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Dimensionado de una planta de tratamiento de aguas residuales|Pág. 2

Índice

Objetivos .................................................................................... Pág. 3.

Diagramas de bloques del proceso ..................................... Pág. 3.

Diagrama de bloques general ............................................... Pág. 3.

Diagramas de bloques de la línea de aguas ....................... Pág. 3.

Diagramas de bloques de la línea de fangos ...................... Pág. 3.

Tablas de corrientes ............................................................... Pág. 4.

Dimensionado de la planta ................................................... Pág. 7.

Potencial del tratamiento biologico .................................... Pág. 5.

Tratamiento del aire procedente del secado ................... Pág. 6.

Conclusiones ............................................................................. Pág. 6.

Bibliografía consultada ........................................................... Pág. 6.

Cálculos realizados .................................................................. Pág. 6.


0. Introducción

Una estación

depuradora de

aguas residuales

(EDAR) o también

llamada planta de

depuración y

tratamiento de

aguas residuales

está formado por

un conjunto de

mecanismos que

permiten devolver al medio natural el agua contaminada ya sea por factores

naturales o humanos.

Aunque la tecnología es muy avanzada, visto de una perspectiva mundial no existen

las suficientes Plantas de tratamiento de aguas residuales, sobre todo debido a la

falta de ellas en países subdesarrollados. Esta circunstancia ha existido desde, por lo

menos, los años 70 y es debido a la superpoblación, a la crisis del agua y al costo de

construir sistemas de tratamiento de aguas residuales.

Las aguas residuales

La aguas residuales son un tipo

de agua que está contaminada

con sustancias fecales y orina,

procedentes de desechos

orgánicos humanos o animales. La

FAO (Organización de las Naciones

Unidas para la Alimentación y la

Agricultura) definen aguas residuales

de esta manera: "Agua que no tiene valor inmediato para el fin para el que se utilizó

ni para el propósito para el que se produjo debido a su calidad, cantidad o al

momento en que se dispone de ella. No obstante, las aguas residuales de un usuario


pueden servir de suministro para otro usuario en otro lugar. Las aguas de

refrigeración no se consideran aguas residuales."

Las aguas residuales que llegan a una EDAR provienen de los hogares y de la

actividad industrial, que posteriormente son vertidas al alcantarillado para hacerlo

llegar a las estaciones.

1. Objetivos

La Plantas de Tratamiento de aguas residuales son instalaciones en las que se

elimina todo tipo de

contaminante después de

su uso humano e industrial

para que después pueda

devolverse al medio

natural causando el menor

daño posible a los

ecosistemas y a los seres

vivos que habitan en ellos y

permitir que dicho agua

pueda ser reutilizado.

Es necesario destacar la diferencia entre agua no contaminada y agua potable, que

es aquel agua que además de no estar contaminada guarda unos parámetros

establecidos por la OMS (Organización Mundial de la Salud) de tal manera que

pueda ser consumida sin restricción ya que, gracias a un proceso de purificación, no

representa un riesgo para la salud.

El fin del proyecto es el diseño y dimensionado de una planta de tratamiento de

aguas residuales (EDAR) con el objetivo de reducir el impacto ambiental en la

medida que sea posible y así poder devolver al medio natural las aguas en el mejor

estado posible.

Los principales puntos clave en el seguimiento del agua contaminada para una

estación de este tipo son la reducción del contenido de materia orgánica de las

aguas, la reducción de su contenido en nutrientes y la eliminación de los posibles

patógenos y parásitos que arrastre.


Estos objetivos se consiguen gracias a procesos aeróbicos y anaerobios en las

distintas etapas que componen la Planta de Tratamiento de aguas residuales.

De esta manera se diseña una EDAR que cumpla una serie de características

impuestas por la normativa y que se adapte a las necesidades para la que se precisa,

intentando optimizar su actividad intentando combinar eficacia y economía.


MEZCLADOR

CENTRIFUGADOR

(Espesamiento)

DESHIDRATACIÓN

(Filtrado)

SECADO TERMICO

(Horno)

2. Diagramas de bloques del proceso

Diagrama de la línea de fangos

FANGO PRIMARIO

FANGO

FANGO BIOLÓGICO DESHIDRATADO

Cs=23%

C =77%

SÓLIDO

En este diagrama se puede ver como del mezclador sale el fango biológico, el fango

primario y el fango mixto, el cual pasa al centrifugador (donde se produce el

espesamiento y la centrifugación). De este sale el agua y el fango centrifugado que

llega al deshidratador, donde se filtra y se expulsa agua. El fango deshidratado entra al

horno donde se produce el secado térmico y por último sale el sólido.

Fango mixto


Diagrama de bloques de la línea de aguas

SEDIMENTADOR REACTOR SEDIMENTADOR

PRIMARIO ANAEROBIO SECUNDARIO EFLUENTE

TRATADO

FANGO PRIMARIO

RECIRCULACIÓN

PURGA (FANGO SECUNDARIO)

Estos dos diagramas corresponden al tratamiento de aguas residuales. Podemos ver

en el segundo, diagrama correspondiente al flujo de la línea de aguas, como el agua

contaminada se lleva a un sedimentador (sedimentador primario), donde se somete

a procesos físicos y se separa del efluente el fango primario. Después se dirige al

reactor biológico, allí se degrada la materia orgánica por la acción de

microorganismos que utiliza la materia biodegradable como sustrato o fuente de

alimento para obtener energía. En el reactor biológico se generan nuevos

microorganismos.

Más tarde se lleva a un sedimentador secundario donde se separa el agua de los

microorganismos, constituyendo una parte la corriente de purga, igual a los

microorganismos que se producen en el reactor (que es fundamental para evitar el

colapso del sistema), y la otra parte de ella se recircula, para aprovechar los

microorganismos de forma más eficiente.


Explicación de las principales operaciones unitarias

OPERACIÓN F,Q,B* FUNDAMENTO EQUIPO OPERACIÓN Sedimentador

primario

F Discriminación entre sustancias por la

densidad diferente de unas y otras

Sedimentador Sólidos suspendidos y M. orgánica

Reactor Biológico Aerobio

B Los microorganismos eliminan la Materia Orgánica del vertido

Reactor Materia Orgánica

Sedimentador secundario

F Discriminación entre sustancias por la

densidad diferente de unas y otras

Sedimentador Microorganismos y Materia orgánica

* Físico(F), Biológico(B), Químico(Q).

3. Tablas de corrientes de las líneas de fangos y

aguas

PRODUCCIÓN DE FANGO PRIMARIO

Tabla de corrientes y cálculos justificativos:

*Los cálculos realizados se encuentran al final del informe

CORRIENTE E C S

CAUDAL (m3/d) 1320 1212 108

m (kg/d) 1320000 1212000 108000

SST (kg/d) 1980 792 1188

DQOp (kg/d) 2574 1029.6 1544.4

DQOs (kg/d) 9042 8302.2 739.8

SST (mg/L) 1500 889 12000

DQOt (mg/L) 8800 7700 21150

DQOp (mg/L) 1950 849.5 14300

DQOs (mg/L) 6850 6850 6850


TABLA DE CORRIENTES DE LA LÍNEA DE FANGO

Características de las corrientes de la línea de fangos:

CORRIENTE 1 2 3 4 5 6 7 8

CAUDAL (m3/d) 108 19.36 127.36 104.46 21.40 16.38 5.66 -

m (kg/d) 108000 19360 127360 104465 22895 16382 6513 1849

m SST (kg/d) 1188 309.84 1497.84 0 1498 0 1498 1498

m agua (kg/d) 106812 19050 125862 104465 21397 16382 5015 351

SST (mg/L) 11000 16004 11761 0 70000 0 264644 -


Producción de fango secundario


4. Dimensionado de la planta de tratamiento de

aguas residuales (EDAR)

Dimensionado del sedimentador primario

;

;

=

6,48m

PARÁMETRO UNIDADES VALOR

PRODUCCIÓN MICROORGANISMOS Kg X/d 285.59

CORRIENTE DE PURGA m3/d 17.85

CORRIENTE DE RECIRCULACIÓN m3/d 1956.56

TASA DE RECIRCULACIÓN Adimensional 1.61


;

Soluciones: diámetro=6,48m y altura(H)=3,33m

Dimensionado del reactor biológico anaerobio


5. Potencial de tratamiento biológico del agua

residual

Del tratamiento realizado sobre las aguas residuales se puede obtener biogás,

utilizado como combustible para obtener energía. Por tanto estos procesos son

rentables y tienen eficiencia, debido a que este propio gas puede ser utilizado para

abastecer a la propia planta de tratamiento de agua, electricidad…

Durante este proceso en esta tarea se obtienen ……. de . El equivalente es …..

¿SE AJUSTA A LA NORMATIVA VIGENTE?

6. Tratamiento del aire procedente del secado del

fango

Debido al tratamiento llevado a cabo sobre las aguas residuales y, más

concretamente, debido a la etapa del secado térmico, se producen una serie de

Parámetro Unidades Valor calculado

Volumen reactor 1037,47

CV

9,79

F/M

0,97

THR H 18,86

Producción de biogás

250,78


efluentes gaseosos contaminantes sobre los que es adecuado realizar otro

tratamiento.

En este caso, el tratamiento que se lleva a cabo debe reducir los niveles de

contaminantes hasta el máximo legal. Para ello se deberán usar equipos destinados

a este fin.

Durante la etapa de deshidratación de los fangos biológicos se emiten gran cantidad

de efluentes contaminantes nitrogenados y fosfatados principalmente. El biogás que

se obtiene está compuesto por metano, dióxido de carbono, amoniaco y ácido

sulfhídrico, además de partículas pequeño tamaño y, aunque se utilizan como

fuente de energía, hay que refinarlos para obtener la calidad necesaria del biogás

que posteriormente se utiliza en la industria. Para asegurar una buena eficacia de

eliminación global será adecuado instalar dos equipos en serie.

La utilización de un ciclón o un precipitador electrostático sería adecuado para

eliminar la mayoría de las partículas sólidas (usando uno u otro dependiendo del

tamaño de las partículas), obteniendo un gas más limpio y, por tanto, menos

contaminante. Para asegurar una mayor eliminación de partículas se podrían poner

en serie ambos equipos, eliminando el ciclón las partículas de mayor tamaño y el

precipitador las de menor.

Para complementar este tratamiento se debería aplicar un procedimiento

adsorbente que eliminara los olores que genera el fango, obteniendo, finalmente,

dos efluentes principales: un biogás limpio y de calidad que permitirá obtener

energía, y un efluente que va a la atmósfera, pero que ha sido tratado y ha sido

purificado de los compuestos más contaminantes, como los óxidos de nitrógeno.

Otro factor importante es la selección de el/los catalizadores que van a ser

utilizados en este proceso. Determinados catalizadores son más eficientes, o más

fácilmente recuperables y, por ello, será más recomendable su utilización.

En conclusión, la decisión adoptada acerca de que tratamiento utilizar puede

determinar el cumplimiento de la legislación en materia de medio ambiente,

además de llevar a cabo una buena iniciativa para proteger el medio.


A modo de resumen podemos decir que a la hora de elegir un tratamiento a aplicar

a la corriente gaseosa contaminada debemos tener en cuenta todos los equipos

posibles, y de entre todos ellos elegir el más adecuado según nuestras necesidades,

en la siguiente tabla apreciamos especificaciones interesantes para escoger uno u

otro.

6. Conclusiones

7. Bibliografía consultada

Apuntes de la asignatura ("Tecnología Ambiental y de Procesos")

Datos del problema y cálculos realizados durante lo seminarios

http://www.iagua.es/

http://www.cadagua.es/pdf/cadagua_edar_es.pdf

http://www.fao.org/


8. Cálculos realizados

Dimensionado

DQO entrante=1058 ;

0,98*10586,4=10374,7 kg .

THR=

Proucc.biogás=

VOLUMEN

CV

FM

THR

P.Biogás


Corrientes de la entrada, la de salida y el fango (1ª tabla):

Como nos dice que el SST tiene una concentración de 1,1% sabemos que:

Sabemos que la diferencia entre la entrada y la salida es el flujo másico restante:

Balance individual a los SST.


Cálculos de las corrientes de la línea de fangos (tabla 2)

Planteamos un sistema de 2 ecuaciones con 2 incógnitas para calcular GSST2 y

GSST3.

Resolvemos el sistema de ecuaciones y obtenemos:

Los valores de GSST y [SST] en la corriente 4 son cero porque solo tenemos agua.


Vamos a resolver un sistema de 4 ecuaciones con 4 incógnitas para calcular Q4, Q5, mH2O,4 y mH2O,5.

Lo que nos da esta ecuación es lo siguiente:

Aquí como podemos comprobar los valores de algunas corrientes son 0 porque solo contienen agua:

Aquí necesitamos resolver este sistema con dos balances de materia:


Esto es lo que obtenemos de las dos ecuaciones anteriores:

Producción de fango secundario (Tabla 3)

A continuación se encuentran los cálculos referidos a la producción de fango secundario, producción de microorganismos, corriente de purga, de recirculación y la tasa de recirculación:

Producción de microorganismos:

Corriente de purga:


Caudal de recirculación

Tasa de recirculación:

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