E.D.A.R. LAGARES – VIGO

Estudio previo para justificar la opción tecnológica

seleccionada, como combinación de procesos físico

químicos y de desinfección con rayos UVA, para lograr

los niveles de desinfección del agua mediante la

instalación prevista en la EDAR Provisional de la EDAR

de Lagares (Vigo).

Ponente: Mercè Baldi Fecha: Abril 2015

2

Objetivo de diseño:

Cumplimentar el criterio propuesto para la desinfección de la EDAR PROVISIONAL

Capacidad de Desinfección:

Caudal máximo de diseño tiempo seco actual 2 m3/seg

DBO5 agua efluente desinfección 140 mg/l

SS agua influente desinfección 85 mg/l

Coliformes Fecales (E. Colis) efluente desinfección 10˄3 UFCF/100 ml

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - OBJETIVO DEL DISEÑO -

Capacidad Hidráulica:

Caudal máximo hidráulico de diseño de la instalación provisional

3

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - METODOLOGIA -

Campañas de campo en

la EDAR

Toma de muestras y estudio de

desinfección en

laboratorio

Selección de alternativas

para el estudio de simulación

Simulación del coste de desinfección

Resultados:

Selección de la opción

tecnológica para la desinfección

PROCESO DEL ESTUDIO

4

Obtención del patrón de variación horaria de parámetros de diseño: Para

determinar la variabilidad de los parámetros que afectan a la dosis real se realizó

la campaña “Campaña para establecimiento de un patrón de variación

horaria de UVT/SS en relación al caudal, para definir los criterios de diseño del

equipo UV y del tratamiento FQ.”

Efectividad del PAX a la salida del desarenador: Para determinar la

efectividad de la dosificación del PAX y de polielectrolito a la salida del pretratamiento

actual se realizó la campaña “Propuesta de campaña para la comprobación de la

efectividad del PAC dosificado a la salida del desarenador

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - METODOLOGIA -

CAMPAÑAS DE CAMPO: OBTENCIÓN DE DATOS EN LA EDAR

5

Ensayo de haz colimado: Para determinar la dosis necesaria para reducir la

concentración de coliformes fecales hasta los límites exigidos, se realizaron ensayos de

haz colimado para diferentes calidades de efluente, en la campaña denominada

“Campañas para determinación de la dosis efectiva del sistema conjunto,

tratamiento físico químico y desinfección para el diseño de ambas unidades de

tratamiento.”

Campaña Desinfix: Para determinar el grado de desinfección conseguido al aplicar

diferentes dosis de DEX-135 (acido perfórmico que al descomponerse forma radicales

hidroxilo que matan bacterias) KEMIRA realizó una campaña de laboratorio.

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - METODOLOGIA -

CAMPAÑAS DE CAMPO: OBTENCIÓN DE DATOS ENSAYOS DEL LABORATORIO

6

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - METODOLOGIA -

A PARTIR DE LOS RESULTADOS DE LAS CAMPAÑAS:

Selección de las opciones tecnológicas para el estudio de costes: A

partir de los resultados de las campañas, se definen los criterios mínimos de diseño de

los equipos considerados en la simulación (Dosis UV (mJ/cm2) y UVT (%) de diseño)

Simulación de los costes de desinfección: A partir de los datos de las

campañas, extrapolando y calculando la variación horaria de potencia de desinfección y

consumo de reactivos (coste de desinfección) para las diferentes opciones tecnológicas

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E.D.A.R. LAGARES-VIGO - CAMPAÑAS -

Diámetro medio bacterias: 20 µ

Grado penetración de los rayos UV: Máximo 10 µ

Comportamiento asintótico entre 30 y 50 mJ/cm2

A) DOSIS UV MINIMA TRAT FQ+DEC CONVENCIONAL: 40 mJ/cm2

8

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - CAMPAÑAS -

B) DOSIS UV MINIMA PARA DECANTACIÓN LASTRADA : 35 mJ/cm2

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E.D.A.R. LAGARES-VIGO - CAMPAÑAS -

B: Agua Bruta

D: Agua Decantada

JTA: Jar-Test PAC

JTF: Jar-Test Cloruro Férrico

C) SELECCIÓN DE COAGULANTE PARA ELIMINACIÓN DE SS: PAC

10

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - CAMPAÑAS -

B: Agua Bruta

D: Agua Decantada

JTA: Jar-Test PAC

JTF: Jar-Test Cloruro Férrico

D) SELECCIÓN DE COAGULANTE PARA ELIMINACIÓN DE E.colis: PAC

11

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - CAMPAÑAS -

HORA TRANSMITANCIA DOSIS PAC

En horas punta Para llegar a 40% Necesitamos 70-80 ppm

E) DOSIS DE COAGULANTE PARA REDUCCIÓN DE LA TRANSMITANCIA: PAC

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E.D.A.R. LAGARES-VIGO - CAMPAÑAS -

F) DOSIS DE DEX 135 NECESARIO PARA LA DESINFECCIÓN : 30 ppm

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E.D.A.R. LAGARES-VIGO - CAMPAÑAS -

G) EFECTIVIDAD DESINFECCIÓN PARA DOSIS DE DEX-135 A LO LARGO DEL DIA

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E.D.A.R. LAGARES-VIGO - CAMPAÑAS -

H) TIEMPO DE CONTACTO DEX 135 NECESARIO PARA LA DESINFECCIÓN : 30 min

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E.D.A.R. LAGARES-VIGO - CAMPAÑAS -

I) PERÍODO DE OBTENCIÓN DE DATOS (CADA HORA)

• Del 21 de Marzo al 11 de Junio 2012 Periodo estudiado

• El estudio limita el caudal a ≥ 2 m3/s Días de lluvia

• Sin datos por fallos en el PLC’S, PAMSA y otras incidencias

Del 12/04/2012

Al 9/05/2012

Total días 55

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E.D.A.R. LAGARES-VIGO - SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS PARA LA SIMULACIÓN -

1. Equipo de desinfección definido a partir de las campañas.

2. Equipo de desinfección ofertado en el proyecto de licitación para la EDAR Definitiva.

3. Equipo de desinfección ofertado en el proyecto de licitación para EDAR Provisional.

4. Equipo de desinfección seleccionado a partir de campañas para DEC1ª+ACTIFLO.

5. Desinfección de aguas de EDAR Provisional mediante desinfección por vía química

DESINFIX

Equipos dimensionados para tratar:

. Caudal medio : 1,4 m3/s

. Caudal máximo : 2 m3/s

. Caudal hidráulico : 3 m3/s (sin garantía de desinfección)

ALTERNATIVAS DE DESINFECCIÓN ESTABLECIDAS PARA LA SIMULACIÓN DE COSTES

17

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - METODOLOGÍA -

ALTERNATIVA DESCRIPCIÓN UVT (%) DOSIS UV

mJ/cm2

POTENCIA

EQUIPO Kw Nº LAMPARAS

1 FQ+Decantador Convencional definido a

partir del resultado de las campañas 40 40 480 1.920

2 FQ+Decantador Convencional equipo

EDAR Definitiva 37 40 540 2.160

3 FQ+Decantador Convencional equipo

Licitación 35 50 810 3.240

4 DEC.1ª+ACTIFLO+UV (UVT50%-

UV35mJ/cm2) 50 35 304 1.216

5 DESINFIX 0 0

TABLA RESUMEN DE ALTERNATIVAS

18

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - SIMULACIÓN -

TYPE OF UV DISINFECTION SYSTEM DESIGN Ft TYPICAL* Cleaning

Interval

Unwiped Unit in treated wastewater, cleaned regularly 0.75 1-4 months

Mechanically Wiped Unit for Reuse Purposes

(NWRI/AWWARF 2003) 0.80 1-6 months

Chemically Wiped (e.g. Trojan, Berson) 0.9 6 months

HOMOGENEIZACIÓN DIMENSIONAMIENTO EQUIPOS UV

http://www.iwawaterwiki.org/xwiki/bin/view/Articles/WastewaterDisinfectionTreatment2

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E.D.A.R. LAGARES-VIGO - SIMULACIÓN -

INFORMACIÓN FACILITADA POR EL PROVEEDOR DEL EQUIPO UV CON LAMPARAS DE MEDIA

PRESIÓN

Fabricante Equipos UV

Validación

Dosis/Q/Pot/UVT

Fórmula: Dosis (UV/UVT/FF/EOLL/Pot)

El uso de cepas MS2 para validación de equipos UV se

recomienda para desinfección con lámparas de media presión y

para dosis de 40 mJ/cm2. (EPA, NSF International)

20

VERIFICACIÓN MICROORGANISMO OBJETIVO DE LA VALIDACIÓN

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - SIMULACIÓN -

21

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - SIMULACIÓN: DOSIFICACIÓN DE REACTIVOS -

La dosis de reactivo calculada en el

estudio de costes cuando el caudal y

la transmitancia lo requieren se ha

previsto según el siguiente patrón

horario.

Hora FQ+DEC.CONV.

ppm de PAC

DEC.1º+ACTIFLO

ppm de PAC

Dosis Polielectrolito 100%

0:00 50,0 78 0,5

1:00 50,0 78 0,5

2:00 50,0 78 0,5

3:00 50,0 78 0,5

4:00 35,0 56 0,5

5:00 35,0 56 0,5

6:00 35,0 56 0,5

7:00 30,0 56 0,5

8:00 30,0 56 0,5

9:00 10,0 56 0,5

10:00 10,0 56 0,5

11:00 30,0 56 0,5

12:00 35,0 56 0,5

13:00 70,0 78 0,5

14:00 70,0 78 0,5

15:00 70,0 78 0,5

16:00 70,0 78 0,5

17:00 70,0 78 0,5

18:00 70,0 78 0,5

19:00 70,0 78 0,5

20:00 70,0 78 0,5

21:00 70,0 78 0,5

22:00 70,0 78 0,5

23:00 70,0 78 0,5

Este patrón se ha determinado

teniendo en cuenta la variación

horaria de concentración de sólidos

del agua decantada.

PATRON HORARIO DE

DOSIFICACIÓNDE REACTIVOS

22

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - SIMULACIÓN -

PRECIO

kwh 0,08 €/kWhkW-h

Termino fijo de energía 1,39 €/kW-mes

PAX Comercial 18% 0,235 €/Kg

Polielectrolito 3 €/Kg

Para la comparativa de costes en la simulación se han considerado los siguientes

costes energéticos y de reactivos

COSTE DE REACTIVOS Y ENERGÍA

23

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - SIMULACIÓN: ESQUEMA DE APORTACIÓN DE REACTIVOS -

Caudales y transmitancias por debajo de las cuales se dosificará reactivos para la

ALTERNATIVA 1

Q (m3/h) % UVT Dosis UV mj/cm2 al 100%

5.500-7.200 40 41,0

5.500 35 41,8

4.500 30 39,6

Dosificación de reactivos en los siguientes escenarios:

Q > 5.500 m3/h UVT<40 %

4.500 m3/h < Q < 5.500 m3/h UVT<35 %

Q < 4.500 m3/h UVT<30 %

A) EQUIPO UVT 40% DOSIS UV40 mJ/cm2

24

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - SIMULACIÓN: ESQUEMA DE APORTACIÓN DE REACTIVOS -

Caudales y transmitancias por debajo de las cuales se dosificará reactivos para la

ALTERNATIVA 2

Dosificación de reactivos en los siguientes escenarios:

B) EQUIPO UVT 37% DOSIS UV40 mJ/cm2

Q (m3/h) % UVT Dosis UV mj/cm2 al 100%

5.500-7.200 37 40,4

5.500 32 40,5

4.500 28 39,4

Q > 5.500 m3/h UVT<37 %

4.500 m3/h < Q < 5.500 m3/h UVT<32 %

Q < 4.500 m3/h UVT<28 %

25

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - SIMULACIÓN: ESQUEMA DE APORTACIÓN DE REACTIVOS -

Caudales y transmitancias por debajo de las cuales se dosificará reactivos para la

ALTERNATIVA 3

Dosificación de reactivos en los siguientes escenarios:

C) EQUIPO UVT 35% DOSIS UV50 mJ/cm2

Q (m3/h) % UVT Dosis UV mj/cm2 al 100%

5.500-7.200 35 49,8

5.500 31 51,5

4.500 27 49,8

Q > 5.500 m3/h UVT<35 %

4.500 m3/h < Q < 5.500 m3/h UVT<31 %

Q < 4.500 m3/h UVT<27 %

26

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - SIMULACIÓN: ESQUEMA DE APORTACIÓN DE REACTIVOS -

Caudales y transmitancias por debajo de las cuales se dosificará reactivos para la

ALTERNATIVA 4

Dosificación de reactivos en los siguientes escenarios:

D) EQUIPO UVT 50% DOSIS UV35 mJ/cm2

Q (m3/h) % UVT Dosis UV mj/cm2 al 100%

5.500-7.200 50 41,6

5.500 38 35,7

4.500 35 37,2

Q > 5.500 m3/h UVT<50 %

4.500 m3/h < Q < 5.500 m3/h UVT<38 %

Q < 4.500 m3/h UVT<35 %

27

ESTUDIO DE COSTES APLICANDO LOS DATOS REALES DE LA CAMPAÑA PARA TODAS LAS

ALTERNATIVAS:

• SERIE DE DATOS: Se utilizan los datos obtenidos en la campaña

• Con reactivos

• Sin reactivos

• Con reactivos

• Sin reactivos

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - SIMULACIÓN -

PLANTEAMIENTO GENERAL DE LA SIMULACIÓN DE COSTES

Equipo al 100% Potencia

Datos reales caudal y

transmitancia

Cálculo de la dosis UV (mJ/cm2)

Gráfica de resultados

Dosis de diseño según alternativa

Datos reales caudal y

transmitancia

Cálculo de la Potencia (kW)

Gráfica de resultados

28

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - SIMULACIÓN: ESQUEMA DE CONSUMO ENERGÉTICO -

Gráfica resultado del estudio para los días del

periodo estudiado, en el cuál obervamos como

para transmitancias bajas, el consumo de

energía se dispara sin dosificación de

reactivos.

Cálculo realizado según fórmula del fabricante.

ENERGÍA CONSUMIDA EQUIPO DESINFECCIÓN

29

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - ANEJO 1: ESTUDIO COSTES DE EXPLOTACIÓN -

Alternativa 1 en tiempo seco

30

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - ANEJO 1: ESTUDIO COSTES DE EXPLOTACIÓN -

Alternativa 1 en tiempo de lluvia

31

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - ANEJO 1: ESTUDIO COSTES DE EXPLOTACIÓN -

Alternativa 2 en tiempo seco

32

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - ANEJO 1: ESTUDIO COSTES DE EXPLOTACIÓN -

Alternativa 2 en tiempo de lluvia

33

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - ANEJO 1: ESTUDIO COSTES DE EXPLOTACIÓN -

Alternativa 3 en tiempo seco

34

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - ANEJO 1: ESTUDIO COSTES DE EXPLOTACIÓN -

Alternativa 3 en tiempo de lluvia

35

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - ANEJO 1: ESTUDIO COSTES DE EXPLOTACIÓN -

Alternativa 4 en tiempo seco

36

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - ANEJO 1: ESTUDIO COSTES DE EXPLOTACIÓN -

Alternativa 4 en tiempo de lluvia

37

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - COSTES SISTEMA DESINFIX -

Según coste ofertados por el proveedor

El proveedor garantiza un consumo máximo anual de reactivos para 1,4 m3/s.

El precio ofertado es fijo durante 28 meses de duración en EDAR Provisional.

COSTE DESINFECCIÓN MEDIANTE SISTEMA DESINFIX

38

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - TABLA RESUMEN DE COSTES ANUALES DE DESINFECCIÓN -

El estudio de costes de explotación se ha realizado extrapolando a 365 días los costes

calculados para la serie de 55 días de la campaña. Qmed periodo = 1,27 m3/s

A Alternativa Dosis PAC

ppm

Potencia

equipo kW

Coste Fijo

Electricidad

€/año

nº LAMPARAS

Reac.desinfec

ción (1,27

m3/s)

Reactivos

FQ 1,27

m3/s (€)

Coste

variable

Electric

1,27 m3/s

(€)

Total

variable

1,27 m3/s

(€)

Total año

1,4 m3/s

(€)

1 UVT40%-

UV40mJ/cm2 10-30-35-50-70 480 8.006,40 1.920 584.547 290.281 874.828 969.712

2 UVT37%-

UV40mJ/cm2 10-30-35-50-70 540 9.007,20 2.160 553.863 326.255 880.118 976.528

3 UVT35%-

UV50mJ/cm2 10-30-35-50-70 810 13.510,80 3.240 531.357 484.743 1.016.100 1.130.195

4 UVT50%-

UV35mJ/cm2 56-78 304 5.070,72 1.216 897.521 176.284 1.073.805 1.185.173

5 DESINFIX 15-17-35 0 1.050.512 292.273 1.342.785 1.475.709

39

E.D.A.R. LAGARES-VIGO - SELECCIÓN -

Dosificación del coagulante y floculante a la salida del desarenador

Tratamiento Físico-Químico

en decantadores

primarios actuales

Equipo de desinfección

por UV

TRANSMITANCIA = 37%

Dosis UV = 40 mJ/cm2

(Validada por Bioensayo)

OPCION TECNOLOGICA SELECCIONADA PARA EL TRATAMIENTO DE LA EDAR PROVISIONAL

40 40

Gracias por su atención