Sobre el blog

Jorge Chamorro
Ingeniero especialista en tratamiento y depuración de aguas y en desalación.
  • Depuración principiantes I: Datos diseño

Una estación depuradora de aguas residuales (EDAR) se diseña desde dos campos diferentes: hidráulico y proceso.

Para el primer campo son fundamentales determinar los cuatro caudales más significativos para el diseño: Caudal medio (m3/d y m3/h), caudal punta (m3/h), caudal mínimo (m3/h) y caudal máximo (m3/h). A todos los efectos, entendemos por caudal punta el caudal máximo de las aguas residuales y por caudal máximo el caudal de aguas pluviales (incluidas las residuales) que deben de dispone de un tratamiento primario.

Para el segundo campo es necesario definir las cargas contaminantes de las aguas residuales: DQO, DBO5, SS, NTK y P.

Con frecuencia, los plazos que se dan para redactar los proyectos de EDAR no tienen en cuenta la necesidad de conocer en profundidad el o los núcleos urbanos a los que va a dar servicio. El resultado ha sido que nos hemos encontrado con plantas que, desde el primer día, están al límite de su capacidad y otras que, tras diez años de funcionamiento, siguen con más del cincuenta por ciento de la planta fuera de servicio.

En consecuencia, para determinar los datos de partida se debe de dedicar tiempo y conocimiento técnico - algo que hasta ahora se suponía, pero que en la actualidad no está asegurado - si no se quiere cometer unos de los errores más comunes a la hora de proyectar una EDAR.

Recomiendo seguir los siguientes pasos:
  1. Recopilación de la información disponible
  2. Establecimiento de la campaña analítica y de medición de caudales
  3. Análisis de la coherencia de los datos
  4. Definir los datos actuales
  5. Realizar las proyecciones para el año de diseño (25 años) y definir los datos de diseño.

PRIMERO: RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN DISPONIBLE

Cuanta más información se tenga de los núcleos urbanos mayor será la fiabilidad de los datos de diseño. Como mínimo, se debería de disponer de la siguiente información:

  • Consumos de agua potable en alta y baja (mejor por meses o trimestres que anuales). Fuente: empresa de aguas y/o ayuntamientos
  • Población de derecho (empadronadas). Fuente: Instituto nacional de estadística- INE) y de hecho (empadronadas y transeúntes). Fuente: Ayuntamiento, asociaciones hosteleros, etc.)
  • Red de saneamiento: puntos de vertido
  • Datos analíticos de aguas residuales (generalmente no se tienen)
  • Plan Hidrológico de Cuenca (PHC)

Evidentemente, cuanta más información se disponga mucho mejor, pero hay que buscar un equilibrio entre el volumen y la capacidad de procesamiento de la que se dispone. Es recomendable disponer de la siguiente información:

  • Histórico de habitantes. Fuente: INE
  • Censo de industrias. Fuente: Ayuntamiento, INE, Cámara de Comercio
  • Planes de desarrollos urbanísticos o industriales
  • Analítica de las aguas potables. Fuente: Compañía suministradora o ayuntamientos
  • Datos pluviométricos. Fuente: Agencia estatal de meteorología-AEMET
  • Reglamento de vertidos de los municipios

SEGUNDO: ESTABLECIMIENTO DE LA CAMPAÑA ANALÍTICA

En general, no se dispondrá de información sobre los caudales y las cargas contaminantes de las aguas residuales por lo que será necesario establecer una o dos campañas de medición y toma de muestras en los puntos de vertido de la red de colectores.

Si los núcleos urbanos tienen una estacionalidad significativa (elevada diferencia entre los habitantes de hecho y de derecho) será necesario realizar, como mínimo, dos campañas para cada una de las épocas más representativas de los escenarios considerados y, a ser posible, sin incidencias pluviométricas significativas.

Los datos a recabar serán: Caudales (medio, punta y mínimo) y cargas contaminantes (DQO, DBO5, SS, NTK y P) mediante muestra compuesta las 24 horas

TERCERO: ANALISIS DE LA COHERENCIA DE DATOS

Para mí, la parte más importante.

  • Lo primero que hay que establecer son las dotaciones (l/hab/d) en alta y baja y para cada una de los meses o trimestres. Esto nos aportará mucha información:
  • Si la estacionalidad es significativa: hay diferencias entre los consumos mensuales o trimestrales.
  • Pérdidas en la red de abastecimiento por diferencia entre la dotación en alta y baja
    • Menos del 20 % asumible
    • Entre el 20 y el 40 % recomendación de actuar en la red de abastecimiento
  • Si las dotaciones son sostenibles:
    • Menor de 250 l/hab/d asumible
    • Entre 250 y 300 l/hab/d recomendable para concienciar a la ciudadanía sobre el uso racional del agua

Lo siguiente que hay que hacer es ver si los caudales de aguas residuales (establecidos en la campaña analítica) son coherentes con los suministrados. Se establecerán las dotaciones de aguas residuales en l/hab/d para cada mes o trimestre. Esto nos permitirá calcular la pérdidas en la red de saneamiento por diferencia entre la dotación en baja y la dotación de aguas negras: ´

  • Menos del 20 % asumible
  • Entre el 20 y el 40 % recomendación de actuar en la red de saneamiento

Por último, se realizará una evaluación de los habitantes equivalentes (e-h), para cada uno de los escenarios posibles:

  1. Con los datos de la campaña analítica: (e-h)1=(Qmedio (m3/d) * DBO5 (ppm))/(60 ((gr/hab)/d) )
  2. Con datos de los consumos medios en baja y la DBO5 de la campaña analítica: (e-h)2=(0,8 * Qmedio (m3/d) * DBO5 (ppm))/(60 ((gr/hab)/d) )

En cualquier caso, los habitantes-equivalentes (e-h) siempre tienen que ser mayores que los habitantes de hecho, ya que los e-h incluyen los habitantes de hecho y los derivados de la industria.

Si los (e-h)1 son menores que los reales se debe de considerar que los caudales medidos en la red de saneamiento no incluyen todos los caudales de aguas residuales debido a:

  •  No se han analizado todos los puntos de vertido
  •  Existen fuertes pérdidas en la red de saneamiento
  •  Los equipos de medida no estaban correctamente calibrados.

Si los (e-h)2 son menores que los reales se debe de considerar que la analítica realizada presenta problemas debido a:

  • No se ha realizado sobre muestra compuesta
  • La muestra se ha tomado en días con fuertes lluvias.
  • No se ha conservado adecuadamente las muestras
  • Los equipos de análisis no estaban correctamente calibrados.

Si los e-h son mayores que los de hecho, queda realizar una última comprobación, ver si la diferencia entre los e-h y los de hecho (que define laos e-h debidos a la industria) es coherente con el parque industrial existente en los municipios y compatible con el reglamento de vertidos (si existe)

CUARTO: DEFINIR LOS DATOS ACTUALES

A la vista de la información disponible, el siguiente paso es definir que datos vamos a considerar para su extrapolación al futuro:

  • Población de derecho actual
  • Máxima población de hecho actual
  • Periodos de máxima población de hecho Dotación de aguas residuales. Se aconseja adoptar el máximo de los siguientes valores
    • El 80 % de la dotación en baja de agua potable
    •  El caudal medio de aguas residuales obtenido en las campañas analíticas dividido por los habitantes de hecho
  • Habitantes equivalentes adoptados que será la suma de:
    • Los habitantes de hecho
    • Los e-h atribuidos a la industria.

QUINTO: REALIZAR LAS PROYECCIONES PARA EL AÑO DE DISEÑO

Nadie tiene una bola de cristal que pueda evaluar como va a crecer una determinada población de aquí a 25 años. Pero lo que si se puede, y se debe, es dejar constancia de las consideraciones que nos llevan a adoptar los datos de diseño que servirán para el diseño de la EDAR.

Los datos de diseño a 25 años serán:

  • Establecer la población de hecho y derecho para dentro de 25 años mediante el estudio de las características de los núcleos urbanos:
    • Planes urbanísticos
    • Potencial de crecimiento
    • Proximidad a grandes capitales
    • Carácter turístico, etc.
  • Dotación de aguas residuales (se recomienda no pasar de 240 l/hab/d) para asegurar un desarrollo sostenible en los municipios
  • Calcular el caudal medio de aguas residuales de la forma siguiente:
    • Qm (m3/d)=(Población de hecho (h)*dotación ((l/hab)/d))/(1.000 (l/m3))
  • Calcular el caudal punta de aguas residuales de la forma siguiente:
    • Qp (m3/h)=(Qm (m3/d)*Coeficiente punta))/(24 (h/d))
    • Coeficiente punta=-9,0*Ln(〖población de derecho)〗^0,1+ 13,3
  • Calcular el caudal mínimo de aguas residuales de la forma siguientes:
    • Qmín (m3/h)=(Qm (m3/d)*Coeficiente mínimo))/(24 (h/d))
    • Coeficiente mínimo=4,6*Ln(〖población de derecho)〗^0,1- 5,5
  • Calcular el caudal máximo de aguas pluviales y residuales de la forma siguiente:
    • Qmax (m3/h)=(Qm (m3/d)*Coeficiente máximo))/(24 (h/d))
    • Coeficiente máximo=3-5 según PHC
  • Establecer el crecimiento industrial en habitantes –equivalentes para dentro de 25 años mediante el estudio de las características de los núcleos urbanos:
    • Planes industriales
    • Potencial de crecimiento
    • Proximidad a grandes capitales
    • Carácter industrial, etc.
  • Establecer los e-h de diseño como suma de los habitantes de hecho y los e-h atribuidos a la industria.
  • Definir la concentración de DBO5 de las aguas residuales de la siguiente forma:
    • DBO5 (ppm)=habitantes equivalentes de diseño (e-h)*60 ((gr DBO5/d)/(e-h))))/(Qd (m3/d))
  • Definir el resto de cargas contaminantes: (DQO, SS, NTK y P) atendiendo a:
    • Mediante proporcional con la DBO5 del punto anterior y los datos de la campaña analítica
      • DQO (ppm)=(DQO de la campaña analítica (ppm)x)/(DBO5 de la campaña analítica (ppm) )*DBO5 (ppm) 
      • Mediante datos bibliográficos de poblaciones de características similares

En el siguiente blog publicare un ejemplo.

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