Proyecto básico de implantación de tratamiento terciario en la E.D.A.r. de Benissa-Senija. Benissa (Alicante)

Trabajo Fin de Máster PROYECTO BÁSICO DE IMPLANTACIÓN DE TRATAMIENTO TERCIARIO EN LA E.D.A.R. DE BENISSA-SENIJA. BENISSA (ALICANTE). Intensificación: TRATAMIENTO DE AGUAS Autor: CARLOS DOMINGO BARÓ ZARZO Director: DR. JOSÉ FERRER POLO Codirector/es: JUNIO, 2015 Resumen del Trabajo de Fin de Máster Datos del proyecto Título: PROYECTO BÁSICO DE IMPLANTACIÓN DE TRATAMIENTO TERCIARIO EN LA E.D.A.R. DE BENISSA-SENIJA. BENISSA (ALICANTE) . Alumno: CARLOS DOMINGO BARÓ ZARZO. Director: DR. JOSÉ FERRER POLO Codirector/es: Fecha de Lectura: JULIO, 2015 Resumen En castellano (máximo 2000 palabras) La E.D.A.R. de Benissa - Senija está situada en la población de Benissa (Alicante) y fue puesta en servicio en 2002. Trata las aguas residuales procedentes principalmente del núcleo urbano de Benissa (la mayor parte del caudal), y de Senija. La planta fue diseñada para un caudal medio de aguas residuales de 2.500 m3/d, aunque actualmente está tratando un caudal medio de 918 m3/d. El esquema de tratamiento del agua residual está formado por un pretratamiento, un tratamiento secundario y una desinfección del agua por cloración. En paralelo a la construcción de la planta el Ayuntamiento de Benissa planteó la posibilidad de reutilizar el agua tratada para usos municipales (baldeo de calles, riego de jardines públicos) e industriales, estimando esta demanda en unos 690 m3/d. Un Proyecto redactado en 2001 recogía todas las infraestructuras necesarias para la distribución del agua tratada hasta los puntos de consumo. El Proyecto se ha ido ejecutando por fases y actualmente está casi ejecutado en su totalidad, estando en servicio la parte ejecutada. En la E.D.A.R., situada a cota +120, se construyó un bombeo en 2009 que impulsa el agua tratada hasta un depósito de regulación a cota +273 situado en el núcleo urbano de Benissa, desde el que se distribuye el agua hasta los puntos de consumo. La EPSAR autorizó la construcción del bombeo, advirtiendo de que el agua puede no cumplir unos requisitos de calidad mínima en el punto de aspiración de las bombas, el canal de cloración, por la concentración de sólidos suspendidos que escapan del decantador, y obligando a la colocación de un sensor de turbidez enclavado con el bombeo, de manera que impida su funcionamiento si el agua tiene una elevada carga de sólidos. Por otra parte, en 2007 se efectuó un estudio de la demanda para uso agrícola en el entorno de la E.D.A.R. del excedente de agua tratada, comprobándose que hay una potencial demanda de agua reutilizada que puede cubrir el excedente hasta el caudal de diseño de la planta. Todos los planteamientos de reutilización del agua fueron anteriores a la aprobación del R.D. 1620/2007, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas. En este Real Decreto se establecen unas condiciones mínimas de calidad que deben cumplir las aguas regeneradas y que el esquema de tratamiento existente no es capaz de conseguir. Hasta la fecha ninguna de las administraciones implicadas ha abordado la obligatoriedad de garantizar una calidad mínima del agua tratada, siendo el criterio actual no reutilizar el agua (no bombear), cuando no se cumplan estas condiciones mínimas. El presente Trabajo Fin de Master tiene por objeto principal definir y valorar económicamente, a nivel de anteproyecto, un tratamiento terciario que garantice la calidad mínima del agua para los usos previstos. Para tal fin se propone un esquema de tratamiento formado por dos líneas idénticas diseñadas cada una para la mitad del caudal de diseño de la planta, 1.250 m3/d, de manera que se construya una sola de ellas en la primera implantación y se amplíe a la segunda en el futuro. El tratamiento propuesto es de tipo directo, formado por un físico-químico convencional (coagulación-floculación), una filtración a través de tela de 10m de paso en filtro de tambor, con una posterior desinfección ultravioleta. El físico-químico está formado por un cámara de mezcla rápida con adición de coagulante (sulfato de aluminio), dotada de agitador de eje vertical, y de una cámara de mezcla lenta, con adición de coadyuvante a la floculación (polielectrolito), también dotada de agitador. Esta etapa es necesaria para formar agregados que puedan ser retenidos por el filtro y reducir así la turbidez por debajo del valor objetivo de 10 UTN. El filtro de tambor es muy adecuado para este caso puesto que la luz de paso de 10 m es capaz de retener tanto sólidos suspendidos como los huevos de nematodos intestinales, todo ello con un funcionamiento en lámina libre con pérdida de carga hidráulica muy pequeña y una gran sencillez en su diseño mecánico que deriva en consumo eléctrico muy pequeño. El agua de lavado del filtro se conduce hasta cabecera de planta de la E.D.A.R. El reactor ultravioleta es de tipo tubería, con el fin de mantener siempre el servicio cuando se efectúa un mantenimiento de cambio de lámparas por ejemplo, se disponen dos reactores en paralelo para tratar cada uno la mitad del caudal. El tratamiento ultravioleta se ha dimensionado para lograr el objetivo de calidad de 100 UCF/100ml de Escherichia Coli, y de 100 UFC/L de Legionella spp. En el diseño del terciario se incluye un peque ño edificio para alojar los reactores UV, los cuadros eléctricos y los equipos de dosificación de reactivos; se incluye también un cubeto con un depósito de sulfato de aluminio y un bombeo en cabeza necesario para compensar toda la pérdida de energía hidráulica del agua a su paso por el proceso. La implantación del tratamiento terciario se propone en una zona actualmente de cultivo situada al norte de la parcela, junto al bombeo de reutilización, por lo que será necesario adquirir unos 500m2 aproximadamente de suelo rústico para su construcción. Las aguas se toman de la conducción existente desde el decantador hasta el canal de cloración y se devuelven al inicio del canal de cloración por su parte superior por lo que la afección al funcionamiento de la planta es mínimo, y no es necesaria ninguna modificación de la aspiración del bombeo de reutilización. Aunque el consumo energético del tratamiento terciario es bastante reducido, (alrededor de 17 kW de potencia instalada con una sola línea y 30 kW con las dos líneas en funcionamiento), se ha estudiado el tratamiento secundario existente con el fin de comprobar si una optimización del proceso puede dar lugar a una reducción del consumo energético que compense la nueva demanda del terciario. Se ha comprobado que las posibilidades de regulación del caudal de aire suministrado en el reactor biológico son actualmente escasas. Una ligera modificación en el sistema de bajantes y parrillas, de manera que se pueda operar la zona óxica del reactor en cinco zonas independientes, da lugar en las simulaciones efectuadas, a una mejora en los rendimientos de reducción de nutrientes con descenso significativo de la demanda de oxígeno total. Teniendo en cuenta que la potencia total instalada de soplantes a reactor biológico es de 88 kW, una pequeña reducción en el consumo puede compensar la demanda del terciario. Se ha estimado el coste de las modificaciones del sistema de suministro de aire al reactor biológico, así como el de implantación del tratamiento terciario en su primera fase. Sumado éste al coste de adquisición de los terrenos y al de dirección de las obras, resulta un Presupuesto para Conocimiento de la Administración del orden de setecientos cincuenta mil euros (750.000,00€). En valenciano (máximo 2000 palabras) L’E.D.A.R. de Benissa - Senija està situada en la població de Benissa (Alacant) i va ser posada en servici en 2002. Tracta les aigües residuals procedents principalment del nucli urbà de Benissa (la major part del cabal), i de Senija. La planta va ser dissenyada per a un cabal mitjà d'aigües residuals de 2.500 m3/d, encara que actualment està tractant un cabal mitjà de 918 m3/d. L'esquema de tractament de l'aigua residual està format per un pretractament, un tractament secundari i una desinfecció de l'aigua per cloració. En paral·lel a la construcció de la planta l'Ajuntament de Benissa va plantejar la possibilitat de reutilitzar l'aigua tractada per a usos municipals (neteja de carrers, reg de jardins públics) i industrials, estimant esta demanda en uns 690 m3/d. Un Projecte redactat el 2001 recollia totes les infraestructures necessàries per a la distribució de l'aigua tractada fins als punts de consum. El Projecte s'ha anat executant per fases i actualment està quasi executat en la seua totalitat, estant en servici la part executada. En l'E.D.A.R., situada a cota +120, es va construir un bombament en 2009 que impulsa l'aigua tractada fins a un depòsit de regulació a cota +273 situat en el nucli urbà de Benissa, des del que es distribuïx l'aigua fins als punts de consum. L’EPSAR va autoritzar la construcció del bombament, advertint que l'aigua pot no complir uns requisits de qualitat mínima en el punt d'aspiració de les bombes, el canal de cloració, per la concentració de sòlids suspesos que escapen del decantador, i obligant a la col·locació d'un sensor de turbidez enclavat amb el bombament, de manera que impedisca el seu funcionament si l'aigua té una elevada càrrega de sòlids. D'altra banda, en 2007 es va efectuar un estudi de la demanda per a ús agrícola en l'entorn de l'E.D.A.R. de l'excedent d'aigua tractada, comprovant-se que hi ha una potencial demanda d'aigua reutilitzada que pot cobrir l'excedent fins al cabal de disseny de la planta. Tots els plantejaments de reutilització de l'aigua van ser anteriors a l'aprovació del R.D. 1620/2007, pel qual s'estableix el règim jurídic de la reutilització de les aigües depurades. En este Reial Decret s'estableixen unes condicions mínimes de qualitat que han de complir les aigües regenerades i que l'esquema de tractament existent no és capaç d'aconseguir. Fins a la data cap de les administracions implicades a abordat l'obligatorietat de garantir una qualitat mínima de l'aigua tractada, sent el criteri actual no reutilitzar l'aigua (no bombar), quan no es complisquen estes condicions mínimes. El present Treball Fi de Màster té per objecte principal definir i valorar econòmicament, a nivell d'avantprojecte, un tractament terciari que garantisca la qualitat mínima de l'aigua per als usos previstos. Per a tal fi es proposa un esquema de tractament format per dos línies idèntiques dissenyades cada una per a la mitat del cabal de disseny de la planta, 1.250 m3/d, de manera que es construïsca una sola d'elles a la primera implantació i s'amplie a la segona en el futur. El tractament proposat és de tipus directe, format per un físico-químic convencional (coagulació-floculació), una filtració a través de tela de 10m de pas en filtre de tambor, amb una posterior desinfecció ultravioleta. El físico-químic està format per un depòsit de mescla ràpida amb addició de coagulant (sulfat d'alumini), dotada d'agitador d'eix vertical, i d'un depòsit de mescla lenta, amb addició de coadjuvant a la floculació (polielectrolito), també dotada d'agitador. Esta etapa és necessària per a formar agregats que puguen ser retinguts pel filtre i reduir així la turbidez per davall del valor objectiu de 10 UTN. El filtre de tambor és molt adequat per a este cas ja que l’obertura de pas de 10 m és capaç de retindre tant sòlids suspesos com els ous de nematodes intestinals, tot això amb un funcionament en làmina lliure amb pèrdua de càrrega hidràulica molt xicoteta i una gran senzillesa en el seu disseny mecànic que deriva en consum elèctric molt reduit. L'aigua de llavat del filtre es condueix fins capçalera de planta de l'E.D.A.R. El reactor ultravioleta és de tipus conducciò, a fi de mantindre sempre el servici quan s'efectua un manteniment de canvi de làmpades per exemple, es disposen dos reactors en paral·lel per tractar cada un la meitat del cabal. El tractament ultravioleta s'ha dimensionat per aconseguir l'objectiu de qualitat de 100 UCF / 100ml d'Escherichia Coli, i de 100 UFC / L de Legionella spp. En el disseny del terciari s'inclou un xicotet edifici per allotjar els reactors UV, els quadres elèctrics i els equips de dosificació de reactius; s'inclou també un cubeto amb un depòsit de sulfat d'alumini i un bombament al inici de la línia necessari per compensar tota la pèrdua d'energia hidràulica de l'aigua al seu pas pel procés. La implantació del tractament terciari es proposa en una zona actualment de cultiu situada al nord de la parcel·la, al costat del bombament de reutilització, per la qual cosa serà necessari adquirir uns 500 m2 aproximadament de sòl rústic per a la seua construcció. Les aigües es prenen de la conducció existent des del decantador fins al canal de cloració i es tornen a l'inici del canal de cloració per la part superior de manera que la afecció al funcionament de la planta es mínim, i no és necessària cap modificació de l’aspiració del bombament de reutilització. Encara que el consum energètic del tractament terciari és prou reduït, (al voltant de 17 kW de potència instal·lada amb una sola línia i 30 kW amb les dos línies en funcionament), s'ha estudiat el tractament secundari existent a fi de comprovar si una optimització del procés pot donar lloc a una reducció del consum energètic que compense la nova demanda del terciari. S'ha comprovat que les possibilitats de regulació del cabal d'aire subministrat al reactor biològic són actualment escasses. Una lleugera modificació en el sistema de baixants i graelles de difusors, de manera que es puga operar la zona óxica del reactor en cinc zones independents, dóna lloc en les simulacions efectuades, a una millora en els rendiments de reducció de nutrients amb descens significatiu de la demanda d'oxigen total. Tenint en compte que la potència total instal·lada de soplantes a reactor biològic és de 88 kW, una xicoteta reducció en el consum pot compensar la demanda del terciari. S'ha estimat el cost de les modificacions del sistema de subministrament d'aire al reactor biològic, així com el d'implantació del tractament terciari en la seua primera fase. Sumat este al cost d'adquisició dels terrenys i al de direcció de les obres, resulta un Pressupost per a Coneixement de l'Administració de l'ordre de set-cents cinquanta mil euros (750.000,00 €). En inglés (máximo 2000 palabras) The Waste Water Treatment Plant of Benissa - Senija is located at the vi llage of Benissa (Alicante) and was built in 2002. It treats mainly wastewater from the villages of Benissa (most of the flow), and Senija. The plant was designed for a wastewater flow of 2,500 m3/d, although it is currently treating a flow of 918 m3/d. The treatment consists of a pretreatment, a secondary or biological treatment and finally a disinfection by chlorination. In parallel to the construction of the plant, Benissa Village Hall studied the possibility of recycling the treated water for municipal use (street cleaning, irrigation of public gardens) and industrial use, estimating this demand at a flow of 690 m3/d. A Project made in 2001 included all the necessary infrastructure for the distribution of treated water to the points of consumption. The project has been implemented in phases and is now almost fully implemented, the executed part is now in use. In the W.W.T.P., located at altitude +120, a pump station was built in 2009 that pumps the treated water to a reservoir located in the village of Benissa at altitude +273; from this reservoir the water is distributed to the points of consumption. The public company responsible of the plant, EPSAR, authorized the construction of the pump station; however, they warned that water could not to meet a minimum of quality at the point of suction pumps, the chlorination channel, for its high concentration of suspended solids. For this reason was placed a turbidity sensor at the point of suction pumps, which switches off the pumps if the water has a high solids loading. Moreover, in 2007 was made a study of the demand of recycled water for agricultural use around the W.W.T.P., concluding that there is a potential demand for recycled water which can cover the excess of flow. All water reuse planning were made before the approval of the Spanish law Real Decreto 1620/2007, that establish the legal regime for the reuse of treated water. This law establishes the minimum conditions of quality to be met by water for reuse; the existing treatment is unable to get this level of quality. To date none of the administrations concerned has tackled the obligation to guarantee a minimum quality of treated water, the current criterion is not to reuse water (not pump) when these minimum requirements are not met. This Master's Final Work is primarily intended to define and evaluate economically, at a preliminary level, a tertiary treatment to ensure high water quality for its reuse. The treatment scheme consists of two identical lines, each designed for half the design flow of the plant, 1,250 m3/d. One of them would be built in the first implementation and the second in the future. The proposed treatment is formed by a conventional physic-chemical (coagulation-flocculation), filtration through 10 microns mesh drum filter, with a final UV disinfection. The physic-chemical treatment is formed firstly by a little reservoir where a coagulant (aluminum sulfate) is added and mixed by a vertical axis agitator; and secondly by another reservoir where an adjuvant to flocculation (polyelectrolyte) is added, and also mixed by an agitator. This treatment is necessary to form aggregates that may be retained by the filter and reduce turbidity below the target of 10UTN value. The drum filter is very suitable for this case because the micro screen, with a mesh of 10 microns, is able to retain both suspended solids such as the eggs of intestinal nematodes. The filter works as an open channel flow, with very little hydraulic head loss. Its simple mechanical design results in much reduced power consumption. The filter washing water is conducted at the beginning of the plant treatment. The closed-vessel ultraviolet reactor is designed for being located in pressurized pipes. In order to always maintain the service in maintenance operations, two reactors are arranged in parallel to treat each half of the flow. The UV treatment is dimensioned to achieve the quality of 100 CFU/100ml of Escherichia coli and 100 CFU/L of Legionella spp. The project includes a small building in the tertiary design to accommodate the UV reactors, electric panels and chemical agents dispensing equipment; also it includes a deposit of aluminum sulfate and a pumping station in the beginning of the treatment, necessary to compensate the hydraulic head loss of the process. The location of tertiary treatment is proposed in the north area of the plant, next to the pumping station of treated water, so it will be necessary to acquire approximately 500 m2 of rural land for its construction. The water is taken from the existing pipeline from the decanter to the chlorination channel and returned to the chlorination channel at the top; so the affect on the plant operation is minimal, and no modification of suction pumps is necessary. Although the energy consumption of the tertiary treatment is qui te small (around 17 kW of installed power with a single line and 30 kW with two lines in operation), the existing secondary treatment has been studied in order to check whether a process optimization can lead to a reduction in energy consumption to compensate the new demand of the tertiary. It has been found that the possibilities of regulating the flow of air supplied in the bioreactor are currently very little. A slight change in the system of downpipes and air grills diffusers, that can operate the oxygenated zone of the reactor in five separate areas, could improve the nutrient reduction with less oxygen demand. Given that the total installed capacity of blowers to biological reactor is 88 kW, a small reduction in air consumption can compensate the electrical consumption of the tertiary treatment. The cost of alterations to the air supply to the bioreactor and the implementation of tertiary treatment in its first stage has been estimated. Adding this to the cost of land acquisition, the management of the project, and taxes, results approximately seven hundred fifty thousand euros (€ 750,000.00). Palabras clave (máximo 5): REUTILIZACIÓN, TERCIARIO, BENISSA, FILTRACIÓN, ULTRAVIOLETA 4 En junio de 2001 se redacta el Proyecto de reutilización de aguas depuradas para riego y otros usos en Benissa (Alicante). La actuación contempla la ejecución de un bombeo e impulsión desde la E.D.A.R. de Benissa-Senija hasta un depósito de regulación a construir en el núcleo urbano a cota 273. Desde este nuevo depósito se distribuye el agua por gravedad o con un grupo de presión a distintos puntos de consumo, jardines y zonas industriales. En la siguiente imagen se puede apreciar en color rojo la impulsión desde la E.D.A.R. hasta el depósito de regulación de 300m 3 de capacidad a construir en el núcleo urbano. Desde el depósito dos ramales de distribución en color verde y azul, distribuyen el agua a los diferentes puntos de consumo. 5 Posteriormente el Proyecto fue desglosado por tramos. La parte correspondiente al bombeo de reutilización situado en la E.D.A.R. fue revisado en 2009 a petición de la EPSAR. Uno de los condicionantes que solicitaba la EPSAR en la revisión del Proyecto es que el bombeo pudiera funcionar sin problemas para una concentración elevada de sólidos suspendidos, puesto que el bombeo toma el agua directamente de la parte final del canal de cloración, en el que se producen sedimentaciones de los sólidos suspendidos que escapan del decantador. Además, solicitaba que se instalara un sensor de turbidez en el canal de cloración con lectura continua, de manera que el sistema de automatización impida la puesta en marcha de las bombas si las aguas no cumplen la calidad necesaria. En la siguiente imagen se puede apreciar el diseño final del bombeo de reutilización, de acuerdo a las indicaciones de la EPSAR. 6 El bombeo se ejecutó finalmente en 2010. Actualmente además del bombeo se encuentra ejecutado la impulsión principal hasta el depósito de regulación, el propio depósito y un elevado porcentaje de la red de distribución, que se ha venido ejecutando por fases anualmente con ayudas de la Diputación de Alicante. Por otra parte, en 2007 el Ayuntamiento de Benissa plantea la posibilidad de reutilización del agua depurada para riego agrícola, dado que una gran superficie del término se utiliza para cultivos de secano y hay una potencial demanda de riego fundamentalmente para cultivo de frutales. Se elabora un estudio básico de las infraestructuras que serían necesarias, y se efectúa una exposición pública del proyecto a los agricultores. Las partes muestran un gran interés, comprobando que la potencial demanda puede llegar a igualar el excedente de la producción total de la planta (a caudal de diseño), respecto a la previsión para uso municipalindustrial. Lamentablemente, debido a la imposibilidad de sufragar el coste de las 7 infraestructuras, tanto desde el punto de municipal como privado, la idea ha quedado aparcada hasta el momento. En la siguiente imagen se puede apreciar en color verde los sectores con potencial demanda de agua reutilizada para riego agrícola, situados en el entorno de la E.D.A.R. (en rojo). RESUMEN DE LA PROBLEMÁTICA PLANTEADA Como resumen podemos afirmar que existe actualmente una demanda para reutilización del agua para usos urbano e industrial, para un caudal algo inferior al que está tratando actualmente la planta; la mayor parte de las infraestructuras necesarias para estos usos están ejecutadas o proyectadas en espera de subvenciones para su ejecución. Además de estos usos hay una potencial demanda para uso agrícola de manera que podría reutilizarse la totalidad del excedente de agua tratada incluso hasta totalizar la capacidad de diseño de la planta si se alcanzase, aunque para ello habría que planificar y ejecutar nuevas infraestructuras de distribución del agua hasta los campos de cultivo, que actualmente es difícil abordar por la coyuntura económica existente. Todo el planeamiento de reutilización del agua depurada expuesto tuvo lugar antes de la aprobación del R.D. 1620/2007, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas. En este Real Decreto, cuya entrada en vigor tuvo lugar el 10 de diciembre de 2007, se establecen unas condiciones mínimas de calidad que debe reunir el agua regenerada en función del uso que se le vaya a dar. Estas condiciones mínimas de calidad son más restrictivas que lo que el tratamiento actual de la E.D.A.R. es capaz de obtener, sin embargo, ninguna de las administraciones implicadas (autonómica y local) ha abordado hasta la fecha la necesidad de garantizar la calidad del agua tratada para su reutilización, en cumplimiento de la normativa vigente, siendo el criterio actual impedir la reutilización del agua (no bombear) si el agua no cumple las condiciones mínimas de calidad. 8 OBJETO DEL TRABAJO FIN DE MASTER Descrita la problemática planteada, el objeto principal del presente Trabajo Fin de Master es definir y valorar a nivel de anteproyecto, las obras necesarias para la construcción de un tratamiento terciario que garantice la calidad mínima para la reutilización del agua para los usos previstos, según lo previsto en el R.D. 1620/2007. Se trata por tanto de elaborar un trabajo académico aplicado a un caso real que contenga la identificación de los usos previstos para la reutilización del agua tratada, y de los requisitos mínimos que debe cumplir el agua tratada según R.D. 1620/2007 para estos usos; que contenga una propuesta adecuada de esquema de tratamiento terciario para obtener los requisitos mínimos de calidad del agua, justificando el número de líneas de tratamiento y las fases constructivas en función del caudal actual y las previsiones de crecimiento futuro; que incluya un predimensionamiento del tratamiento terciario propuesto, obteniendo las formas de la obra civil necesaria para el proceso y seleccionando los equipos electromecánicos adecuados dentro de la oferta existente en el mercado; que incluya unos planos básicos a nivel de anteproyecto con la ubicación en planta de todos los elementos del terciario, conducciones y ampliación de parcela necesaria para su implantación; que contenga finalmente el cálculo hidráulico de la línea piezométrica a caudal punta de diseño, reflejando en planos una sección longitudinal del tratamiento por la línea de agua en las que se aprecien tanto las cotas de obra civil como las de la lámina de agua a caudal punta. Se establece además como segundo objetivo, la simulación del tratamiento biológico existente con la herramienta informática Desass, partiendo de los datos disponibles del Proyecto de Construcción de la E.D.A.R., con el fin de comprobar si el posible optimizar el proceso biológico reduciendo las necesidades de aireación en el reactor, de manera que el ahorro energético en el tratamiento secundario pueda compensar la nueva demanda energética del nuevo tratamiento terciario. Por último, presupuestar, a nivel de anteproyecto, el tratamiento terciario propuesto así como las mejoras de aportación de aire del tratamiento secundario. Obtener un Presupuesto para Conocimiento de la Administración aproximado a efectos de planificación, que incluya tanto el coste de las obras, como la dirección técnica y ambiental de las mismas, coordinación de seguridad y salud, y adquisición de los terrenos. 9 CAPÍTULO 2. OPTIMIZACIÓN DEL TRATAMIENTO SECUNDARIO EXISTENTE Como se ha indicado en el apartado anterior, en el presente apartado se efectúa una simulación del tratamiento biológico existente con la herramienta informática Desass, con el fin de comprobar si el posible optimizar energéticamente el proceso biológico reduciendo las necesidades de aireación en el reactor, igualando o mejorando si cabe, la calidad del agua tratada. Los datos de partida utilizados en el presente apartado proceden del Proyecto de Construcción de la E.D.A.R. de Benissa-Senija, redactado en julio de 1.999 por la U.T.E. Aquagest-SacyrSadyt, puesto que resulta administrativamente muy complicado obtener para uso académico analíticas o muestras del agua influente y efluente que reflejen con suficiente exactitud el funcionamiento real de la E.D.A.R.. Por tanto las conclusiones y propuestas de mejora que se incluyen en el presente capítulo deben tomarse como una aproximación a la realidad que debe ser corroborada en cualquier caso con ensayos de muestras reales. 1. Caracterización del agua de entrada Puesto que no se dispone de analíticas reales del agua influente a la E.D.A.R., se caracterizará el agua de entrada a partir de los datos que se tuvieron en cuenta para el diseño de la planta. El diseño de la E.D.A.R. de Benissa-Senija tuvo lugar a partir de los datos de partida del Pliego de Bases del Concurso de Obras, que se indican a continuación: DBO 5 = 450mgO/l Qm = 2.500 m 3 /d NKT = 84mgN/l fp caudal = 2 SST = 310mg/l Temperatura = 18º SSV = 217mg/l (70%) Para completar la caracterización del agua de entrada según el modelo ASM2d se han efectuado las siguientes hipótesis: 10 - El factor punta de contaminación se ha supuesto igual a 1 y el pH igual a 7. - Se adopta la relación DBO 5 /DBO lim = 0,68, obteniendo DBO lim = 661,76mgO/l - Se adopta la relación DBO 5 /DQO = 0,55, obteniendo DQO = 818,18mgO/l - Se ha supuesto que la fracción suspendida tanto de la DBO como de la DQO es del 60%, obteniendo DBO LIMSOL = 264,71mgO/l y DQO SOL = 327,27mgO/l - El contenido en ácidos volátiles se ha supuesto de 40mgO/l, todo en forma de acético, por lo que S A = 40mgDQO/l Partiendo de los datos anteriores obtenemos las concentraciones de materia orgánica inerte en estado soluble S i y suspendida X i , de la materia orgánica fermentable soluble y biodegradable S f , y de la materia orgánica suspendida lentamente biodegradable X s : X S = DBO LIM – DBO LIMSOL = 661,765 – 264,705 = 397,06 mgDQO/l S I = DQO SOL – DBO LIMSOL = 327,272 – 264,705 = 62,57 mgDQO/l X I = DQO – DBO LIM –S I = 818,182 – 661,765 – 62,567 = 93,85 mgDQO/l S F = DBO LIMSOL – S A – S PRO = 264,705 – 40,000 – 0,000 = 224,71 mgDQO/l - Una vez obtenidos los valores de material orgánica suspendida, tanto inerte X I como biodegradable X S , se ha modificado el valor de las constantes estequiométricas i tssxi , i tssxs , de manera que quede ajustada la concentración total de sólidos suspendidos X TSS a la cantidad de 310 mgSST/l, que se logra con los valores i tssxi = i tssxs = 0,442 - La alcalinidad se ha supuesto de 250molCaCO 3 /l, por tanto S ALC = 250molCaCO 3 /l - El contenido en nitrato NO 3 es depreciable, igual a cero. Por tanto el N T es igual al NKT, de valor 84mg/l (dato) - Para los parámetros estequiométricos de contenido en nitrógeno de la materia orgánica inerte en estado soluble S i o suspendida X i , de la materia orgánica fermentable soluble y biodegradable S f , y de la materia orgánica suspendida lentamente biodegradable X s , se han adoptado los que lleva el programa por defecto: i nsf =0,030 ; i nsi = 0,010 ; i nxs = 0,040 ; i nxi = 0,030. Esto nos permite obtener por balance de nitrógeno la concentración de NH 4 a partir de los valores de N T , S f , S i , X s , X i . Introduciendo en el agua de entrada el valor de S NH4 = 58 mgN-NH 4 /l obtenemos un valor de N T = 84,06mgN/l ≈ 84, y de N TSOL = 65,37 mgN/l, utilizando las siguientes ecuaciones: N T = 84,06 = N TSOL + X S · i nxs + X I · i nxi = 65,37 + 397,06 · 0,040 + 93,85 · 0,030 11 N TSOL = 65,37 = S NH4 + S NO3 + S f · i nsf + S I · i nsi = 58 + 0 + 224,71 · 0,030 + 62,57 · 0,010 - Se ha supuesto un contenido de fósforo total respecto a la DBO 5 es de 10grP/350grDBO 5 , obteniendo P T = 12,86mgP/l - Para los parámetros estequiométricos de contenido en fósforo de la materia orgánica inerte en estado soluble S i o suspendida X i , de la materia orgánica fermentable soluble y biodegradable S f , y de la materia orgánica suspendida lentamente biodegradable X s , se han adoptado los que lleva el programa por defecto: i psf =0,010 ; i psi = 0,000 ; i pxs = 0,010 ; i pxi = 0,010. Esto nos permite obtener por balance de fósforo la concentración de PO 4 a partir de los valores de P T , S f , S i , X s , X i . Introduciendo en el agua de entrada el valor de S PO4 = 5,7 mgP-PO 4 /l obtenemos un valor de P T = 12,86mgP/l, y de P TSOL = 7,95 mgP/l, utilizando las siguientes ecuaciones: P T = 12,86 = P TSOL + X S · i pxs + X I · i pxi = 7,95 + 397,06 · 0,010 + 93,85 · 0,010 P TSOL = 7,95 = S PO4 + S f · i psf + S I · i psi = 5,7 + 224,71 · 0,010 + 62,57 · 0,000 Con todo lo expresado anteriormente se obtiene la siguiente tabla de valores para el modelo ASM2d: S NH4 58.00mgN-NH4/l S A 40.00mgDQO/l S NO3 0.00mgN-NO 3 /l S PO4 5.70mgP-PO 4 /l S ALC 250.00 molCaCO 3 /l X NV 93.00mgSS/l X S 397.06mgDQO/l S I 62.57mgDQO/l X I 93.85mgDQO/l S F 224.71mgDQO/l X SST 309.98mgSS/l N TSOL 65.37mgN/l N T 84.06mgN/l P TSOL 7.95mgP/l P T 12.86mgP/l 2. Caracterización del agua de salida 12 Los requisitos del agua tratada que figuraban en el Pliego del Concurso de Obras (que coinciden con los establecidos en la Directiva 91/271/CEE), a tener en cuenta en el diseño de la E.D.A.R. de Benissa-Senija se indican a continuación: DQO ≤ 125mgO/l DBO 5 ≤ 25mgO/l SST ≤ 35mg/l La UTE ganadora del concurso de obras diseñó el reactor biológico como mejora, con una etapa previa anóxica que conseguía un cierto grado de desnitrificación, reduciendo el nitrógeno total a 25,23mg/l (de los cuales 20mgN/l son nitrato y 5,23 mgN/l son NKT). No se lograba reducir el Nt a 15mgN/l que correspondería a un vertido a zona sensible. (Datos del anejo de dimensionamiento del proceso del Proyecto de Construcción). La planta no se diseñó para reducir el fósforo ni por vía biológica ni por vía química. Si se tratase de un vertido a zona sensible el Pt estaría limitado a 2mg/l en el efluente, aunque no es el caso. 3. Simulación del tratamiento secundario con Desass El tratamiento secundario de la E.D.A.R. de Benissa-Senija está formada por los siguientes elementos: LÍNEA DE AGUA - Conducción de entrada al reactor biológico: esta conducción procede del pretratamiento, por el que ha pasado tanto el agua bruta de entrada como el agua clarificada en el espesador de fangos y el agua de secado de fangos en el filtro banda. - Reactor biológico: Es de tipo flujo pistón. Tiene una cámara anóxica previa del 20% del volumen total, carece de recirculación interna. El reactor tiene un calado de 5,5m y está formado por dos canales de 7,6m de anchura. La cámara previa anóxica tiene una longitud de 15m y un volumen de 627m 3 . El primer tramo de canal óxico tiene una longitud de 21,6m y un volumen de 906,18m 3 . El segundo tramo de canal óxico tiene una longitud de 38,2m y un volumen de 1600,06m 3 . El volumen total del reactor es de 3133.24m 3 . En la cámara anóxica hay un agitador para evitar sedimentaciones. 13 Los canales óxicos disponen en el fondo de dos parrillas independientes de tuberías perforadas con idéntica distribución, alimentadas por 2+1 soplantes (de dos velocidades 1.755/1.070 Nm 3 /h cada una, potencia 44/30kW), a través de una tubería común y dos bajantes que alimentan a cada una de las parrillas. Por tanto la posibilidad de regulación de aire suministrado al reactor queda limitada al accionamiento de la válvula de corte situada en cada una de las dos bajantes, y a la selección entre las dos velocidades de las soplantes. 20 21 Simulación con precipitación química del fósforo. En el que caso en el que fuese necesario reducir el contenido en fósforo del efluente (si se tratase de un vertido a zona sensible), una opción sería la precipitación química del mismo mediante adición de sales de hierro o aluminio, en este caso se ha simulado con cloruro férrico. La E.D.A.R. no dispone actualmente de un sistema de dosificación de reactivo para la precipitación del fósforo, por lo que se trata de una simulación hipotética. La adición de la solución de la sal de hierro se ha simulado en la última de las zonas óxicas del reactor en flujo pistón, donde la concentración de fosfato es mayor. La adición de la sal de hierro produce un aumento de concentración en el reactor y un aumento de la producción de fango. Se han efectuado dos simulaciones para TRC igual a 16 y 17 días. Para un TRC igual o superior a 18 días, se excede considerablemente la concentración de SST de 4kg/m 3 en el reactor. En este caso el TRC óptimo sería de 17 días. La producción de fango se incrementa un 25% respecto a la solución del epígrafe anterior de TRC=22 días sin precipitación de fósforo, y el grado de estabilización es menor. La dosificación de sal de hierro ha sido en cada caso la mínima necesaria para alcanzar el objetivo de P T < 2mg/l en el efluente, resultando del orden de 58kgFe/día. La escasez de este nutriente en el reactor disminuye el rendimiento del proceso de nitrificación llevado a cabo por los microorganismos autótrofos, como consecuencia aumento ligeramente el amonio en el efluente y por tanto en nitrógeno total. En la siguiente tabla se resumen los principales parámetros obtenidos en las simulaciones efectuadas con precipitación química del fósforo. 22 23 Reactor Decantador Purga decantador Efluente Fango producido Espesador Fango espesado Fango deshidratado Sal de Hierro TRC X TSS R1 Qrec/ Qent Qrec Qext/ Qent Q X TSS %SSVB DQO DQO SOL S I S NH4 S NO3 N T S PO4 P T X TSS KgSST Qext/Qent Q X TSS Q X TSS KgFe/día 16 3.829 1,45 3.794 0,61 114,05 6.256 53,1 76,99 63,15 62,54 7,39 17,81 26,47 1,40 1,98 14,76 713 0,48 54,74 13.021 2,34 300.000 55,77 17 4.085 1,46 3.801 0,61 107,09 6.679 52,1 77,60 63,15 62,54 8,02 18,03 27,34 1,37 1,98 15,46 715 0,49 52,47 12.761 2,20 300.000 57,84 24 25 Simulación con 6 zonas aireación diferenciada. Nitrificación desnitrificación simultánea. A continuación se procede a realizar una simulación en condiciones diferentes a las existentes que requieren de una modificación del sistema de aireación, de manera que en lugar de las dos zonas óxicas con suministro de caudal de aire diferenciado que hay en la actualidad, obtengamos cinco. Para ello se debe modificar el sistema de parrillas introduciendo 3 nuevas bajantes e independizando entre sí las cinco zonas de parrillas que deseamos obtener. Además, para controlar la concentración de oxígeno disuelto en cada zona, es necesario colocar en cada una de ellas una sonda de oxígeno disuelto, una válvula de regulación en cada bajante que nos permita regular el caudal y dotar a las soplantes de un variador de frecuencia que permita ajustar el caudal total de aire necesario. Suponiendo que una vez efectuadas estas modificaciones es posible regular las concentraciones de oxígeno disuelto en cada una de las 5 zonas de volumen similar en las que hemos decidido dividir la zona óxica del reactor, es posible simular un proceso de nitrificacióndesnitrificación simultánea. Este proceso se consigue con TRC elevados y con zonas altas y bajas concentraciones de oxígeno disuelto. En este caso simularemos con TRC de 22 días con el fin de no superar la concentración de 4.000 mgSST/l en el reactor; impondremos que las concentraciones de O.D. se vayan incrementando progresivamente en las diferentes zonas en las que hemos dividido el reactor. Además simularemos el bombeo de recirculación funcionando con una o con dos bombas simultáneamente. A continuación se adjuntan cuatro tablas con los resultados de sendas simulaciones, en las que se ha considerado TRC 22 días, recirculación externa 1,5xQe (funcionamiento de las dos bombas de recirculación), y diferentes concentraciones de oxígeno en el reactor que se han ido reduciendo en cada simulación hasta obtener el óptimo. En la tabla se ha incluido los valores de las variables que intervienen en el desarrollo de las bacterias PAO con el fin de comprobar si es posible reducir el contenido en fósforo del efluente mediante la proliferación de este tipo de bacterias, aunque no ha sido posible obtener las condiciones adecuadas. 26 Simulación 1 R1 anóx. R2 R3 R4 R5 R6 Recirculación Efluente X H 1378 1445 1464 1469 1463 1451 2358 5,4 X AUT 72,97 77,47 78,79 80,26 80,39 79,95 130 0,3 X PAO 1,30 1,33 1,37 1,39 1,38 1,36 2,22 0,01 X PHA 0,25 0,19 0,08 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 X PP 0,31 0,34 0,40 0,43 0,43 0,42 0,69 0,00 S A 11,78 0,56 0,04 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 S NH4 26,69 19,23 11,76 3,27 0,46 0,12 0,97 0,13 S NO3 0,02 0,11 3,8 10,40 12,53 12,97 9,74 12,88 S N2 22,51 16,54 15,92 15,57 15,57 15,52 18,86 15,69 S PO4 8,72 8,55 8,65 8,85 9,14 9,46 9,74 9,49 S O2 0 0,2 0,5 0,8 1,0 1,5 0 0,35 N T 14,38 P T 9,71 Simulación 2 R1 anóx. R2 R3 R4 R5 R6 Recirculación Efluente X H 1369 1439 1457 1462 1456 1444 2346 5,36 X AUT 77,0 77,50 78,61 80,01 80,38 79,98 130,4 0,3 X PAO 2,03 2,07 2,14 2,16 2,14 2,11 3,45 0,01 X PHA 0,39 0,31 0,13 0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 X PP 0,47 0,52 0,61 0,66 0,66 0,65 1,06 0,00 S A 12,41 0,60 0,04 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 S NH4 24,77 19,19 12,63 4,49 0,70 0,16 1,04 0,19 S NO3 0,01 0,10 2,45 8,02 10,74 10,97 7,54 10,77 S N2 21,50 16,39 16,04 15,71 15,64 15,68 19,19 15,95 S PO4 8,78 8,57 8,65 8,85 9,13 9,46 9,74 9,48 S O2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0 0,14 N T 12,32 P T 9,71 27 Simulación 3 R1 anóx. R2 R3 R4 R5 R6 Recirculación Efluente X H 1365 1423 1444 1453 1451 1440 2341 5,34 X AUT 77,14 77,16 78,02 79,45 80,34 80,13 130,64 0,3 X PAO 10,72 10,82 11,15 11,42 11,36 11,21 18,23 0,04 X PHA 1,99 1,94 1,04 0,21 0,02 0,00 0,00 0,00 X PP 2,50 2,59 3,07 3,44 3,49 3,45 5,61 0,01 S A 11,21 0,97 0,06 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 S NH4 24,84 21,37 15,83 7,58 1,59 0,25 1,13 0,28 S NO3 0,01 0,03 0,92 5,66 10,07 10,84 7,21 10,59 S N2 21,43 16,36 16,16 15,83 15,64 15,68 19,39 16,00 S PO4 9,38 9,19 8,87 8,71 8,94 9,28 9,59 9,31 S O2 0 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 0 0,09 N T 12,24 P T 9,55 Simulación 4 R1 anóx. R2 R3 R4 R5 R6 Recirculación Efluente X H 1368 1425 1440 1453 1452 1443 2345 5,34 X AUT 77,14 77,16 77,66 79,14 80,22 80,13 130,64 0,3 X PAO 11,12 11,22 11,48 11,81 11,77 11,62 18,91 0,04 X PHA 2,05 1,99 1,23 0,28 0,03 0,00 0,00 0,00 X PP 2,60 2,70 3,10 3,54 3,62 3,58 5,83 0,01 S A 11,06 0,95 0,07 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 S NH4 24,88 21,43 17,41 8,95 2,13 0,32 1,20 0,34 S NO3 0,01 0,03 0,33 5,05 10,12 11,30 7,55 11,04 S N2 21,67 16,40 16,19 15,84 15,63 15,66 19,49 15,99 S PO4 9,40 9,21 8,98 8,75 8,93 9,27 9,58 9,30 S O2 0 0,1 0,2 0,5 0,7 0,9 0 0,08 N T 12,75 P T 9,54 28 A continuación se adjunta tabla con los resultados de una quinta simulación, en la que se ha considerado una recirculación externa menor 0,75xQe (funcionamiento de una sola de las dos bombas de recirculación). Con esta solución hay una menor recirculación de nitrato y aumenta ligeramente la concentración de bacterias PAO, con lo que se reduce levemente la concentración de fósforo en el efluente, sin embargo la eficacia en la reducción de nitrógeno se reduce obteniendo un valor de concentración de nitrógeno total en el efluente ligeramente por encima de 15mgN/l. Simulación 5 R1 anóx. R2 R3 R4 R5 R6 Recirculación Efluente X H 1279 1384 1415 1428 1421 1404 3132 5,19 X AUT 74,02 74,08 75,09 76,72 78,39 78,47 176,34 0,3 X PAO 24,58 24,91 25,97 27,07 26,87 26,35 58,96 0,10 X PHA 6,96 6,86 3,92 0,71 0,05 0,00 0,00 0,03 X PP 4,87 5,17 6,79 8,21 8,34 8,20 18,35 0,03 S A 14,75 1,12 0,06 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 S NH4 36,23 30,94 23,97 14,03 3,92 0,48 3,38 0,50 S NO3 0,00 0,02 0,49 3,82 11,13 13,70 2,35 13,45 S N2 20,57 15,95 16,12 16,08 15,71 15,66 27,11 15,99 S PO4 11,26 10,71 9,29 8,21 8,46 9,04 10,13 9,08 S O2 0 0,1 0,25 0,35 0,55 0,8 0,00 0,06 N T 15,31 P T 9,33 En todos los casos la reducción de DQO resultó correcta. Conclusión. Como resultado de la simulación podemos concluir que es posible reducir el consumo energético en el tratamiento terciario efectuando diversas modificaciones en el sistema de aporte de aire al reactor biológico. Es posible además con estos cambios obtener un mayor rendimiento en la reducción de nutrientes (de nitrógeno principalmente). Teniendo en cuenta que la potencia instalada de soplantes es de 2x44kW = 88kW, una reducción en el consumo podría compensar parcial o totalmente la pequeña demanda del tratamiento terciario. Como se ha indicado anteriormente, las modificaciones consisten en colocar tres nuevas bajantes (con válvula de regulación) de la tubería principal de suministro de aire, e independizar las parrillas de difusores en 5 zonas independientes. Para controlar el caudal total de aire suministrado se propone colocar variadores de frecuencia en las soplantes. Se colocarían por último 5 sondas de oxígeno disuelto para controlar el caudal a aportar en cada zona. En el capítulo 4 del presente Trabajo Fin de Master, Presupuesto, se incluye la valoración de estas modificaciones. 29 En cuanto a la calidad del efluente a la salida del decantador secundario, en las simulaciones efectuadas se ha comprobado el cumplimiento de objetivo de calidad respecto a DQO, Sólidos Suspendidos y Nitrógeno, aunque no ha sido posible obtener una simulación favorable de reducción de Fósforo por vía biológica, por lo que el efluente tendría una elevada concentración de fosfatos al no existir un sistema alternativo de precipitación química. No obstante, al no tratarse de un vertido a zona sensible los valores cumplirían la normativa vigente. 36  Adsorción y enlace de puente intrapartícula: al añadir polímeros orgánicos sintéticos con grupos funcionales capaces de enlazar con los centros activos de la partícula coloidal se produce la interacción entre ambos, quedando el resto de la cadena del polímero disponible para nuevos enlaces orientada hacia el seno de la dispersión. Otras partículas pueden ir adsorbiéndose a lo largo de la cadena, que actuaría de puente entre ellas y generando agregados. Estos mecanismos no son excluyentes, pudiendo darse varios de ellos simultáneamente. Además, para que se puedan producir de una manera óptima hay que dosificar la cantidad adecuada de coagulante, ya que, en ciertos casos, dosis por encima de un cierto valor eliminan algunos de los mecanismos, dando lugar, por ejemplo, a un cambio de carga del coloide o a la saturación de los centros activos. Una de las formas más habituales de coagulación en el tratamiento de aguas es la adición de sales de aluminio o hierro bajo una agitación vigorosa, que asegure una mezcla rápida, y es el procedimiento que se adoptará en este caso. La disolución de estas sales produce complejos hidroxometálicos [Me x (OH) y3x-y ] con tendencia a formar polímeros. La adición por encima de su producto de solubilidad genera precipitados. Además, se forman especies con carga positiva o negativa según sea el pH ácido o básico respectivamente. Esta información puede resumirse en los diagramas siguientes: Diagrama de solubilidad y especies predominantes. La coagulación por sí sola no consigue necesariamente que las partículas coloidales formen agregados de mayor tamaño de manera que puedan ser separados del sistema mediante sedimentación o filtración. Si los coágulos no alcanzan un tamaño mínimo pueden permanecer en suspensión, por lo que se hace necesario añadir otra etapa física que mejore el proceso. 37 Esta etapa es la floculación y se caracteriza por una agitación lenta, con el fin de favorecer que los agregados formados se unan entre ellos formando flóculos de un tamaño tal que sedimenten o puedan ser separados por filtración convencional. De esta manera, los coágulos chocan entre ellos y forman unidades mayores. Una agitación por encima de un umbral provocaría la rotura de los flóculos debido a los esfuerzos cortantes, además de generar choques entre coágulos demasiado vigorosos como para que las partículas quedasen unidas. A diferencia del proceso químico de la coagulación, que es muy rápido, el proceso físico de la floculación resulta más lento y son necesarios tiempos de residencia mayores. La formación de fóculos puede facilitarse mediante la dosificación de coadyuvantes o floculantes, siendo los más habituales los polielectrolitos sintéticos. El último paso de este proceso es la separación de los flóculos producidos, bien dejando el agua sedimentar durante un tiempo suficiente para que los flóculos generados decanten y puedan retirarse, bien haciendo pasar el agua por algún tipo de filtro que retenga los fóculos, que es el sistema adoptado en este caso. Para determinar el tipo de coagulante adecuado, dosis y pH óptimos, y requisitos de mezclado (tiempo de retención θ, gradiente de velocidad G), es necesario efectuar previamente un ensayo JAR-TEST con una muestra real de agua clarificada tomada a la salida del decantador secundario. Debido a la dificultad de obtener una muestra real de agua de la planta, y puesto que el objetivo del presente trabajo académico es obtener un predimensionamiento razonablemente aproximado, efectuaremos una hipótesis razonable de éstos parámetros quedando del lado de la seguridad en el dimensionamiento tanto de la obra civil como de los equipos electromecánicos asociados. Como se ha indicado anteriormente el caudal de diseño de la EDAR es de 2.500m 3 /d, aunque actualmente se está tratando un caudal medio de 918m 3 /d (fuente: EPSAR). Teniendo en cuenta la coyuntura económica actual parece razonable construir el tratamiento en dos fases, una inicial para tratar un caudal de 1.250m 3 /d, para posteriormente en el futuro construir una línea gemela que totalice los 2.500m 3 /d. Por tanto la mayor parte del tratamiento terciario que se predimensiona a continuación está preparado para tratar la mitad del caudal de diseño de la planta. Sólo se establecen tres elementos que se dimensionan para la situación final futura del terciario una vez ampliado a dos líneas: - Depósito de coagulante. La escasa diferencia de precio respecto a un volumen de depósito menor justifica una inversión inicial de un depósito de mayor tamaño para tratar el caudal total de la planta. - Conducciones de proceso. Se dimensionan para su caudal correspondiente en la situación definitiva. - Instalaciones auxiliares, edificio para instalaciones varias, etc. 38  Predimensionamiento del equipo dosificador de Coagulante Como se ha indicado anteriormente, una de las formas más habituales de coagulación en el tratamiento de aguas es la adición de sales de aluminio o hierro bajo una agitación vigorosa, que asegure una mezcla rápida. En este caso, al haber una etapa posterior de filtración ultravioleta no es aconsejable el uso de sales de hierro que podrían reducir su rendimiento. Por esta razón hemos optado por el uso de una sal de aluminio, concretamente sulfato de aluminio Al 2 (SO 4 ) 3 , que se suministra habitualmente diluido. La dosis adecuada debe obtenerse mediante un ensayo Jar-Test, hemos supuesto un valor razonable de la dosis media de 30mg/l de producto puro, y un valor de la dosis máxima de 50mg/l. Para dimensionar los equipos adecuados hemos supuesto que el producto comercial se suministra diluido al 28% en peso, por tanto las dosis media y máxima en peso de producto comercial serán respectivamente de 30/0,28=107,14mg/l y 50/0,28=178,57mg/l. Sin embargo lo habitual es dosificar por volumen con bombas dosificadoras de membrana, por lo que, teniendo en cuenta que la densidad del producto comercial es de 1,33gr/cm 3 , las dosis media y máxima en volumen de producto comercial serán respectivamente de 107,14/1330=0,081cm 3 /l y 178,57/1330=0,134cm 3 /l, que tienen el mismo valor expresado en litros de reactivo por metro cúbico de agua a tratar (l/m 3 ). El depósito de reactivo lo vamos a dimensionar para la totalidad del caudal de diseño de la planta (Q m =2.500m 3 /d), poniéndonos en la situación de dosis máxima, y exigiendo una autonomía de 15días. Por tanto el volumen necesario se obtiene V = 2500m 3 /d · 15d · 0,134l/m 3 = 5,03m 3 , por lo que redondeando adoptaremos un depósito estándar de 5m 3 de capacidad. La bombas dosificadoras las vamos a dimensionar por el contrario para una sola línea de tratamiento terciario (Q m =1.250m 3 /d). Puesto que el factor punta de caudal es igual a 2, parece razonable duplicar el número de bombas de manera que trabaje la primera normalmente y entre la segunda a funcionar cuando se supera el caudal medio. Nos pondremos además en situación de dosis máxima de reactivo. Por tanto cada bomba deberá ser capaz de dosificar un caudal Q = 1250m3/d · 1/24 d/h 0,134 l/m3 = 7 l/h. Dentro de la gama de bombas dosificadoras de membrana de la gama GA de Dosapro escogemos el modelo superior GA10 que tiene una capacidad máxima de 10l/h. 39 Serán necesarias por cada línea de tratamiento terciario dos bombas activas modelo GA10 más una tercera en reserva. En la siguiente tabla se detallan los cálculos efectuados. 40 CONSUMO DE REACTIVO 1. Reactivo - Naturaleza: Sulfato de aluminio líquido - Peso Molecular del Al 2 (SO 4 ) 3 Peso molecular (g/mol) 342,17 Peso Al 3+ (g/mol) 25,96 - Riqueza del producto comercial En Al 3 + (%) 2,12 En Al 2 (SO 4 ) 3 sólido (%) 28 - Densidad del producto comercial (g/cm3) 1,33 - Concentración de dosificación (%) 100 2. Almacenamiento mínimo a Q medio (d): 15 3. Dosis de producto puro para Tratamiento Terciario: Dosis media de Al 2 (SO 4 ) 3 (mg/l) 30 Dosis máxima de Al 2 (SO 4 ) 3 (mg/l) 50 4. Dosis de producto comercial seleccionada: Dosis media de p.c. (mg/l) 107,14 Dosis máxima de p.c. (mg/l) 178,57 5. Consumo de producto químico comercial - Caudales de diseño de agua atratar: Inicial Futura Q m (m 3 /h) 52,08 104,17 fp 2,00 2,00 Q p (m 3 /h) 104,17 208,33 - Másicos: Diarios (Kg/d/EDAR) A d media (Kg/ d / EDAR) 133,93 267,86 A d máxima (Kg/ d / EDAR) 223,21 446,43 Horarios (Kg/h/EDAR) A Q medio y d media (Kg/ h / EDAR) 5,58 11,16 A Q punta y d máxima(Kg/ h / EDAR) 18,60 37,20 - Volúmicos: Diarios (l/d/EDAR) A d media (l/ d / EDAR) 100,70 201,40 A d máxima (l/ d / EDAR) 167,83 335,66 Horarios (l/h/EDAR) A Q medio y d media (l/ h / EDAR) 4,20 8,39 A Q punta y d máxima(l/ h / EDAR) 13,99 27,97 6. Equipos de dosificación - Tipo Bomba dosificadora - Nº de unidades: Funcionamiento (uds/ EDAR): 2,00 4,00 Reserva (ud/ EDAR) 1,00 2,00 Total (uds/ EDAR) 3,00 6,00 Caudal máximo (l/h/ud): 7,0 7,0 - Modelo escogido (Milton Roy) GA-10 GA-10 7. Almacenamiento de reactivo Inicial Futura Autonomía de almacenamiento (días) 30 15 Almacén mínimo total (m 3 )5,03 5,03 Nº depósitos / EDAR 1,00 1,00 Capacidad unitaria (m3/ud) 5,00 5,00 Tipo Depósito de PRFV en cubeto de seguridad DOSIFICACIÓN DEL COAGULANTE 41  Predimensionamiento del Coagulador Tanto el coagulador como el floculador se han diseñado con una cámara de forma cúbica con un agitador de eje vertical, según el siguiente esquema: Partiendo de un tiempo de retención hidráulico de retención θ = 4 minutos a caudal medio a tratar de 1.250m 3 /d obtenemos un volumen mínimo de coagulador de: ( ) ( ) ( ) 3 3 3 47,3604 606024 1250 ms s m QmV =⋅⋅       ⋅⋅ =⋅         = θ Puesto que el factor punta de diseño es fp=2, a caudal punta el tiempo de retención será de 2 minutos. Se han adoptado estos tiempos de retención razonables de manera que la obra civil quede del lado de la seguridad, como se ha indicado anteriormente estos tiempos deberán confirmarse con un ensayo Jar-Test. Diseñaremos un coagulador de obra civil perfectamente cúbico, por lo que el lado mínimo del cubo será: ( ) ( ) mmVmL 514,147,3 3 33 === En obra civil es habitual redondear las dimensiones a múltiplos de 5cm, por lo que adoptamos como cámara de mezcla rápida para llevar a cabo la coagulación, un cubo de lado 1,55m. El diámetro máximo del agitador a colocar coincidirá con el lado, es decir Ø < 1,55m. El diámetro del agitador se recomienda que sea al menos un tercio del lado de la cámara de 42 mezcla rápida, por tanto deberá ser Ø ≥ 1,55/3 ≥ 0,517m. En resumen, se escogerá un agitador tal que 0,52m≤Ø<1,55m. Escogemos el modelo VRG 3061S de Dosapro Milton Roy o equivalente, cuyas características se describen en el siguiente gráfico: Se trata de un agitador rápido tipo hélice de tres palas y paso cuadrado. Calculamos el número de Reynolds para ver el tipo de régimen hidráulico, según la expresión: µ ρ ⋅⋅ =nD 2 Re Modelo Potencia (W) R.P.M. D (mm) Ø mm VRG 3061S 1100 99 600 600 43 Donde: D (m) = diámetro de la paleta del agitador, en este caso 0,6m n = revoluciones por segundo del agitador, en este caso 99rpm/60 = 1,7rps ρ (kg/m 3 ) = densidad del fluido, en este caso 1020kg/m 3 µ (N·s/m 2 ) = viscosidad dinámica del fluido, en este caso 0,00107 N·s/m 2 Sustituyendo resulta Re = 566243 > 10000, por lo que el régimen es turbulento. Para obtener la potencia mínima necesaria aplicamos la expresión de Ruston para régimen turbulento: 53 DnkP ⋅⋅⋅= ρ Donde: P (W) = potencia k = constante tabulada en función del tipo de impulsor y del tipo de régimen (laminar/turbulento). En este caso, para régimen turbulento e impulsor tipo hélice, paso cuadrado y 3 palas, se tiene que k=0,32 ρ, n, D descritos anteriormente. Sustituyendo resulta un valor de P = 114,0W. La potencia del agitador seleccionado es de 1100W, luego es válido. En la siguiente tabla se resumen los cálculos realizados: 44  Predimensionamiento del equipo dosificador de Floculante Como coadyuvante a la coagulación o floculante, es habitual utilizar un polímero sintético orgánico o polielectrolito. La elección del polielectrolito más adecuado (catiónico, aniónico o no iónico) y su dosis deberá obtenerse previamente mediante un ensayo Jar-Test. Hemos supuesto un valor razonable de la dosis media de 0,5mg/l de producto puro, y un valor de la dosis máxima de 1,5mg/l. Para dimensionar los equipos adecuados debemos tener en cuenta que el producto comercial se suministra habitualmente en polvo en sacos y que previamente deberemos preparar una disolución para poder efectuar una dosificación volumétrica del producto diluido. La concentración de producto una vez diluido será del 0,1% en peso, que equivale aproximadamente a una concentración de 1gr/l, teniendo en cuenta que la densidad del producto diluido es del orden de 1000gr/l. Las dosis media y máxima en volumen de producto diluido serán respectivamente de 0,5gr/m 3 · 1/1 l/gr = 0,5l/m 3 y 1,5gr/m 3 · 1/1 l/gr = 1,5l/m 3 . El equipo automático de preparación de polielectrolito diluido lo vamos a dimensionar para la totalidad del caudal de diseño de la planta (Q m =2.500m 3 /d), poniéndonos en la situación de dosis máxima. Por tanto el caudal horario necesario de preparación de polielectrolito diluido se obtiene Q = 1,5l/m 3 · 2500m 3 /d · 1/24 d/h = 156,25 l/h. Dentro de la gama de equipos de preparación de polielectrolito de la gama Polypack de Dosapro Milton Roy escogemos el modelo APS MAX-400 que tiene una capacidad máxima de 400 l/h. MEZCLA RÁPIDA θ4min Q1250 m 3 /d Número coaguladores 1uds V coagulador 3,47 m 3 Reactor cúbico L 1,514 m L adoptado 1,55 m D agitadorMIN 0,517 m D agitadorMAX 1,550 m ρ1020 kg/m 3 µ0,00107 N·s/m 2 Modelo agitador VRG 3061S Milton Roy D agitador 0,6 m agitador válido n99 r.p.m. n 1,7 r.p.s. Re 566243 turbulento k0,32 Hélice paso cuadrado, 3 palas P min 114,0 W Ruston P agitador 1100 W agitador válido 45 52 En las siguientes tablas se detallan las especificaciones de la gama Dynadrum. 53 El parámetro fundamental de diseño del filtro es la velocidad de paso del fluido por la tela filtrante, que depende fundamentalmente de la carga de sólidos suspendidos esperada. En este caso, puesto que hay una etapa de coagulación floculación previa, la concentración de sólidos suspendidos en el agua puede llegar a ser del orden de 35mg/l, por lo que hemos adoptado un valor conservador de la velocidad de paso por filtro de 7m/h. Teniendo en cuenta que vamos a colocar un equipo de filtración por cada una de las dos líneas de tratamiento terciario, el filtro debe tratar un caudal medio de 1.250m 3 /d = 52,08m 3 /h y un caudal punta de 104,17m 3 /h (fp=2). Si dividimos estos caudales entre un valor de velocidad de paso de 7m/h, obtenemos unas superficies filtrantes necesarias de 7,44m 2 y 14,88m 2 respectivamente. Optaremos por tanto por el modelo de mayor tamaño de la gama Dynadrum, TDD1640, que tiene un área de filtración efectiva de 16,0m 2 de los cuales 10,4m 2 están permanentemente sumergidos. Como se puede apreciar en el siguiente esquema el filtro dispone de un labio vertedero a la salida situado a 0,95m de la base que fija una calado mínimo aguas arriba dentro del filtro y por tanto una superficie mínima de filtración permanentemente sumergida. Conforme el filtro se va colmatando (mayor pérdida de carga) o bien conforme aumenta el caudal o ambos, la lámina de agua en el interior del filtro se va incrementando hasta un máximo dado a partir del cual el sensor de nivel da la orden de arranque a la bomba de retrolavado. En este caso la altura máxima está situada a 1,3m de la base por lo que la lámina de agua puede tener un recorrido de 35cm y la superficie filtrante oscilar entre 10,4-16,0m 2 . Por esta razón habitualmente se adopta el valor del área efectiva de filtración para el diseño del filtro, en este caso de 16m 2 , superior a la necesaria por cálculo. El filtro dispone de una conducción de alivio en caso de rebose por encima del calado máximo antes mencionado. 54 Desinfección Ultravioleta El caudal a desinfectar es el correspondiente a una de las dos líneas de tratamiento terciario, por tanto un caudal medio de 1.250m 3 /d = 52,08m 3 /h y un caudal punta de 104,17m 3 /h (fp=2). Al igual que en el caso anterior debemos escoger un modelo adecuado dentro de la gama ofertada por los fabricantes del sector. En este caso se ha efectuado una consulta al fabricante Trojan que recomienda para este rango de caudales un reactor en tubería dentro de su gama TrojanUVFit. Esta gama se caracteriza por tener un diseño muy compacto eficiente energéticamente y un sistema de limpieza automática de lámparas. En la siguiente tabla se detallan las especificaciones técnicas de la gama TrojanUVFit. 55 El dimensionamiento del equipo se ha efectuado de acuerdo a las siguientes especificaciones: - División del caudal en dos equipos de manera que quede siempre uno en servicio cuando se esté efectuando el mantenimiento del otro. Por tanto caudal medio por reactor Qm=26,04m 3 /h, caudal punta por reactor Qp=52,08m 3 /h - Transmitancia mínima 60% - Concentración de sólidos suspendidos máxima de 10mg/l - Coliformes fecales a la salida 100UCF/100ml. Por consulta directa con el fabricante obtenemos que la dosis UV necesaria es de 20mJ/cm 2 ó 20000µW·s/cm 2 , a suministrar con cuatro lámparas por reactor del modelo 04AL20, con una potencia media de 0,62kW por reactor. 4. Implantación en la E.D.A.R. de Benissa - Senija La E.D.A.R. de Benissa – Senija fue puesta en servicio en 2002 y su línea de agua está formada por: - Pretratamiento formado por reja de gruesos, tamiz de finos y desarenador desengrasador 56 - Tratamiento biológico de oxidación total, con eliminación biológica de nitrógeno (20% de zona anóxica). Reactor de tipo flujo pistón y decantador secundario. - Desinfección con hipoclorito en canal de cloración. En 2010 se construye un bombeo de reutilización en las inmediaciones del canal de cloración. Mediante una conducción de aspiración el bombeo toma las aguas de la parte final del canal de cloración y las envía a través de una impulsión de PEAD hasta un depósito de regulación situado en el núcleo urbano de Benissa a cota 273, desde el que se distribuye el agua. Se instaló también una sonda de turbidez en el canal de cloración que actúa sobre el bombeo evitando su arranque si las condiciones de turbidez superan un valor dado. La ubicación óptima del tratamiento terciario propuesto debe estar en torno al canal de cloración y al bombeo de reutilización, se propone por tanto ampliar la parcela adquiriendo los terrenos de cultivo limítrofes a la E.D.A.R. por su parte Norte. La superficie necesaria sería de 500m 2 aproximadamente. Con el fin de no alterar la aspiración del bombeo de reutilización existente se propone desviar las aguas desde la conducción existente entre el decantador secundario y el canal de cloración, hacerlas pasar por el tratamiento terciario y entregarlas al inicio del canal de cloración. De esta manera no es necesario alterar el bombeo de reutilización y el volumen del canal puede aportar una pequeña capacidad de regulación. Además, la afección al proceso durante la construcción será mínima, pues únicamente será necesario un corte para instalar una derivación en la conducción existente desde el decantador hasta el canal de cloración. 57 El punto adecuado para colocar esta derivación es inmediatamente aguas arriba de la derivación existente para by-pass de cloración, para ello se demolerá parcialmente la arqueta existente y se ampliará para albergar la nueva derivación y las dos nuevas válvulas de corte necesarias para su regulación. El sistema permite el envío de caudales a voluntad al nuevo tratamiento terciario, al canal de cloración directamente sin pasar por el terciario en caso de necesidad de mantenimiento de éste, o bien directamente a salida de la E.DA.R. mediante el by-pass existente. En el siguiente esquema se puede apreciar en color azul las conducciones y válvulas existentes; en color verde la nueva derivación y tubería a instalar; por último en color rojo las nuevas válvulas de corte a colocar. En planta la arqueta está situada cerca del decantador secundario pero hay espacio suficiente para colocar la nueva derivación y ampliar la arqueta. 58 Desde este punto de derivación se conducirán las aguas desde el decantador secundario hasta el tratamiento terciario mediante una tubería enterrada Ø250mm de acero galvanizado. La ubicación escogida para el tratamiento terciario es la parcela agrícola situada al Norte de la E.D.A.R., como se ha comentado anteriormente. En la siguiente imagen se muestra la propuesta de ubicación en planta del tratamiento terciario. En color verde podemos observar las tuberías que forman la línea de agua, que captura las aguas inmediatamente aguas abajo del decantador y las entrega al canal de cloración después de pasar por el tratamiento terciario. Podemos apreciar también el bombeo de reutilización existente en la parte derecha de la imagen, que aspira las aguas del punto final del canal de cloración. En color magenta podemos apreciar la conducción de rechazo del contralavado del filtro y en color ciano las conducciones de alivio al by-pass general de la E.D.A.R.. 59 La línea de agua del tratamiento terciario está formada por diversos elementos en los que se producen pérdidas de carga hidráulicas. La energía hidráulica disponible coincide aproximadamente con la diferencia de altura geométrica existente entre la cota de base del canal de recogida de agua clarificada del decantador secundario, + 129,81, y la cota del vertedero del canal de cloración +129,50, y resulta insuficiente para superar las pérdidas hidráulicas de energía en todo el proceso de tratamiento terciario. Por esta razón es necesario implantar un bombeo en algún punto de la línea de agua del tratamiento terciario; el lugar óptimo para su ubicación está situado en cabecera del tratamiento, si se desplazara aguas abajo de cualquier otra etapa del tratamiento daría lugar a excavaciones mayores, una obra civil mucho más costosa y dificultaría o imposibilitaría además los vaciados controlados y alivios por gravedad de los distintos elementos del proceso. Como se ha indicado anteriormente, la primera fase de implatanción del tratamiento terciario se propone tenga lugar para la mitad del caudal de diseño de la planta, dejando espacio para la ampliación futura a una línea gemela de tratamiento. Por tanto la línea de agua se iniciará con un bombeo dimensionado para un caudal medio de 1.250m 3 /d (52,08m 3 /h), y un caudal punta de 104,17m 3 /h (fp=2). El bombeo estará formado por dos bombas activas con tubería de impulsión propia, diseñada para cada una de ellas para impulsar la mitad del caudal punta, 14,5lts/s; ambas estarán dotadas de un variador de frecuencia para igualar en la medida de lo posible el caudal impulsado con el caudal de entrada. La altura manométrica a salvar en la situación más desfavorable es de 6,10mca. El tipo de bomba propuesto es sumergible de aguas residuales con fondo de pozo prefabricado y cuerpo del pozo cilíndrico; la potencia de cada bomba es de 3,1kw. Cada impulsión se construirá con tubería de acero galvanizado Ø150mm e incluirá una válvula de compuerta y una válvula de retención. El pozo de bombeo está conectado por arriba al by-pass general de la planta para alivio en caso de fallo del bombeo. En las siguientes imágenes podemos apreciar una sección y la planta del bombeo propuesto. 60 El bombeo eleva las aguas hasta la primera etapa del tratamiento terciario en la que se produce la coagulación – floculación de las partículas coloidales del agua. Se construirá una estructura semienterrada de hormigón armado dividida en dos cámaras, en la primera camara se dosificará el coagulante y se producirá una mezcla rápida con la ayuda de un agitador de eje vertical suspendido de una losa situada en la coronación de la estructura; en la segunda cámara se disificará el coadyuvante a la coagulación o floculante y se producirá una mezcla lenta también con la ayuda de un agitador de eje vertical. En la entrada de cada cámara se colocará un panel deflector de acero inoxidable rigidizado que dirigirá el agua de entrada a la parte inferior de la cámara. La salida del agua de cada cámara tendrá lugar por la parte superior por encima de un labio vertedero. En las siguientes imágenes se puede apreciar el diseño en planta y alzado de esta etapa del tratamiento. 61 La siguiente etapa del proceso consiste en un filtro de tambor con una tela sintética de 10µm de paso capaz de retener los flóculos anteriormente formados así como los huevos de nemátodos. Constructivamente el filtro está diseñado para estar en intemperie y sólo requiere de una base de apoyo sólida formada por una losa de hormigón armado situada a cota de urbanización de la E.D.A.R.. Aguas arriba el filtro está conectado con la estructura de la fase anterior de coagulación-floculación mediante una tubería Ø400mm de acero galvanizado que funcionará en carga. El filtro dispone de tres salidas más, por encima de la conducción de entrada hay una salida de alivio que se conecta al by-pass general de la E.D.A.R. mediante una conducción por gravedad Ø250mm de acero galvanizado; también por encima de la conducción de entrada hay una salida de agua de lavado que se conecta a la red de vaciados y drenajes de la E.D.A.R., mediante una conducción por gravedad Ø200mm de acero galvanizado, para a través de esta red ser conducida a cabecera de planta; por último, en la parte opuesta a la conducción 68  Pérdida de carga en cono convergente 69  Pérdida de carga en Te simétrica, separación o reunión de corrientes  Válvula de compuerta y válvula de retención de clapeta 70  Orificios sumergidos 71 Vertederos La altura de la lámina de agua sobre vertedero de pared delgada se calcula según la expresión:        Siendo: h (m) = altura de la lámina de agua sobre el vertedero Q (m 3 /s) = caudal L (m) = longitud del vertedero 72 C D = coeficiente del desagüe del vertedero. En este caso se ha adoptado C D = 1,8 La línea de agua que se inicia en la salida del decantador secundario, atraviesa el tratamiento terciario, y finaliza en el canal de cloración, se ha dividido en 5 tramos a efectos de cálculo hidráulico: - Tramo I: Canal de cloración – filtro de tambor - Tramo II: Filtro de tambor – cámara de floculación - Tramo III: Cámara de floculación – Salida cámara de mezcla rápida del coagulante - Tramo IV: Salida cámara de mezcla – Entrada a cámara de mezcla - Tramo V: Bombeo e impulsión a cámara de mezcla - Tramo VI: Bombeo – Salida decantador secundario A continuación se adjuntan los cálculos de la línea piezométrica a caudal punta efectuados con hoja de cálculo, posteriormente se incluye curva y características de la bomba obtenida con el programa de selección Flyps 3.1 del fabricante Flygt. Cota de obra civil Cota de lámina libre CAUDALES DE DISEÑO TOTAL Caudal medio total de diseño EDAR (m 3 /d): 2500 factor punta (fp): 2 Caudal medio total de diseño EDAR (m 3 /s): 0,0289 Caudal punta total de diseño EDAR (m 3 /s): 0,0579 POR LÍNEA DE TTO. TERCIARIO Número de líneas de tratamiento terciario 2 Caudal medio de diseño por línea (m 3 /d): 1250 Caudal medio de diseño por línea (m 3 /s): 0,0145 Caudal punta de diseño por línea (m 3 /s): 0,0289 TRAMO I: CANAL DE CLORACIÓN - UV - FILTRO DE TAMBOR COTA DE LÁMINA DE AGUA A CAUDAL PUNTA SOBRE VERTEDERO CANAL CLORACIÓN Cota vertedero canal de cloración (m): 129,50 Caudal punta total de diseño EDAR (m 3 /s): 0,0579 Longitud de vertedero (m): 3,00 Coeficiente de desagüe del vertedero 1,80 Altura de agua sobre vertedero a caudal punta diseño EDAR (m): 0,05 Nivel máximo lámina libre canal de cloración (m): 129,55 Resguardo sobre lámina canal de cloración (m) 0,05 Cota de rasante de la conducción en el punto de entrega a canal de cloración (m): 129,60 I.1 CONDUCCIÓN CANAL DE CLORACIÓN - UV Pérdida de carga en conduccion Ø200 Caudal punta de diseño por línea (m 3 /s): 0,0289 Longitud (L): 33,00 Material Acero Diámetro (m) 0,200 Rugosidad (m) 0,0015 Viscosidad cinemática a 15º (m/s) 1,148E-06 Superficie de la conducción (m 2 )0,0314 Velocidad en la conducción a caudal punta diseño línea (m/s) 0,92 Pérdida de carga unitaria (m/m) 0,0075 Velocidad en la conducción por Colebrook-White (m/s) 0,92 Diferencia entre velocidades (objetivo = 0 con SOLVER) -0,000001 Pérdida de carga en conduccion (m) 0,25 Pérdida de carga en descarga a canal cloración K1 v 2 /2g (m) 0,04 Pérdida de carga en descarga (m) 0,04 CÁLCULO HIDRÁULICO DE LA LÍNEA PIEZOMÉTRICA A CAUDAL PUNTA CÁLCULO HIDRÁULICO Página 1 Pérdida de carga en codos Ø200 Ángulo (º) 90 R/D 1,50 A1 1,00 B1 0,17 K 0,17 v 2 /2g (m) 0,04 Pérdida de carga unitaria en codo (m) 0,01 Número de codos 3 Pérdida de carga en codos (m) 0,02 Ángulo (º) 60 R/D 1,50 A1 0,78 B1 0,17 K 0,13 v 2 /2g (m) 0,04 Pérdida de carga unitaria en codo (m) 0,01 Número de codos 1 Pérdida de carga en codos (m) 0,01 Ángulo (º) 30 R/D 1,50 A1 0,45 B1 0,17 K 0,08 v 2 /2g (m) 0,04 Pérdida de carga unitaria en codo (m) 0,00 Número de codos 1 Pérdida de carga en codos (m) 0,00 Pérdida de carga en T simétrica Ø200, reunión de corrientes Caudal punta de diseño por reactor UV (m 3 /s): 0,0145 Caudal punta de diseño por línea (m 3 /s): 0,0289 Diámetro (m) 0,200 Superficie de la conducción (m 2 )0,0314 Velocidad en la conducción a caudal punta diseño línea (m/s) (antes punto reunión) 0,46 K 1,25 v 2 /2g (m) 0,01 Pérdida de carga en codos (m) 0,01 Pérdida de carga en codo Ø150 (interior T de reunión de corrientes) Caudal punta de diseño por reactor UV (m 3 /s): 0,0145 Diámetro (m) 0,150 Superficie de la conducción (m 2 )0,0177 Velocidad en la conducción a caudal punta diseño línea (m/s) 0,82 Ángulo (º) 90 R/D 1,50 A1 1,00 B1 0,17 K 0,17 v 2 /2g (m) 0,03 Pérdida de carga unitaria en codo (m) 0,01 Número de codos 1 Pérdida de carga en codos (m) 0,01 Pérdida de carga en válvula de compuerta Ø150 aguas abajo UV K (apertura 100%) 0,12 v 2 /2g (m) 0,03 Pérdida de carga en válvula (m) 0,00 Pérdida total de carga del tramo I.1 (m) 0,35 CÁLCULO HIDRÁULICO Página 2 I.2 REACTOR UV Pérdida de carga localizada en el reactor Caudal punta de diseño por reactor UV (m 3 /s): 0,0145 Caudal punta de diseño por línea (galones por minuto): 229,32 Pérdida de carga (pulgadas) 6,08 Pérdida de carga (m) 0,15 I.3 CONDUCCIÓN UV - SALIDA FILTRO TAMBOR Pérdida de carga en conduccion Ø200 Caudal punta de diseño por línea (m 3 /s): 0,0289 Longitud (L): 4,50 Material Acero Diámetro (m) 0,200 Rugosidad (m) 0,0015 Viscosidad cinemática a 15º (m/s) 1,148E-06 Superficie de la conducción (m 2 )0,0314 Velocidad en la conducción a caudal punta diseño línea (m/s) 0,92 Pérdida de carga unitaria (m/m) 0,0075 Velocidad en la conducción por Colebrook-White (m/s) 0,92 Diferencia entre velocidades (objetivo = 0 con SOLVER) -0,000001 Pérdida de carga en conduccion (m) 0,03 Pérdida de carga en conduccion Ø400 Caudal punta de diseño por línea (m 3 /s): 0,0289 Longitud (L): 1,00 Material Acero Diámetro (m) 0,400 Rugosidad (m) 0,0015 Viscosidad cinemática a 15º (m/s) 1,148E-06 Superficie de la conducción (m 2 )0,1257 Velocidad en la conducción a caudal punta diseño línea (m/s) 0,23 Pérdida de carga unitaria (m/m) 0,0002 Velocidad en la conducción por Colebrook-White (m/s) 0,23 Diferencia entre velocidades (objetivo = 0 con SOLVER) 0,000000 Pérdida de carga en conduccion (m) 0,00 CÁLCULO HIDRÁULICO Página 3 Pérdida de carga en válvula de compuerta Ø150 aguas arriba UV Caudal punta de diseño por reactor UV (m 3 /s): 0,0145 Diámetro (m) 0,150 Superficie de la conducción (m 2 )0,0177 Velocidad en la conducción a caudal punta diseño línea (m/s) 0,82 K (apertura 100%) 0,12 v 2 /2g (m) 0,03 Pérdida de carga en válvula (m) 0,00 Pérdida de carga en codos Ø150 (interior T de separación de corrientes) Ángulo (º) 90 R/D 1,50 A1 1,00 B1 0,17 K 0,17 v 2 /2g (m) 0,03 Pérdida de carga unitaria en codo (m) 0,01 Número de codos 1 Pérdida de carga en codos (m) 0,01 Pérdida de carga en T simétrica Ø200, separación de corrientes Caudal punta de diseño por reactor UV (m 3 /s): 0,0145 Caudal punta de diseño por línea (m 3 /s): 0,0289 Diámetro (m) 0,200 Superficie de la conducción (m 2 )0,0314 Velocidad en la conducción a caudal punta diseño línea (m/s) (después punto reunión) 0,46 K 1,08 v 2 /2g (m) 0,01 Pérdida de carga en codos (m) 0,01 Pérdida de carga en codos Ø200 Ángulo (º) 90 R/D 1,50 A1 1,00 B1 0,17 K 0,17 v 2 /2g (m) 0,04 Pérdida de carga unitaria en codo (m) 0,01 Número de codos 1 Pérdida de carga en codos (m) 0,01 Ángulo (º) 45 R/D 1,50 A1 0,64 B1 0,17 K 0,11 v 2 /2g (m) 0,04 Pérdida de carga unitaria en codo (m) 0,00 Número de codos 1 Pérdida de carga en codos (m) 0,00 CÁLCULO HIDRÁULICO Página 4 Pérdida de carga en cono convergente Ø400-Ø200 Longitud (m): 0,45 D1 (m) 0,40 D2 (m) 0,20 n (D1/D2) 2,00 x 7,50 Pérdida de carga unitaria en Ø400 (m/m) 0,0002 Pérdida de carga en la longitud del cono (m) 0,0001 ∆H 1 0,001 Ángulo (º) 12,53 K tabulado 1,52 v 2 /2g (m) 0,003 ∆H 2 0,004 ∆H=∆H 1 +∆H 2 0,005 Pérdida de carga en reducción (m) 0,00 Pérdida de carga en codo Ø400 Ángulo (º) 90 R/D 1,50 A1 1,00 B1 0,17 K 0,17 v 2 /2g (m) 0,003 Pérdida de carga unitaria en codo (m) 0,000 Número de codos 1 Pérdida de carga en codos (m) 0,00 Pérdida de carga en embocadura Ø400 salida filtro de tambor K1 v 2 /2g (m) 0,003 Pérdida de carga en embocadura (m) 0,00 Pérdida total de carga del tramo I.3 (m) 0,07 Pérdida total de carga del tramo I (m) 0,58 Nivel lámina libre en zona de salida filtro de tambor, aguas abajo del labio (m): 130,18 Resguardo (m) 0,87 Cota de apoyo en solera del filtro 130,10 Altura del vertedero de salida del filtro (m) 0,95 Cota de vertedero de salida de filtro de tambor (m): 131,05 TRAMO II: FILTRO DE TAMBOR - CÁMARA DE FLOCULACIÓN Altura de salida conducción de alivio del filtro (m) 1,40 Cota de alivio del filtro (pérdida de carga máxima en el filtro) 131,50 Pérdida de carga en conduccion Ø400 Caudal punta de diseño por línea (m 3 /s): 0,0289 Longitud (L): 2,00 Material Acero Diámetro (m) 0,400 Rugosidad (m) 0,0015 Viscosidad cinemática a 15º (m/s) 1,148E-06 Superficie de la conducción (m 2 )0,1257 Velocidad en la conducción a caudal punta diseño línea (m/s) 0,23 Pérdida de carga unitaria (m/m) 0,0002 Velocidad en la conducción por Colebrook-White (m/s) 0,23 Diferencia entre velocidades (objetivo = 0 con SOLVER) 0,000000 Pérdida de carga en conduccion (m) 0,00 CÁLCULO HIDRÁULICO Página 5 CÁLCULO HIDRÁULICO Página 12 73 6. Planos del tratamiento terciario Se adjunta a continuación los planos de formas de implantación del tratamiento terciario en la E.D.A.R., así como una sección en la que se indican las cotas de obra civil y los calados calculados a caudal punta de diseño. 74 75 CAPÍTULO 4. PRESUPUESTO Se adjunta a continuación una valoración estimada de las obras a nivel de anteproyecto, que comprende las modificaciones a efectuar en el sistema de aporte de aire al reactor biológico, así como la implantación del tratamiento terciario en su primera fase para la mitad del caudal total de diseño de la planta. El presupuesto incluye las partidas de seguridad y salud y gestión de residuos preceptivas por normativa. Como resultado de todo ello se obtiene un Presupuesto de ejecución Material de cuatrocientos cincuenta mil euros (450.000,00€). Si incrementamos esta cantidad en un 16% de gastos generales, un 6% de beneficio industrial y un 21% de IVA obtenemos un Presupuesto Base de Licitación de seiscientos sesenta y cuatro mil doscientos noventa euros (664.290,00€). Si a esta cantidad sumamos el coste estimado de adquisición del terreno y los costes de dirección de las obras, coordinación de seguridad y salud y vigilancia ambiental obtendríamos un Presupuesto para Conocimiento de la Administración aproximado del orden de setecientos cincuenta mil euros (750.000,00€). Se adjunta a continuación listados con los Presupuestos Parciales, Presupuesto de Ejecución Material y Presupuesto Base de Licitación. 76 PRESUPUESTOS PARCIALES CÓDIGO UD. DESCRIPCIÓN PRECIO ( €) MEDICIÓN IMPORTE ( €) Cap 1. RB01 PA A justificar por adecuación del sistema de alimentación de aire existente al reactor biológico dotándolo de 5 bajantes con válvulas de regulación para establecer cinco zonas diferenciadas de suministro de aire. 6.000,00 1,00 6.000,00 RB02 Ud. Suministro y colocación de variador de frecuencia en cuadro eléctrico de control de soplante de reactor biológico. Incluye cableado, conexión, pequeño material y prueba. 8.000,00 3,00 24.000,00 RB03 Ud. Suministro y colocación de Sonda de inmersión para la medida de oxígeno disuelto en reactor biológico. Incluye cableado, conexión y prueba. 6.000,00 6,00 36.000,00 RB04 Ud. Adecuación del sistema de automatización y control de la E.D.A.R. de Benissa-Senija para incorporar las nuevas señales de sensores y variadores de frecuencia. Incluye ampliación del PLC y cableado de señal, ampliación de sistema Scada, licencias y programación. Instalado y probado. 6.000,00 1,00 6.000,00 72.000,00 Cap 2. Scap. 2.1. OC01 Ud. Ampliación de arqueta de válvulas existente para bypass de cloración, mediante la demolición previa de muro existente y ampliaicón de losas y muros con hormigón armado HA-35/B/20/IV+Qc y acero corrugado B-500S en cuantía media de 100kg/m 3 , ampliando la arqueta en 0,8m de longitud x 1,1m de anchura x 3,5m de altura interior. Incluye excavación, demolición, encachado, hormigón de limpieza, relleno y compactación de trasdós, renovación de la tapa superior metálica. Totalmente terminado. 7.500,00 1,00 7.500,00 ADECUACIÓN SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL DE LA E.D.A.R. TOTAL Cap. 1. MEJORA DEL SISTEMA DE APORTE DE AIRE AL REACTOR BIOLÓG. TRATAMIENTO TERCIARIO OBRA CIVIL AMPLIACIÓN DE ARQUETA DE BY-PASS DE CLORACIÓN PROYECTO BÁSICO DE IMPLANTACIÓN DE TRATAMIENTO TERCIARIO EN LA E.D.A.R. DE BENISSASENIJA. BENISSA (ALICANTE) MEJORA DEL SISTEMA DE APORTE DE AIRE AL REACTOR BIOLÓGICO ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE AIREACIÓN DEL REACTOR BIOLÓGICO VARIADOR DE FRECUENCIA PARA SOPLANTES DE REACTOR BIOLÓGICO SONDA DE OXÍGENO DISUELTO PRESUPUESTO Página 1 PRESUPUESTO Página 8 PRESUPUESTO DE EJECUCIÓN MATERIAL CAPÍTULO DESCRIPCIÓN IMPORTE ( €) Cap 1. 72.000,00 Cap 2. 366.000,00 Scap. 2.1. 133.500,00 Scap. 2.2. 232.500,00 Cap 3. 5.000,00 Cap 4. 7.000,00 TOTAL PRESUPUESTO DE EJECUCIÓN MATERIAL 450.000,00 PROYECTO BÁSICO DE IMPLANTACIÓN DE TRATAMIENTO TERCIARIO EN LA E.D.A.R. DE BENISSASENIJA. BENISSA (ALICANTE) Asciende el Presupuesto de Ejecución Material, a la expresada cantidad de CUATROCIENTOS CINCUENTA MIL EUROS (450.000,00.- €). MEJORA DEL SISTEMA DE APORTE DE AIRE AL REACTOR BIOLÓGICO TRATAMIENTO TERCIARIO OBRA CIVIL EQUIPOS ELECTROMECÁNICOS GESTIÓN DE RESIDUOS SEGURIDAD Y SALUD PRESUPUESTO Página 9 PRESUPUESTO Página 10 PRESUPUESTO BASE DE LICITACIÓN IMPORTE ( €) 450.000,00 72.000,00 27.000,00 549.000,00 115.290,00 664.290,00 PROYECTO BÁSICO DE IMPLANTACIÓN DE TRATAMIENTO TERCIARIO EN LA E.D.A.R. DE BENISSASENIJA. BENISSA (ALICANTE) Asciende el Presupuesto Base de Licitación, IVA incluido, a la expresada cantidad de SEISCIENTOS SESENTA Y CUATRO MIL DOSCIENTOS NOVENTA EUROS (664.290,00.- €). PRESUPUESTO DE EJECUCIÓN MATERIAL Gastos Generales (16%) Beneficio Industrial (6%) PRESUPUESTO BASE DE LICITACIÓN s/IVA IVA (21%) PRESUPUESTO BASE DE LICITACIÓN IVA Incl. PRESUPUESTO Página 11 PRESUPUESTO Página 12 77 CAPÍTULO 5. RESUMEN Y CONCLUSIONES La E.D.A.R. de Benissa-Senija fue puesta en servicio en 2002 y consta de un pretratamiento y un tratamiento secundario, está diseñada para un caudal medio de 2.500m 3 /d, aunque actualmente está tratando algo menos de la mitad. Con posterioridad a su puesta en servicio, se han ido construyendo infraestructuras para reutilización del agua tratada principalmente para usos municipales e industriales, aunque existe una potencial demanda para reutilizar el excedente para riego agrícola. La planificación de estas infraestructuras es anterior al Real Decreto 1620/2007 por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas, en él se establecen unos criterios mínimos de calidad que debe cumplir el agua, y que el diseño inicial de la planta no es capaz de conseguir. Para asegurar la calidad exigida por ley, se propone en el presente trabajo fin de master la construcción de un tratamiento terciario a implantar en dos fases mediante dos líneas gemelas de tratamiento diseñadas para tratar 1.250m 3 /d cada una. El tratamiento escogido consta de una arqueta de derivación, un bombeo a tratamiento terciario, un tratamiento de coagulación-floculación mediante adición de sulfato de aluminio y polielectrolito, un filtro de tambor con tela filtrante de 10µm de paso, y una desinfección ultravioleta mediante doble reactor de tipo tubería. Aunque el consumo energético del tratamiento terciario es bastante reducido, (alrededor de 17kW con una sola línea y 30kW con las dos líneas en funcionamiento), se ha estudiado el tratamiento secundario existente con el fin de comprobar si una optimización del proceso puede dar lugar a una reducción del consumo energético que compense la nueva demanda del terciario. Se ha comprobado que las posibilidades de regulación del caudal de aire suministrado en el reactor biológico son actualmente escasas. Una ligera modificación en el sistema de bajantes y parrillas, de manera que se pueda operar la zona óxica del reactor en cinco zonas independientes, da lugar en las simulaciones efectuadas, a una mejora en los rendimientos de reducción de nutrientes con descenso significativo de la demanda de oxígeno total. Teniendo en cuenta que la potencia total instalada de soplantes a reactor biológico es de 88kW, una pequeña reducción en el consumo puede compensar la demanda del terciario. Se ha estimado el coste de las modificaciones del sistema de suministro de aire al reactor biológico, así como el de implantación del tratamiento terciario en su primera fase. Sumado éste al coste de adquisición de los terrenos (unos 500m 2 ) y al de dirección de las obras, resulta un Presupuesto para Conocimiento de la Administración del orden de setecientos cincuenta mil euros (750.000,00€).