EOI · 19/07/2012 · http://a.eoi.es/1q9 Proyectos finales de los alumnos del Master en Ingeniería y Gestión del Agua (MAGUA) (Madrid)

1. DISEÑO DE UNA ERAR CON
REUTILIZACIÓN DE AGUA
REGENERADA
Adolfina Cruz-Auñon, Sara Elizalde y Elena Mª Vera.
TUTOR: Juan Antonio Sainz Sastre

2. ÍNDICE
I. Introducción
II. Descripción de la ERAR
III. Línea de agua
IV. Línea de fangos
V. Línea de regeneración
VI. Sistema de desodorización
VII. Proceso MBR alternativo
VIII. Costes

3. INTRODUCCIÓN

4. INTRODUCCIÓN
Objetivos 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

5. INTRODUCCIÓN
Objetivos del proyecto
Se ha estudiado la Se ha estudiado la
sustitución de parte de la implantación de un sistema
línea de regeneración y el de desodorización.
proceso de flotación por un
sistema de membranas.

6. INTRODUCCIÓN
Ubicación de la instalación
ERAR localizada entre Garrucha y Mojácar (Almería).
Marina Golf Mojácar recibirá el agua regenerada.
Marina
Golf
Mojácar Garrucha
Mojácar

7. INTRODUCCIÓN
Marco 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.

8. DESCRIPCIÓN DE LA ERAR

9. DESCRIPCIÓN DE LA ERAR
Características del agua de entrada
 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
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Temporada Baja Temporada Alta

10. DESCRIPCIÓN DE LA ERAR
Características del agua de entrada
 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

11. DESCRIPCIÓN DE LA ERAR
Límites de vertido
Límites de vertido aguas depuradas
CONTAMINANTE CONCENTRACIÓN (ppm)
DBO 25
SS 35
NTK 15
Fosfatos 2
Valores máximos admisibles aguas regeneradas*
CONTAMINANTE CALIDAD B
Nemátodos intestinales 1 huevo/10L
Escherichia coli 200 UFC/100mL
SS 20mg/L
Turbidez 10 NTU
* Según RD 1620/2007 para uso 4.1

12. DESCRIPCIÓN DE LA ERAR
Regeneración del agua
GRUPOS DE CALIDAD EN FUNCIÓN DE LOS LÍMITES BACTERIOLÓGICOS
ESTABLECIDOS EN EL R.D. 1620/2007

13. DESCRIPCIÓN DE LA ERAR
Regeneración del agua
TIPOS DE TRATAMIENTO EN FUNCIÓN DE LOS LÍMITES
BACTERIOLÓGICOS ESTABLECIDOS EN EL R.D. 1620/2007
(CEDEX 2008)

14. ESQUEMA GENERAL DE LA PLANTA

15. LÍNEA DE AGUA

16. LÍNEA DE AGUA
Esquema

17. LINEA DE AGUA
Pretratamiento: pozo de gruesos
BASES DE DISEÑO DIMENSIONES
Ch(m3/m2·min) 1 Alto (m) 2
Tr (min) 2 Ancho (m) 3,6
Q (m3/h) 450 Largo (m) 3
Superficie (m2) 11
Volumen (m3) 22

18. LINEA DE AGUA
Pretratamiento: 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

19. LINEA DE AGUA
Pretratamiento: 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

20. LINEA DE AGUA
Pretratamiento: Tamizado.
Nº unidades: 2
Luz de paso: 1 mm
Q : 450 m3/h

21. LINEA DE AGUA
Desarenado-Desengrasado.
DIMENSIONES
Alto (m) 4,2
Ancho (m) 2,5
19 difusores Largo (m) 7,2
6 m3/h
Superficie (m2) 18
Volumen (m3) 75
CONCENTRADOR DE GRASAS
LAVADOR DE ARENAS
Vertedero de
Vertedero residuos
de inertes peligrosos

22. LINEA DE AGUA
Soplantes
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

23. LINEA DE AGUA
Decantación primaria
Se instalan dos decantadores para una población de 20.000 habitantes
equivalentes.
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

24. LINEA DE AGUA
Tratamiento biológico
Proceso de lodos activos por oxidación total con nitrificación
desnitrificación y eliminación de sales de fósforo.
Parámetros de diseño del reactor biológico:
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
 Cálculo del volumen:
DBO(kg / día )
Volumen (m 3 ) =
( MLSS / 1000)· CM

25. LINEA DE AGUA
Tratamiento 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.
Volumen reactores (m3)
DOS BALSAS UNA BALSA
Zona anóxica 1152 576
Zona aerobia 2496 1248
Zona facultativa 486 243
Zona anaerobia 384 192
Volumen total 4032 2016

26. LINEA DE AGUA
Tratamiento biológico
Cálculo de las necesidades de oxígeno
1. Eliminación de la materia orgánica biodegradable (a)
1.Oxígeno
2. Respiración endógena de las bacterias (b)
teórico medio
3. Nitrificación (c)
(kg/día)
4. Recuperación en desnitrificación (d)
2. Oxígeno teórico punta = a x et + b + c x et – d
Oxígeno real:
FACTOR -Punta de contaminación
PUNTA -Punta de caudal O2 real = O2 teórico / FC
(et) -Factor de simultaneidad FC= f(P,T, hmar,ar…)

27. LINEA DE AGUA
Tratamiento biológico
TEMPORADA ALTA TEMPORADA BAJA
 Consumo de aire total: Aire (m3/h) 3.689 1.506
 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 O 2
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

28. LINEA DE AGUA
Recirculación de fangos
Q RECIRCULACIÓN EXTERNA Q RECIRCULACIÓN INTERNA
(m3/h) (m3/h)
Temporada Temporada Temporada Temporada
alta baja alta baja
36 12 888 311
(Qin + Qr) · X = Qr · Xr + Qout · Xf Q·N in = Q· N out + Qr ·Nout + Qr´ ·N out

29. LINEA DE AGUA
Flotación
 Separación de los MLSS del agua con el empleo de un sistema DAF.
DIMENSIONES
Volumen (m3) 829
Superficie (m2) 314
Diámetro(m) 20
Altura (m) 2,7
 Aire disuelto hasta su saturación en parte del efluente a 5 atm de
presión en calderín.

30. Línea de fangos

31. LÍNEA DE FANGOS
Esquema

32. LINEA DE FANGOS
Producción de fangos
TEMPORADA ALTA TEMPORADA BAJA
Purga de fangos Caudal Purga de fangos Caudal
Origen del fango Concentración
(kg/h) (m3/h) (kg/h) (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

33. LINEA DE FANGOS
Espesado
 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 TEMPORADA
ALTA 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

34. LINEA DE FANGOS
Estabilización
DIGESTOR PRIMARIO DIGESTOR SECUNDARIO
tr (días) 20 10
Volumen unitario (m3) 1278 640
Altura (m) 9 7
Diámetro (m) 13,5 10,7

35. LINEA DE FANGOS
Estabilización
 Balance energético:
+
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
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

36. LINEA DE FANGOS
Deshidratación
 Dosificación de polielectrolito: 4 kg/Tm MS
 Concentración fango salida: 25%
 Empleo de 2 centrífugas tipo “decanter”, con capacidad de 5 m 3/h
TEMPORADA TEMPORADA
ALTA 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 centrífugas 2 centrífugas
6h/día 6h/día
5 días/semana 2 días/semana

37. LINEA DE REGENERACIÓN

38. LÍNEA DE REGENERACIÓN
Esquema

39. LÍNEA DE REGENERACIÓN
Coagulación-Floculación
PARÁMETRO DE DISEÑO
ALTURA NIVEL
COAGULADOR tr = 2min
TOTAL SEGURIDAD
FLOCULADOR  tr = 20min
Nivel Altura Volumen
Lado(m)
seguridad (m) total (m) (m3)
COAGULADOR 2,2 0,4 2,6 10
FLOCULADOR 4,6 0,3 4,9 96

40. LÍNEA DE REGENERACIÓN
Decantación
 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

41. LÍNEA DE REGENERACIÓN
Filtración 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

42. LÍNEA DE REGENERACIÓN
Desinfección por UV y NaClO
DESINFECCIÓN MEDIANTE
SISTEMA UV
λ = 254 nm DESINFECCIÓN DE
Intensidad efectiva = 50 w/m² MANTENIMIENTO
2 ppm NaClO

43. LÍNEA DE REGENERACIÓN
Almacenamiento
DEPÓSITO DE 10.800 m3 LÁMINAS DE AGUA DEL CAMPO DE
GOLF

44. SISTEMA DE DESODORIZACIÓN

45. SISTEMA DE DESODORIZACIÓN
CONFINAMIENTO DE LAS ZONAS
PRODUCTORAS DE OLOR
Proceso 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.

46. SISTEMA DE DESODORIZACIÓN
EDIFICIOS CONFINADOS DESODORIZACIÓN POR LAVADO QUÍMICO
 Depresión de -5 mm.c.a.
 Nivel de contaminación máximo: Se trata el aire contaminado aspirado
en torres de lavado químico.
5.000 UOE/m3
 Detectores de SH2 y O2.
 Canalizaciones captadoras de gases
y olores.

47. PROCESO MBR ALTERNATIVO

48. PROCESO MBR ALTERNATIVO
 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.
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

49. PROCESO MBR ALTERNATIVO

50. COSTES

51. COSTES
ERAR diseñada para 40.000 habitantes equivalentes.
Tratamiento de 1.270.200 m3/año.
REGENERACIÓN REGENERACIÓN
CONVENCIONAL 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

52. COSTES
Costes de explotación
REGENERACIÓN CONVENCIONAL REGENERACIÓN CON MEMBRANAS

53. COSTES
Costes de mantenimiento
REGENERACIÓN REGENERACIÓN
DESCRIPCIÓN
CONVENCIONAL MEMBRANAS
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 €

54. COSTES
Coste del m3 de agua regenerada
REGENERACIÓN REGENERACIÓN CON
CONVENCIONAL 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

55. ¡Muchas gracias!