Depuración para principiantes: Ejemplo de flexibilidad EDAR

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Sobre el blog

Jorge Chamorro
Ingeniero especialista en tratamiento y depuración de aguas y en desalación.
  • Depuración principiantes: Ejemplo flexibilidad EDAR

Para terminar, por ahora, con la línea de agua, y empezar si Dios quiere, en septiembre, con la línea de fangos me gustaría resumir las ideas que subyacen en los anteriores blogs para el diseño de la línea de agua mediante unos consejos y un ejemplo real de diseño.

Consejos

Recordar:

  1. Una estación depuradora de aguas residuales (EDAR) diseña su línea de agua atendiendo a dos criterios fundamentales (cargas orgánicas y cargas hidráulicas) y ambas son igualmente importantes
  2. Los datos de diseño se determinan para un futuro de 25 años. Los diseñadores no somos videntes solo seleccionamos, con datos actuales, un posible futuro de los numerosos que pueden existir.
  3. Los datos de diseño son una foto fija de las características del agua bruta y es muy probable que se cumplan solamente una hora al día. El resto de las horas los caudales y las cargas contaminantes fluctuarán de forma aleatoria y dependerán del año, de la época del año, del mes del año, del día de la semana y de la hora del día.
  4. Ojo con adoptar datos de diseño muy conservadores. Puede que, durante muchos años, estemos obligando a funcionar la EDAR con procesos con capacidad superior a la necesaria y con ineficiencias energéticas y pérdida de vida útil de los equipos
  5. Si adoptamos datos de diseño muy agresivo, debemos de diseñar la EDAR para que, en el futuro, se pueda aumentar la capacidad de determinados procesos.
  6. Prever ampliaciones futuras, si hay espacio suficiente, y diseñar, adecuadamente, los elementos comunes para evitar interferencias futuras en la operación.
  7. El reparto hidráulico a las diferentes unidades que componen los procesos de la línea de agua son fundamentales
  8. Los procesos biológicos deben de funcionar con unidades independientes tanto hidráulicamente como biológica.
  9. Diseñar ccon Flexibilidad operativa

Corolarios:

  1. Las caudales de entrada a una EDAR son tan importantes como las cargas orgánicas
  2. Los datos de diseño son un punto de partida, no el fin absoluto e inamovible del diseño.
  3. Para dotar al operador de una abanico grande de alternativas en el funcionamiento de los procesos, debemos de diseñar estos lo más flexibles posibles.
  4. Analizar si es conveniente realizar la construcción de la EDAR en dos o tres épocas diferentes. Requiere un diseño adecuado para que las ampliaciones futuras no interfieran en el funcionamiento normal de las EDAR.
  5. El mejor reparto hidráulico a las unidades de los diferentes procesos es por vertedero.
  6. En los procesos biológicos por fangos activos, no se pueden mezclar los licores mezcla ni en las salidas de las balsas biológicas ni en las recirculaciones externas.

Ejemplo real de diseño

Problemática detectada

Las aguas residuales generadas en el núcleo urbano que vierte a la EDAR del ejemplo se caracterizaban por:

  • Estacionalidad:
    • Temporada baja: octubre a abril.
    • Temporada alta: mayo a septiembre.
  • Altos valores de NTK en la entrada.
  • Fuertes variaciones en la salinidad del agua bruta debidas a:
    • Existencia de intrusión marina.
    • Vertidos de salmueras de instalaciones desaladoras de numerosos particulares.

De un análisis de los mismos se obtenían las siguientes consideraciones:

1) En temporada alta: Los valores de contaminación de las aguas residuales en la temporada baja permites su tratabilidad por vía biológica en base a la relación entre sus parámetros y especialmente DQO/DBO5 y NTK/DBO5

  • DBO5/DQO = 0,5 (valor deseable por encima de 0,4)
  • NTK/DBO5= 5 (valor deseable por encima de 5)

2) En temporada alta : En temporada alta las cargas contaminantes presentan unos ratios que ponen en riesgo la capacidad de eliminar por vía biológica la carga contaminante de entrada, especialmente en lo referente al nitrógeno:

  • DBO5/DQO = 0,5 (valor deseable por encima de 0,4)
  • NTK/DBO5= 4,5 (valor deseable por encima de 0,4)

3) Dadas las altas concentraciones de NTK se deben de evitar sobrecargas a los procesos biológicos provocadas por los propios retornos de la línea de fangos, que pueden llegar a suponer valores entre el 10 y el 25 % de los registrados en el agua bruta.

4) Al registrarse variaciones en la conductividad del agua bruta se debe de adoptar las siguientes medidas:

  • Actuar en la red de colectores
  • Prohibir los vertidos de salmuera a la red de saneamiento
  • Disponer de elementos reguladores en la EDAR

Diseño realizado

Teniendo en cuenta que el problema de la salinidad pasa por actuaciones ajenas a la construcción de la EDAR y que implicaban a otros actores y cuya resolución podría ser acometida a medio o largo plazo, el diseño de los procesos de la EDAR contemplaba las siguientes actuaciones:

  • Instalación de regulación de la salinidad de las aguas brutas al tratamiento biológico
  • Instalación de un by-pass parcial/total de la decantación primaria
  • Diseño de un proceso biológico para funcionar con todos los escenarios posibles:
    • By-pass parcial o total del agua decantada
    • Con prefermentación o no de los fangos primarios
    • Con coprecipitación o no del fósforo
  • En resumen un biológico con:
    • Funcionamiento en unidades independientes: no se unían los licores mezcla ni a la salida de las balsas ni en las recirculaciones externas.
    • Volumen suficiente para todos los escenarios posibles
    • Con capacidad de aireación para todos los escenarios posibles
    • Con doble recirculación interna
    • Con zonas polivalente
  • Instalación de un proceso de prefermentación de los fangos primarios para recuperar parte de su MV
  • Instalación de un proceso de tratamiento de escurridos para reducir las cargas de nutrientes a cabecera de la EDAR. Especialmente el nitrógeno

Regulación de la salinidad

Las variaciones de salinidad en las aguas brutas generan interferencia en la reducción de la DQO y de la DBO5

 

Reducción de DQO en función de ion Cl

Variaciones del rendimiento en función de la variación de la salinidad

Para evitar que las variaciones de salinidad afecten a los procesos biológicos, se diseñó una instalación de amortiguación de las puntas de salinidad. Para ello se adoptaron las siguientes medidas:

  1. Posibilidad de tener biológicos trabajando con diferente salinidades.
  2. Disponer de una balsa de regulación donde se almacenen aguas con salinidad elevada (> 10.000 µs/cm²).
  3. Disponer de una balsa de regulación donde se almacenen aguas con baja salinidad (< 2.000 µs/cm²).

Mediante el automatismo, se controlará la salinidad de los tres biológicos y la salinidad del agua pretratada. En función de la conductividad de esta última podrá realizar las siguientes acciones:

  1. Alimentar a la balsa con la salinidad similar.
  2. En caso de salinidad muy elevada/baja enviar el agua a la balsa de regulación de alta/baja salinidad.
  3. Bombear agua de la balsa de alta/baja salinidad para ajustarla a las condiciones del biológico.

Regulación de carga orgánica a la zona anóxica

La relación DBO5/NTK a la entrada de las balsas biológicas, especialmente en temporada alta, presentaba un valor bajo que limita la capacidad de desnitrificación de la zona anóxica.

Se implementó la posibilidad de regular el caudal de agua pretratada que es necesario by-pasear para, en función de la carga contaminante, enviarla directamente al tratamiento biológico.

Además se dispusieron dos instalaciones:

  • Prefermentador de fangos primarios.
  • Tratamiento de escurridos.

Una fracción considerable de la DQO particulada retenida en los decantadores primarios puede ser utilizada para generar ácidos grasos volátiles (AGV). Mediante la fermentación de los fangos primarios se generan AGV que son enviados a cabecera de las balsas biológicas para ayudar a la desnitrificación:

El proceso de Anammox, acrónimo de oxidación anaerobia del ion amonio (ANaerobic AMMonium OXidation), es un proceso biológico que forma parte del ciclo del nitrógeno. En este proceso biológico, nitrito y amonio se convierten directamente en gas nitrógeno mediante la reacción catabólica es:

NH4+ + NO2- → N2 + 2H2O.

Las bacterias que realizan el proceso anammox presentan una tasa de crecimiento extremadamente lenta, con un tiempo de división de casi dos semanas a temperaturas superiores a los 30 º C

En contraste con el proceso convencional de nitrificación-desnitrificación, solamente la mitad del nitrógeno tiene que ser oxidado a nitrito.


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