 minutos Para la manipulación del cloro gas se tendrán en cuenta la instalación de todos los sistemas seguridad según B.O.E. 9/3/84. •

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DISEÑO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 

4.6.

ESPESAMIENTO DE FANGOS

4.6.1. Por gravedad Parámetros de diseño ESPESAMIENTO DE FANGOS Tipo de Fangos

C.Sólidos (kg/m2/d)

C.Hidráulic a m3/m2/h

Tiempo ret. (h)

Conc.Fango (g/l)

Fangos primarios