ANEJO 10. DIMENSIONAMIENTO DEL PROCESO - …€¦ · Parámetros de diseño ... planta, tres canales con desbaste de gruesos y de finos, y tres sistemas desarenadores-desgrasadores

Redacción del Anteproyecto de Saneamiento y Depuración de la Ciudad de Cáceres. Documento Informativo.

ANEJO 10. DIMENSIONAMIENTO DEL PROCESO

ANEJO 10. DIMENSIONAMIENTO DEL PROCESO.


ÍNDICE

1. INTRODUCIÓN ....................................................................................................................... 1

1. CONDICIONES Y CRITERIOS DE AFLUENTE Y EFLUENTE ........................................................ 2

2. DECANTACIÓN DE PLUVIALES ............................................................................................... 5

3. PRETRATAMIENTO ................................................................................................................ 8

4. DECANTACIÓN PRIMARIA ................................................................................................... 15

5. TRATAMIENTO BIOLÓGICO ................................................................................................. 17

SIMULACIONES ........................................................................................................................ 19

6. DECANTACIÓN SECUNDARIA ............................................................................................... 29

7. LÍNEA DE LODOS .................................................................................................................. 31

ALMACENAMIENTO DE GAS .................................................................................................... 39

DESHIDRATACIÓN DE LOS LODOS ........................................................................................... 39

8. DRENAJE .............................................................................................................................. 42

ANEXO Nº1. RESUMEN DETALLADO DE LA MODELIZACIÓN (INVIERNO 60 mgN/L)

ANEXO Nº2. RESUMEN DETALLADO DE LA MODELIZACIÓN (INVIERNO 80 mgN/L)

ANEXO Nº3. RESUMEN DETALLADO DE LA MODELIZACIÓN (VERANO 60 mgN/L)

ANEXO Nº4: RESUMEN DETALLADO DE LA MODELIZACIÓN (VERANO 80 mgN/L)



ÍNDICE DE TABLAS Y FIGURAS

Tabla 1. Caudales........................................................................................................................... 2

Tabla 2. Valores y cargas del afluente ........................................................................................... 3

Tabla 3. Criterios y cargas del efluente. ........................................................................................ 4

Tabla 4. Parámetros de diseño. ..................................................................................................... 5

Tabla 5. Datos de diseño de la decantación de pluviales .............................................................. 6

Tabla 6. Condiciones de funcionamiento de los decantadores de pluviales. ............................... 7

Tabla 7. Datos de diseño y funcionamiento del pozo de gruesos. ................................................ 9

Tabla 8. Características del Bombeo de Cabecera. ..................................................................... 10

Tabla 9. Datos de diseño del desbaste de gruesos. .................................................................... 10

Tabla 10. Datos de diseño del tamizado. .................................................................................... 11

Tabla 11. Datos de diseño de los desarenadores-desgrasadores tipo canales aireados ............ 13

Tabla 12. Cálculos de diseño y datos de funcionamiento de los decantadores primarios ......... 15

Figura 1. Resultados de las especificaciones del afluente para el modelo Biowin. .................. 18

Figura 2. Configuración Bardenpho de 4-etapas con adición de fuente de carbono ................ 19

Figura 3. Curva de caudal diario utilizada para la modelización dinámica. ................................ 19

Figura 4. Curvas de DQO, NTK, P y SST diarias utilizadas para la modelización dinámica. ......... 20

Figura 5. Evolución de las concentraciones de DQO, DBO, NT, PT y SST en simulación dinámica de 5 días para una concentración de 60 mgN/l de NTK afluente a 12°C .................................... 20



Figura 8. Evolución de las concentraciones de DQO, DBO, NT, PT y SST en simulación dinámica de 5 días para una concentración de 80 mgN/l de NTK afluente a 25°C. ................................... 22

Figura 9. Evolución de las concentraciones de oxígeno disuelto y caudal de aireación en verano en el caso de 80 mgN/l. ............................................................................................................... 22

Figura 10. Evolución de las concentraciones de SSLM en invierno en el caso de 80 mgN/l. ...... 23



1. INTRODUCIÓN

En base a los datos especificados en el presente anejo, después de la realización de cuatro

campañas analíticas, y del estudio de alternativas realizada con anterioridad para definir el

modelo de tratamiento biológico, se han desarrollado los cálculos del anteproyecto. El sistema

biológico escogido es el modelo Bardenpho, con pretratamiento, decantación primaria y

decantación secundaria en la línea de aguas. Se ha previsto, también, una decantación previa

de aguas pluviales. La línea de lodos está compuesta por un espesamiento por gravedad de los

lodos mixtos previo tamizaje de los lodos primarios, una digestión anaeróbica y una

deshidratación mediante centrífugas. En este informe técnico se encuentran los criterios de

diseño y los cálculos realizados, así como la modelización de la planta para confirmación de los

rendimientos obtenidos y ajustes de los volúmenes de los diferentes reactores para su

consecución

ANEJO 10. DIMENSIONAMIENTO DEL PROCESO. 1


2. CONDICIONES Y CRITERIOS DE AFLUENTE Y EFLUENTE

CAUDALES

La Tabla 1 enumera los diferentes caudales considerados para la realización de las distintas

partes de la planta depuradora.

Tabla 1. Caudales

1. Datos de partida

1.1 Caudales

Caudal medio diario m3/d 33.000Caudal medio horario m3/h 1.375Factor punta 1,7Caudal punta horario m3/h 2.338

Caudal máximo admisible pretratamiento m3/h 6.875Factor 5Caudal máximo a decantar m3/h 6.875Factor 5 Caudal tanque de tormentas m3/h 2.750 Caudal decantadores primarios m3/h 4.125Caudal máximo admisible secundario m3/h 2.338Factor 1,7



AFLUENTE

En base a los resultados obtenidos en una segunda campaña analítica realizada el mes de

noviembre de 2016 se ajustaron los parámetros afluentes. En la Tabla 2 se enumeran los

valores considerados del afluente con los que se realizaron los cálculos, así como la

modelización del proceso de tratamiento de aguas residuales.

Tabla 2. Valores y cargas del afluente

1.2 Cargas contaminantes

a) Entrada

Habitantes equivalentes heq 181.500DBO5 mg/l 330

kg/d 10.890DQO mg/l 600

kg/d 19.800SS mg/l 200

kd/d 6.600NTK mg/l 60 - 80

kg/d 1.980 - 2.640N-NH4 mg/l 35 - 46

Kg/d 1.155 - 1.518Fosforo mg/l 5,50

kg/d 182

Relación DQO/DBO5 DQO/DBO5 1,82Relación NTK/DBO5 NTK/DBO5 0,18 - 0,24Relación N-NH4/NTK N-NH4/NTK 0,58



EFLUENTE

En la Tabla 3 se enumeran los criterios del efluente con los que se realizaron los cálculos, así

como la modelización del proceso de tratamiento de aguas residuales. La modelización se

supeditó al cumplimiento de los parámetros efluentes en cualquier momento del día.

Tabla 3. Criterios y cargas del efluente.

1.3. Resultados a obtener

a) Contaminaciones máximas de salidaDBO5 mg/l 25,0

Kg/d 825DQO mg/l 125

Kg/d 4.125SS mg/l 35,0

Kg/d 1.155NTK mg/l 5,00

Kg/d 165N-NH4 mg/l 2,00

Kg/d 66N-NO3 mg/l 5,00

Kg/d 165Fosforo mg/l 1,00

Kg/d 33

b) Reducciones mínimas previstas

Reducción DBO5 secundario % 92,4Reducción DQO secundario % 79,2Reducción SS secundario % 82,5

c) Sequedad del fango

Sequedad del fango deshidratado % 20,0



3. DECANTACIÓN DE PLUVIALES

DATOS DE PARTIDA

En caso de lluvias, cuando se supere el caudal máximo de la decantación primaria, el agua será

desviada a los actuales decantadores secundarios, reconvertidos en sedimentadores pluviales,

para una decantación de los sólidos arrastrados por la lluvia.

Los datos de diseño se pueden observar en la Tabla 4.

Tabla 4. Parámetros de diseño.

2. Decantación de pluviales

2.1 Datos de partidaCaudal medio m3/h 1375Caudal máximo a decantar m3/h 2750Número de decantadores ud 3Caudal medio por decantador m3/h 458Caudal maximo por decantador m3/h 917DBO5 entrada mg/l 330SS entrada mg/l 200

2.2. Parámetros de diseñoCarga superficial a caudal medio m3/m2·h 1,35-2,00Carga superficial a caudal punta m3/m2·h 3,4-5,00Tiempo de retención mínimo a caudal medio h 1,5-2,5Tiempo de retención máximo a caudal punta hRelacion diametro/altura m/s 5 a 16Profundidad m 2,5-4,0Carga sobre vertedero m3/h m lineal < 40



DISEÑO ADOPTADO

El diseño adoptado se ciñe a las instalaciones existentes actualmente, según queda constancia

en la Tabla 5.

Tabla 5. Datos de diseño de la decantación de pluviales

PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO

Al considerarse como un apoyo a la decantación primaria en caso de lluvias, su funcionamiento

vendrá supeditado a la saturación de la decantación primaria, y con un funcionamiento

holgado, al aprovechar las instalaciones existentes (Tabla 6).

2.3. Diseño adoptado

Diámetro del decantador adoptado m 27Calado en vertical vertedero m 4,0Superficie de decantación m2 572,6Superficie total decantación m2 1.718Volumen cilindro m3 2.290Volumen total m3 6.871Resguardo m 0,50Profundidad máxima (sin pozo) m 4,0Relacion diámetro/altura 6,75Perímetro m 84,8



Tabla 6. Condiciones de funcionamiento de los decantadores de pluviales.

3.4. Parámetros de funcionamiento

a) Funcionamiento a caudal máximo

Caudal máximo considerado por tanque decantador 917Carga superficial m3/m2·h 1,60Tiempo de retención h 2,50Carga sobre vertedero m3/h m lineal 10,8

b) Funcionamiento a caudal medio

Caudal medio considerado por tanque decantador m3/h 458Carga superficial m3/m2·h 0,80Tiempo de retención h 5,00Carga sobre vertedero m3/h m lineal 5,40

c) Reducciones previstas

Reducción prevista DBO5 % 20Reducción prevista SS % 50DBO5 salida mg/l 264SS salida mg/l 100



4. PRETRATAMIENTO

COMPOSICIÓN

El pretratamiento está formado por un pozo de gruesos, con extracción de sedimentaciones

mediante una cuchara bivalva, un pozo de bombeo para elevar la línea piezométrica de la

planta, tres canales con desbaste de gruesos y de finos, y tres sistemas desarenadores-

desgrasadores finales.

POZO DE GRUESOS

El pozo de gruesos está dimensionado en base a un tiempo de retención y una carga superficial

al caudal máximo establecido (5 Qm). Los datos de diseño y funcionamiento están reflejados

en la Tabla 7.



Tabla 7. Datos de diseño y funcionamiento del pozo de gruesos.

3.1 Pozo de gruesos

a) Datos de partida

Caudal diario m3/h 33.000Caudal máximo diseño del pretratamiento m3/h 6.875Caudal punta diseño del pretratamiento m3/h 2.338Caudal medio diseño del pretratamiento m3/h 1.375

b) Parametros de diseño

Carga superficial a caudal punta m3/m2 h < 300 Tiempo de retención hidráulico a caudal punta s > 60Tiempo de retención a caudal maximo s > 30Profundidad del pozo m > 2Velocidad de paso a caudal punta m/s 0,50 a 0,65

c) Diseño adoptado

Superficie mínima necesaria m2 25,5Volumen mínimo necesario (Q max) m3 57,3Volumen mínimo necesario (Q punta) m3 39,0

Nº de unidades un 1Ancho del pozo m 5,50Longitud del pozo m 6,00Superficie total m2 33,0Pendiente del fondo ° 45,0Altura trapezoidal m 0,50Profundidad mínima m 2,50Volumen del pozo m3 79,9Sistema de extracción Puente grua con cuchara bivalva

d) Parámetros de funcionamiento

Carga superficial a caudal medio m/h 41,7Carga superficial a caudal máximo m/h 208Tiempo de retención hidráulico a caudal medio seg 209Tiempo de retención hidráulico a caudal punta seg 123Tiempo de retención hidráulico a caudal máximo seg 41,8

3.2 Desbaste de gruesos

Sistema Rejas de desbaste automáticasLuz de paso mm 25,0Sección del canal RectangularNúmero de canales ud 3Número de rejas por canal ud 1Capacidad máxima por línea m3/h 2.292



BOMBEO DE CABECERA

El bombeo de cabecera está diseñado para el caudal máximo de pretratamiento (5Qm).

Dispone de una bomba de reserva (Tabla 8).

Tabla 8. Características del Bombeo de Cabecera.

DESBASTE DE GRUESOS

Previo al desbaste de gruesos se ubica la cámara de reparto a los tres canales de desbaste. En

estos canales se ubican tanto las rejas de gruesos como las de tamizado. Todas ellas son de

limpieza automática. Los datos de diseño se observan en la siguiente Tabla 9.

Tabla 9. Datos de diseño del desbaste de gruesos.

3.2 Bombeo de agua bruta

Caudal máximo a bombear m3/h 6.875Volumen cámara de bombeo m3 180Núm. de bombas en funcionamiento un 5Núm. de bombas en reserva un 1Caudal unitario m3/h 1375Altura manométrica m.c.a. 6,53

3.3 Desbaste de gruesos

Sistema Rejas de desbaste automáticasLuz de paso mm 25,0Sección del canal RectangularNúmero de canales ud 3Número de rejas por canal ud 1Capacidad máxima por línea m3/h 2.292



DESBASTE DE FINOS

Consta de tres rejas de tamizaje de 3 mm de paso, de limpieza automática, ubicadas en los

canales posteriormente a las rejas de gruesos. Los datos de diseño y de funcionamiento se

distinguen en la Tabla 10.

Tabla 10. Datos de diseño del tamizado.

3.4 Desbaste de finos

a) Parámetros de diseñoAtasco % 40,0Velocidad máxima de paso por reja m/s 1,00Luz entre barrotes mm 3,00Grosor de barrotes mm 3,00Coeficiente 0,50

b) Diseño adoptado

Superficie efectiva necesaria total m2 6,37Numero de canales ud 3,00Superficie efectiva necesaria unitaria m2 2,12Ancho canal adoptado m 2,15Altura util necesaria m 0,99Altura util adoptada m 1,00Resguardo m 0,50Altura total m 1,50Superficie total unitaria canal m2 2,15Superficie total efectiva de paso por reja m2 0,65



c) Parámetros de funcionamiento

Comportamiento a caudal medioNumero de canales en funcionamiento ud 1,00Atasco % 40,0Velocidad de paso por reja atascada m/s 0,59Velocidad de paso reja limpia m/s 0,36Velocidad en el canal m/s 0,18Pérdida de carga en reja atascada m 0,027

Comportamiento a caudal puntaNumero de canales en funcionamiento ud 2,00Atasco % 40,0Velocidad de paso por reja atascada m/s 0,50Velocidad de paso reja limpia m/s 0,30Velocidad en el canal m/s 0,15Pérdida de carga en reja atascada m 0,020

Comportamiento a caudal maximoNumero de canales en funcionamiento ud 3,00Atasco % 40,0Velocidad de paso por reja atascada m/s 0,99Velocidad de paso reja limpia m/s 0,59Velocidad en el canal m/s 0,30Pérdida de carga en reja atascada m 0,075

Producción de solidosProducción específica residuos l/1000m3 75,0Producción residuos m3/d 2,48Evacuación de residuos Tornillo transportador prensaSistema de acumulación ContenedorNúmero de contenedores ud 1Volumen contenedor m3 10,0Capacidad de almacenaje del contenedor d 4,04



DESARENADO-DESGRASADO

Los canales de desbaste se continúan con las tres unidades de desarenado-desgrasado tipo

canal aireado, de 15 m de longitud y 4 m de anchura de canal y una profundidad útil de 3 m.

Las arenas removidas son concentradas en un clasificador de arenas, y las grasas en un

concentrador de grasas con rasquetas superficiales. Los datos de diseño y de funcionamiento

se ubican en la siguiente Tabla 11.

Tabla 11. Datos de diseño de los desarenadores-desgrasadores tipo canales aireados

3.5. Desarenador-desengrasador

a) Parámetros de diseño

Velocidad ascensional m/h < 35,0Tiempo retencion mínimo min 3,00Suministro aire zona aireada minimo m3/h/m2 8,00Relación anchura-profundidad 1:1 a 5:1 Relación longitud-anchura 3:1 a 5:1 Profundidad mínima m 2,00

b) Diseño adoptado

Número de canales diseño ud 3Número de canales en funcionamiento ud 3Anchura canal m 4,00Longitud canal m 15,0Profundidad útil m 3,00Profundidad zona recta m 2,50Anchura zona tranquilización m 1,50Anchura fondo poceta recogida arenas m 0,40

Relación anchura-profundidad 1,60Relación longitud-anchura 3,75

Volumen del canal m3 169Superficie unitaria decantación m2 60,0Superficie total decantación m2 180Volumen unitario decantación m3 167Volumen total decantación m3 500Superficie unitaria transversal m2 11,1

Condiciones diseño suministro aire minimo m3/h/m long 18,2m3/h/m2 8,00m3/h/m3 1,50



Suministro de aire por unidadminimo por superficie m3/h 480

minimo por volumen m3/h 250minimo por longitud m3/h 273

Aire introducido por canal m3/min 8,00m3/h 480

Sistema de aireación Aeroflots

c) Parámetros de funcionamiento

Caudal medio por desarenador m3/h 458Caudal máximo por desarenador m3/h 2.292

Tiempo de residencia hidráulicoCaudal medio min 22,1Caudal punta min 13,0

Caudal maximo min 4,43

Velocidad ascensionalCaudal medio m/h 2,75Caudal punta m/h 4,68

Caudal máximo m/h 13,8

d) Extracción de arena

Producción de arenas l/m3 0,05Densidad de arena kg/l 2,00Producción en peso kg/m3 0,10Carga media diaria a retirar kg/d 1.100

Concentración en bombeo (% volumen) 0,50Caudal medio de agua-arena a retirar m3/d 110

Tiempo de funcionamiento de bombas (%) 50,0Horas de funcionamiento de bombas (h) 12,0

Caudal minimo de la bomba m3/h 9,17Caudal adoptado m3/h 15,0Presion de impulsion m.c.a. 1,50Paso de solidos mm 80,0Potencia motor kW 1,30Velocidad m/s 1,20Sección necesaria m2 0,0035Diámetro colector necesario mm 66,5Diámetro adoptado mm 80

Número de clasificadores de arenas un 1Caudal del clasificador de arenas m3/h 50

e) Extracción de grasas

Producción teórica de grasas (potencial) g/m3 50Eliminación prevista % 90Peso de grasas a retirar Kg/d 495Densidad de las grasas g/l 9Volumen de agua-grasa a evacuar total del desarenado m3/d 55

Metodo de extracción: Concentrador de grasas de rasquetas de superficieConcentración de extracción g/l 9Caudal de grasas concentradas m3/d 0,50Horas funcionamiento h 4Caudal horario grasas total: m3/h 0,12Almacenamiento grasas Contenedor



5. DECANTACIÓN PRIMARIA

La decantación primaria está formada por tres sedimentadores circulares de 23 m de

diámetro y 4 m de profundidad. Los datos de diseño están expuestos en la Tabla 12. Las

cantidades referentes a la producción de lodos y rendimientos conseguidos se han extraído de

la modelización realizada con la aplicación BioWin™, comentada posteriormente. En ellos se

tienen en cuenta, ya, los retornos desde la línea de lodos.

Tabla 12. Cálculos de diseño y datos de funcionamiento de los decantadores primarios

4. Decantación primaria

4.1 Datos de partida

Caudal medio diario m3/d 33.000Caudal medio horario m3/h 1.375Factor punta pretratamiento 5,00Caudal punta horario a pretratamiento m3/h 6.875Factor punta decantador primario 3,00Caudal punta horario a decantador primario m3/h 4.125

4.2 Parámetros de diseño

Tipo decantador Circular

Carga hidráulica a caudal medio m3/m2/h 1,35Carga hidráulica a caudal punta m3/m2/h 3,50

Carga sobre vertedero a caudal medio m3/h/ml 10,0Carga sobre vertedero a Caudal punta m3/h/ml 21,0

Tiempo de retención a caudal medio h 2,00




4.3 Diseño adoptado

Superficie necesaria total m2 1.179Número de unidades un 3Número de unidades de reserva un 0Superficie necesaria unitaria m2 393

Diámetro unitario necesario m 22,4Diámetro unitario adoptado m 23,0Superficie unitaria m2 415

Altura cilíndrica m 4,00Altura cónica m 0,50Volumen zona cilindro 1.661Volumen zona cono 69,2Volumen unitario total m3 1.730

Superficie total m2 1.246Volumen total m3 5.191Longitud unitario vertedero m 72,34.4 Parámetros de funcionamiento

Carga hidráulica a caudal medio m3/m2/h 1,10Carga hidráulica a caudal punta m3/m2/h 3,31

Carga sobre vertedero a caudal medio m3/h/ml 6,35Carga sobre vertedero a caudal punta m3/h/ml 19,0

Tiempo de retención a caudal medio h 3,78Tiempo de retención a caudal punta h 1,26

Eliminación DBO medio diario % 35,0Eliminación SST medio diario % 55,0Eliminación NTK medio diario % 14,5Eliminació Pt medio diario % 12,0

4.5. Producción de lodos

Factor producción Kg lodos/KgSSelim 1,00Producción diaria SST (con drenages) Kg MS/d 3.860Producción diaria SSV Kg MV/d 3.255Concentración % 1,29Volumen m3/d 300


6. TRATAMIENTO BIOLÓGICO

El tratamiento biológico se diseñó en base a la modelización llevada a cabo con la aplicación

BioWin™, un software de simulación del proceso de tratamiento de aguas residuales,

desarrollado por EnviroSim. En la modelización no se incorporó el pretratamiento de la planta,

pero sí la decantación primaria y la línea de lodos, además del tratamiento biológico, para

poder valorar las aportaciones de los drenajes de planta.

Los trabajos desarrollados fueron:

• Especificación de la composición fraccionada del afluente

• Construcción del modelo de la configuración escogida, Bardenpho, junto con el resto

de planta.

• Ejecución de simulaciones en steady-state , teniendo en cuenta una concentración de

60 y de 80 mgN/l en el afluente, para determinar los volúmenes de los diferentes

reactores del tratamiento biológico.

• Ejecución de simulaciones en dinámico, a partir de una curva de caudal teórica que

asumía el caudal punta estipulado (1,7Qm), y una evolución de los contaminantes

afluentes en función de esa curva. En todos los casos el valor medio considerado se

corresponde con los valores establecidos en las características del afluente.

Posteriormente se procedió al ajuste de la línea de lodos, dosificación necesaria de

fuente de carbono (metanol) para la desnitrificación del nitrógeno, y de hierro para la

eliminación química del fósforo sobrante.

El modelo final garantiza la consecución de los requisitos del efluente a cualquier hora del día.

Los detalles de la modelización y sus resultados son los que se exponen a continuación.

FRACCIONAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES

Los parámetros afluentes son los considerados en el apartado “Condiciones y criterios del

afluente y efluente”. BioWin implementa un modelo de proceso que consiste en variables de

estado. Las variables de estado incluyen fracciones de DQO y nitrógeno principalmente. A

partir de la hoja de cálculo “especificador del afluente” se variaron algunas fracciones sobre el

modelo típico de aguas residuales que incorpora el programa Biowin, para adaptarlo a las

características del agua afluente a la EDAR de Cáceres, según la Fig.1.



Figura 1. Resultados de las especificaciones del afluente para el modelo Biowin.

CONFIGURACIÓN DE LA PLANTA DEPURADORA

La configuración del tratamiento biológico es un sistema Bardenpho de 4-etapas, diseñado

para lograr la eliminación del nitrógeno afluente sin adición de fuente de carbono cuando las

concentraciones medias sean ≤ 60 mgN/l. Para valores superiores se debe adicionar una

fuente de carbono en el segundo reactor anóxico para promover la desnitrificación del exceso

de nitrógeno que no puede ser desnitrificado con la DBO rápidamente biodegradable (DBOrb)

del afluente ni con el carbono endógeno del lodo.

El volumen del primer reactor anóxico considera la desnitrificación de los nitratos

provenientes de la recirculación interna hasta agotar la DBOrb del afluente. El volumen del

segundo reactor anóxico produce una reducción de los nitratos restantes en base al carbono

endógeno y/o una fuente de carbono, en función del N afluente, y garantizar así los

requerimientos del efluente.

El primer reactor aeróbico comporta la nitrificación mayoritaria del N afluente y la reducción

de la DQO lentamente biodegradable (DQOlb). El segundo reactor aeróbico garantiza la

nitrificación del amonio producto de los procesos endógenos y el stripper de las burbujas de

N2 (gas) atrapadas en los flóculos del lodo, para así, garantizar una correcta sedimentación de

éste en los decantadores secundarios.

La configuración establecida se puede observar en la siguiente Fig.2. No refleja el diseño real

constructivo, sino que es una representación esquemática de sus componentes. Cada uno de

ellos engloba el volumen total requerido en planta. Se prevé, no obstante, tres líneas de



decantación primaria, tres líneas de tratamiento biológico y de decantación secundaria, dos

espesadores, dos digestores anaeróbicos y dos unidades de centrífugas en la deshidratación de

lodos.

Figura 2. Configuración Bardenpho de 4-etapas con adición de fuente de carbono

SIMULACIONES

Las simulaciones se ejecutaron tanto en condiciones invernales, asumiendo una temperatura

de las aguas residuales de 12 °C, como de verano a 25°C. La purga se ajustó para mantener

una concentración entre 3.000 y 4.000 mg/L de MLSS en los reactores, según las condiciones

estudiadas.

Las simulaciones en dinámico incorporaron una curva de caudal diaria para modelizar las

condiciones en caudal punta de la planta (1,7 Qm), según la Fig.3.

Figura 3. Curva de caudal diario utilizada para la modelización dinámica.

Afluente Anóxico #1 Aeróbico #1 Anóxico #2 Aeróbico #2 Efluente

Digestor Anaeróbio Fangos

Adición Carbono Adición MetalBomba Rec. Int

Bomba Rec. Ext



Así mismo, se realizaron curvas diarias también de las concentraciones de DQO, NTK , fósforo y

Sólidos Suspendidos totales del afluente según la Fig. 4.

Figura 4. Curvas de DQO, NTK, P y SST diarias utilizadas para la modelización dinámica.

Así las concentraciones consideradas a hora punta de DQO están alrededor de 727 mgO2/l, 78

mgN/l de NTK en el caso de 60 mgN/l de valor medio, y 103 mgN/l como concentración punta

en el supuesto de 80 mgN/l. El valor punta de fósforo total es de 6,8 mgP/l.

EVOLUCIÓN DEL EFLUENTE EN CONDICIONES DE INVIERNO (12°C)

En simulación dinámica, en el caso de 60 mgN/l de media, debido a la concentración punta de

78mgN/l, se debe dosificar una pequeña cantidad de metanol (589 L/d) para cumplir a hora de

concentración máxima, Fig. 5.

Figura 5. Evolución de las concentraciones de DQO, DBO, NT, PT y SST en simulación dinámica de 5 días para una concentración de 60 mgN/l de NTK afluente a 12°C



En el caso de 80 mgN/l como valor medio, la evolución de la calidad del efluente con simulación dinámica de 5 días, y una dosificación de 2.783 L/d de metanol, se muestra en la Fig.6.


EVOLUCIÓN DEL EFLUENTE EN CONDICIONES DE VERANO (25°C)

La temperatura adoptada en condiciones de verano es de 25 °C. En estas condiciones la cinética bacteriana se acelera y se favorece la nitrificación. En el supuesto de 60 mgN/l de NTK como concentración media, la evolución del efluente se observa en la Fig. 7. La dosificación de metanol se ve reducida hasta 491 L/d.




En el caso de una concentración media de 80 ppm de NTK, la dosificación de metanol se ve reducida, también, a 2.620 L/d. La evolución de los diferentes parámetros del efluente se aprecia en la Fig.8.

Figura 8. Evolución de las concentraciones de DQO, DBO, NT, PT y SST en simulación dinámica de 5 días para una concentración de 80 mgN/l de NTK afluente a 25°C.

EVOLUCIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO Y CAUDAL DE AIREACIÓN

La concentración de diseño adoptada para el reactor aeróbico 1 es de 2,00 mgO2/l, mientras que en el reactor aeróbico 2 es de 1,25 mgO2/l. Su modelización no presenta muchas variaciones a lo largo del tiempo considerado. Fig.9. La gráfica corresponde a las condiciones más exigentes en cuanto a las necesidades de aireación: con 80 mgN/l de concentración media y en verano.

Figura 9. Evolución de las concentraciones de oxígeno disuelto y caudal de aireación en verano en el caso de 80 mgN/l.



EVOLUCIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE SSLM

La concentración de sólidos suspendidos del licor mezcla (SSLM) presenta una pequeña variación en función de los reactores considerados y del momento del día, según puede apreciarse en la Fig. 10. En invierno la producción de lodos es más elevada que en verano, a la misma edad de lodos, de manera que la concentración de SSLM en verano (Fig.11) es ligeramente inferior que en invierno.

Figura 10. Evolución de las concentraciones de SSLM en invierno en el caso de 80 mgN/l.

Figura 11. Evolución de las concentraciones de SSLM en verano en el caso de 80 mgN/l.



DATOS DE DISEÑO

Los datos de diseño de los diferentes reactores así como las características de su funcionamiento quedan reflejados en los siguientes apartados.

DATOS DE PARTIDA

Los datos de partida de entrada a los reactores biológicos después de la incorporación de los drenajes de la línea de lodos y la reducción experimentada de sus contaminantes en la decantación primaria, puede observarse en la Tabla 13.

Tabla 13. Datos de partida del tratamiento secundario.

5. Datos de partida

5.1 Caudales

Caudal medio diario m3/d 33.000Caudal medio horario m3/h 1.375Factor punta 1,7Caudal punta horario m3/h 2.338

5.2 Contaminación (con retornos línea de lodos después de Dec 1)

Concentración DQO mg/l 452Concentración DBO mg/l 248Concentración SST mg/l 127Concentración NTK mg/l 61 - 84Concentración PT mg/l 5,99

Carga diaria DQO Kg/d 10.667Carga diaria DBO Kg/d 5.842Carga diaria SST Kg/d 3.001Carga diaria NTK Kg/d 1.457 - 1.964Carga diaria Pt Kg/d 141

5.3 REACTORES BIOLÓGICOS

Tipo proceso Fangos activadosTipo sistema BardenphoNº de líneas un 3Nº de reactores por línea un 4Nº de reactores totales un 12

Invierno Verano Invierno Verano

Temperatura °C 12 25 12 25SSLM mg/l 3520 3200 4.180 3.780SSLVM mg/l 2182 1900 2.737 2.370SRT d 35,9 35,9 35,9 35,9Carga másica KgDBO/KgMLVSS 0,09 0,10 0,07 0,08Factor producción de lodos Kg MS/KgDBOelim 0,57 0,53 0,69 0,63Producción de lodos KgMS/d 3352 3083 4.038 3.656Producción de lodos volátiles KgMSV/d 2074 1828 2.637 2.288Concentración de N en lodos KgN/KgMSV 0,099 0,098 0,099 0,099Concentración de P en lodos KgP/KgMSV 0,061 0,076 0,066 0,071

Nitrógeno entrada (con drenajes) KgN/d 2002 1985 2.647 2.624NTK total salida KgN/d 86,8 69,7 97,2 83,8Nitratos y nitritos salida KgN/d 185 231 111 209Nitrógeno en lodos KgN/d 205 179 261 227Nitrógeno a nitrificar KgN/d 1.710 1.736 2.289 2.314Nitrógeno a desnitrificar KgN/d 1.525 1.505 2.178 2.105

60 mgN/l 80 mgN/l



REACTORES BIOLÓGICOS

El diseño y parámetros de funcionamiento de los reactores biológicos quedan reflejados en la siguiente Tabla 14.

Tabla 14. Datos de diseño y funcionamiento de los reactores biológicos.

PRIMERA BALSA ANÓXICA Invierno Verano Invierno Verano

Tiempo de retención hidráulico h 4 4 4 4 con recirculación y drenajes h 1 1 1 1Volumen total m3 5.500 5.500 5.500 5.500Porcentaje volumen total % 17,6 17,6 17,6 17,6Área total m2 1.100 1.100 1.100 1.100Profundidad m 5 5 5 5Volumen unitario m3 1.833 1.833 1.833 1.833

Concentración MLSS mg/l 3.485 3.209 4.182 3.793Concentración MLVSS mg/l 2.171 1.919 2.744 2.387

Amonio en reactor mgN/l 13,7 12,5 17,5 16,0Nitratos en reactor mgN/l 3,83 5,49 4,97 9,53Nitritos en reactor mgN/l 0,69 0,19 1,93 0,24

Tasa desnitrificación mgN/l d 106 119 104 121mgN/mgMLVSS 0,049 0,062 0,038 0,051

PRIMERA BALSA AERÓBICA

Tiempo de retención hidráulico h 7,27 7,27 7,27 7,27 con recirculación y drenajes h 1,8 1,8 1,8 1,8Volumen total m3 10.000 10.000 10.000 10.000Porcentaje volumen total % 32 32 32 32Área total m2 2.000 2.000 2.000 2.000Profundidad m 5 5 5 5Volumen unitario m3 3.333 3.333 3.333 3.333


Amonio en reactor mgN/l 2,25 0,51 3,03 0,56Nitratos en reactor mgN/l 13,8 17,4 17 26,00Nitritos en reactor mgN/l 1,92 0,17 5,19 0,20

Tasa nitrificación mgN/l d 153 161 208 221,00mgN/mgMLVSS 0,071 0,084 0,076 0,093

Concentración de oxígeno en reactor mgO2/l h 2 2 2 2Tasa de absorción de oxígeno (OUR ) mgO2/l h 42,4 45,5 52,1 57,09Tasa de transmisión de oxígeno (OTR) KgO2/h 435 466 532 582Caudal de aire necesario punta (20ºC, 1 bar) Nm3/h 15.900 21.545 19.726 27.280Caudal de aire por difusor Nm3/h 5Núm total de difusores un 5456Núm de difusores por reactor un 1819

Recirculación internaCaudal mínimo necesario % sobre Qa 200 200 200 200Caudal adoptado % sobre Qa 250 250 250 250

m3/d 82.500 82.500 82.500 82.500Caudal necesario diario por línea m3/d 27.500 27.500 27.500 27.500Caudal horario necesario por línea m3/h 1.146 1.146 1.146 1.146Núm de bombas en funcionamiento por línea un 1 1 1 1Núm de bombas en reserva por línea un 1 1 1 1Caudal necesario mínimo por bomba m3/h 1.146 1.146 1.146 1.146

60 mgN/l 80 mgN/l



SEGUNDA BALSA ANÓXICAInvierno Verano Invierno Verano

Tiempo de retención hidráulico h 10,0 10,0 10,0 10,0 con recirculación y drenajes h 5,00 5,00 5,00 5,00Volumen total m3 13.750 13.750 13.750 13.750Porcentaje volumen total % 44 44 44 44Área total m2 2.750 2.750 2.750 2.750Profundidad m 5 5 5 5Volumen unitario m3 4.583 4.583 4.583 4.583



Dosificación de metanol L/d 589 491 2783 2620Tasa desnitrificación mgN/l d 53,8 57,6 79,4 100,08

mgN/mgMLVSS 0,025 0,030 0,029 0,042

Dosificación de metanol

Volumen de metanol a dosificar diario l/d 2.783Volumen a dosificar a caudal medio l/h 116Volumen a dosificar a caudal punta l/h 203Num de reactores a dosificar un 3,0Dosificación punta por reactor l/h 67,7Descripción del sistema de cada reactor Núm. de bombas un 1+1 Tipo de membrana Capacidad unitaria l/h 10 - 100Número de depósitos de almacenaje un 1Tiempo de almacenaje a Qm d 7,19Volumen depósito m3 20,0

SEGUNDA BALSA AERÓBICA

Tiempo de retención hidráulico h 1,45 1,45 1,45 1,45 con recirculación y drenajes h 0,7 0,7 0,7 0,7Volumen total m3 2.000 2.000 2.000 2.000Porcentaje volumen total % 6,4 6,4 6,4 6,4Área total m2 400 400 400 400Profundidad m 5 5 5 5Volumen unitario m3 667 667 667 667



Tasa nitrificación mgN/l d 88,8 57,1 101 50mgN/mgMLVSS 0,041 0,030 0,037 0,021

Concentración de oxígeno en reactor mgO2/l h 1,25 1,25 1,25 1,25Tasa de absorción de oxígeno (OUR ) mgO2/l h 29,1 23,1 32,7 23,3Tasa de transmisión de oxígeno (OTR) KgO2/h 61,6 49,6 68,7 49,9Caudal de aire necesario punta (20ºC, 1 bar) Nm3/h 2255 1622 2.768 1.505Caudal de aire por difusor Nm3/h 5Núm total de difusores un 554Núm de difusores por reactor un 185

60 mgN/l 80 mgN/l



Los volúmenes de los diferentes reactores se encuentran detallados a continuación:

Primer reactor anóxico 5.500 m3 (17,6%)

Primer reactor aeróbico 10.000 m3 (32%)

Segundo reactor anóxico 13.750 m3 (44%)

Segundo reactor aeróbico 2.000 m3 (6,4%)

El volumen total definido por los reactores es de 31.250 m3.

PRODUCCIÓN DE LODOS

La producción de lodos de cada una de las opciones valoradas queda reflejada en la siguiente Tabla 15.

Tabla 15. Datos de producción de lodos de los tratamientos secundarios (biológicos y químicos)

ELIMINACIÓN QUÍMICA DEL FÓSFORO

El exceso de fósforo no eliminado con el efluente o absorbido en el lodo se eliminará de forma físico-química mediante la precipitación con cloruro férrico. Se ha previsto una instalación para la eliminación de 3 mgP/l en el segundo reactor aeróbico, según los cálculos siguientes (Tabla 16).

5.4 PRODUCCIÓN DE LODOS BIOLÓGICOS Y QUÍMICOSInvierno Verano Invierno Verano

Producción diaria SST Kg MS/d 3.352 3.083 4.038 3.656Producción diaria SSV Kg MV/d 2.074 1.828 2.637 2.288Concentración mg/l 6.912 6.357 8.325 7.539Caudal m3/d 485 485 485 485

60 mgN/l 80 mgN/l



Tabla 16. Cálculos de la eliminación química del fósforo.

6. Eliminación química de Fósforo

6.1. Datos de partida

Caudal diario m3/d 33.000Producción diaria de lodos Kg/d 5.600Fósforo salida mg/l 0,8

Concentración de fósforo afluente mg/l 5,5Concentración de fósforo en lodos % 1,5Fósforo en lodos mg/l 1,7Fósforo a eliminar mg/l 3,0Carga de fósforo a eliminar kg/d 99,0

6.2. Cálculos de diseño

Dosis media KgCl3Fe/KgP 15Riqueza Kg reactivo/Kg producto 40Consumo de Cl3Fe diario Kg Cl3Fe/d 1.485Consumo producto por día Kg producto/d 2.633Densidad del producto Kg/l 1,41Consumo producto por día l producto/d 1.867

Caudal medio l/h 77,8Caudal punta l/h 139,3Número de reactores a dosificar un 3,0Dosificación por reactor l/h 46,4Descripción del sistema de cada reactor Núm. de bombas un 1+1 Tipo de membrana Capacidad unitaria l/h 10 - 70

Número de depósitos de almacenaje un 1Tiempo de almacenaje a Qm d 13Volumen depósito m3 25

6.3 Producción de lodos químicos

Caudal medio diario m3/d 33.000Carga diaria de fósforo a eliminar via química kg/d 99Carga diaria de fósforo a eliminar via química mg/l 3,00Peso de un mol de P g/mol 31,0Peso de un mol de PO4Fe g/mol 150,8

Peso de un mol de Fe(OH)3 g/mol 106,847Moles de P eliminados g/mol 9,6856E-05Moles de Cl3Fe dosificados por mol de P 1,50

Moles de PO4Fe formados por mol de Cl3Fe dosificado 1,00

Moles de Cl3Fe sobrantes para formar Fe(OH)3 0,50

Moles de PO4Fe formados mol/l 9,6856E-05

Peso de PO4Fe formados mg/l 14,6

Moles de Fe(OH)3 formados mol/l 4,84E-05

Peso de Fe(OH)3 formado mg/l 5,2Peso total del precipitado mg/l 19,8Peso de fangos precipitados kg/d 653



7. DECANTACIÓN SECUNDARIA La decantación secundaria está formada por tres decantadores circulares de 33 m de diámetro y 4,5 m de profundidad según los cálculos siguientes Tabla 17.

Tabla 17. Cálculos de diseño de los decantadores secundarios.

7. Decantación secundaria


Caudal máximo en punta m3/h 2.338Unidades de decantación un 3Caudal máximo punta unitario m3/h 779IVF l/Kg 0,115Concentración sólidos reactor g/m3 4,00Tiempo de espesimiento h 1,80

7.2. Parámetros de diseño

Carga hidráulica máxima a caudal medio m3/m2/h 0,70Carga hidráulica máxima a caudal punta m3/m2/h 1,50

Carga de sólidos máxima a caudal medio KgMLSS/m2/h 4,20Carga de sólidos máxima a caudal medio KgMLSS/m2/h 7,00

Cara sobre vertedero a caudal medio m3/h/ml 4,00Carga sobre vertedero a caudal punta m3/h/ml 9,00



a) Contenido de sólidos en la recirculaciónFactor de recirculación % 1,30Factor de corrección (según rasqueta utilizada) ad 0,70Concentración recirculación Kg/m3 7,40

b) Cálculos de diseño según carga hidráulica

Volumen comparativo de lodos (VSV) ad 0,48Carga volumétrica de lodos adoptada m3/m2 h 0,40

Carga hidráulica superficial máx. Admisible m3/m2h 0,83Superfície de decantación m2 938



La recirculación externa se diseña en base a un factor del 150 % sobre el caudal medio de la planta. Está prevista la instalación de 4 bombas (3+1) dejando espacio para la instalación de una quinta bomba en un futuro.

c) Determinación de la profundidad

h1, zona agua clarificada m 0,50h2, zona de separación m 1,64h3, zona de densificación y almacenaje m 0,72h4, zona de espesimiento y extracción de lodos m 1,69

Profundidad total m 4,55Profundidad adoptada m 4,50

7.4. Condiciones de funcionamiento

Carga hidráulica máxima a caudal medio m3/m2/h 0,48Carga hidráulica máxima a caudal punta m3/m2/h 0,81

Carga de sólidos máxima a caudal medio KgMLSS/m2/h 1,99Carga de sólidos máxima a caudal medio KgMLSS/m2/h 2,21

Cara sobre vertedero a caudal medio m3/h/ml 4,17Carga sobre vertedero a caudal punta m3/h/ml 7,09


7.5. Recirculación

Núm. de decantadores 3Caudal previsto sobre Qm % 150Caudal recirculación total m3/h 2063Caudal recirculación por decantador m3/h 688Núm. total de bombas en servicio un 3Núm. total de bombas en reserva un 1Caudal por bomba m3/h 688



8. LÍNEA DE LODOS La línea de lodos está formada por los bombeos de purga de lodos primarios y secundarios previo tamizado del lodo primario antes de su ubicación en el depósito tampón de lodos mixtos; posterior alimentación a dos unidades de espesado de lodos por gravedad, dos digestores anaeróbicos y un sistema de deshidratado por medio de dos unidades de centrifugado. El gas producido será almacenado en un gasómetro de membrana.

PRODUCCIÓN TOTAL DE LODOS

Los cálculos de diseño de la línea de lodos se han realizado en base al escenario de máxima producción de lodos estudiada, o sea, en condiciones de invierno con 80 mgN/l.

Tabla 18. Lodos producidos y bombeos de purga y a espesadores

8. Producción de lodos

8.1. Producción de lodos decantador primario

Lodos primarios generados kgMS/d 3.860Sólidos volátiles % 84,3

KgMV/d 3.255

Concentración kg/m3 12,9

a) Bombeo a tamizado de lodos

Caudal de lodos a purgar diarios m3/d 300Horas de purga diarias h 18,0Tipo de bombas Centrífugas sumergidasNúmero bombas necesarias un 1Número bombas en reserva un 1Caudal bomba necesario m3/h 16,7Destino Tamizado lodos

8.2. Produccion de lodos secundarios y químicos

Lodos secundarios generados kg MS/d 4.038Sólidos volátiles % 65,3

KgMV/d 2.637

Concentración kg/m3 8,3

a) Bombeo a depósito lodos mixtos

Caudal de lodos a purgar diarios m3/d 485Horas de purga diarias h 18,0Bombas en funcionamiento un 2Bombas en reserva un 1Caudal bomba necesario m3/h 13,5Destino Depósito tampón de fangos mixtos



ESPESADORES POR GRAVEDAD

La instalación de espesamiento está formada por dos unidades de espesamiento por gravedad de forma cilíndrica de 11 m de diámetro unitario y 3m de profundidad. Los lodos espesados son impulsados mediante una bomba (1+1) al intercambiador de calor previa incorporación a los digestores anaeróbicos.

Los cálculos de diseño de los espesadores por gravedad de lodos mixtos se definen en la siguiente Tabla 19.

8.3. Tamizado de lodos primarios

Lodos generados m3/d 300Extracción de lodos h/d 18,0Caudal a extraer m3/h 16,7Número de tamices un 1Luz de paso mm 5,00Destino Depósito tampón de fangos mixtos

8.4. Depósito tampón de fangos mixtos

Volumen diario de lodos m3/d 785Unidades un 1Forma CircularDiámetro m 13,0Altura útil m 3,50Volumen m3 465

Tiempo retención de lodos h 14,2d 0,59

a) Bombeo a espesador por gravedad

Caudal a bombear m3/d 785Tiempo de bombeo h 18,0Caudal de bombeo m3/h 43,6Número de bombas necesarias un 2Número de bombas de reserva un 1Caudal necesario por bomba m3/h 21,8Destino Espesador por gravedad



Tabla 19. Cálculos de diseño de los espesadores por gravedad de lodos mixtos.

9. Espesado de lodos


Fangos secundarios y químicos kg/d 4.038Fangos decantador primario kg/d 3.860Fangos totales kg/d 7.898Concentración entrada prevista Kg/m3 10,8Caudal entrada previsto m3/d 785Numero de unidades un 2


DimensionesForma Circular

Diámetro m 11,0Profundidad mínima m 3,00Profundidad máxima m 3,05

Superficie m2 95,0Volumen m3 287

Superficie total m2 190Volumen total m3 573Concentración salida prevista Kg/m3 29,8Tiempo de retencion d 2,16Tiempo de retencion h 51,9

Carga másica total kg/m2d 41,6Carga hidráulica m3/m2 h 0,46Capacidad de almacenamiento h 52,39.3. Impulsion de lodos espesados

Peso de lodos diarios kg MS/d 7.898Período de bombeo h 18,0Concentración lodos kgMS/m3 30,0Caudal de purga diario necesario m3/d 263Caudal de purga horario necesario m3/h 14,6

Tipo de bombas SumergibleNº de bombas en servicio 1Nº de bombas en reserva 1Caudal unitario necesario m3/h 14,6Destino Intercambiador de calor de la digestión anaeróbica



DIGESTIÓN ANAERÓBICA

Los lodos espesados son posteriormente estabilizados mediante digestión anaeróbica. Estará compuesta por dos unidades de digestión de 17 m de diámetro y 12 m de altura que definen un volumen total de 5.448 m3, para asegurar un tiempo de residencia del lodo de 20 días.

Las necesidades máximas de calefacción calculadas son de 350.398 Kcal/h y que definen las instalaciones de calefacción de los dos digestores: dos intercambiadores de calor de 225.000 Kcal/h y 2 calderas pirotubulares de 250.000 Kcal/h.

A la salida de los digestores los lodos serán almacenados en un depósito tampón con un tiempo de retención máximo de lodos de 24 h, previo a su deshidratación.

Tabla 20. Cálculos de diseño de la digestión anaeróbica.

10. Digestión anaeróbica


Lodos totales generados kg MS/d 7898% volátiles % 74,60Lodos volátiles generados kg MSV/d 5.892Concentración de descarga % 3,00Volumen diario m3/d 263

% volátiles degradables % 80,00partículas volátiles degradables kg/d 4.714partículas volátiles no degradables kg/d 1.178partículas sólidas minerales kg MS/d 2.006Producción específica de gas Nm3/kg MV eliminado 0,95


Nº de digestores en paralelo 2

Diámetro interior m 17,0Altura cilíndrica útil m 12,0Altura cilíndrica enterrada m 3,75Altura cilíndrica no enterrada m 8,25Volumen zona cilíndica m3 2724 Volumen unitario m3 2.931Volumen unitario útil fango m3 2.724Volumen total m3 5.863Volumen total útil fango m3 5.448



10.3. Condiciones de funcionamiento

Tiempo de retención d 20,7Carga orgánica KgV/m3d 1,08

Reducción de volátiles degradables % 72,0Partículas volátiles no degradables kg/d 1.178Partículas volátiles degradables en lodo digerido kg/d 1.320Partículas volátiles degradadas Kg/d 3.394Partículas minerales en lodo digerido kg/d 2.006Partículas sólidas totales en lodo digerido kg/d 4.504Volátiles fango digerido % 55,5

Reducción fangos totales % 42,97Reducción volátiles totales % 57,60Concentración fangos salida Kg/m3 17,11

Sistema de agitación Agitador tipo SCABA

10.4. Producción de biogás

Reducción materia volátil % 57,60Peso materia orgánica volátil eliminada kg/día 3.394

Producción de gas l/kg de M.V. 950Nm3/kg de M.V. 0,95

Volumen de biogás diario Nm3/d 3.224Volumen de biogás horario Nm3/h 134,3Poder Calorífico del biogás kcal/m3 5.000Calorías disponibles del biogás kcal/h 671.500Potencia del biogás generado kW 781

10.5. Necesidades de calefacción

a) Calentamiento de lodo

Volumen total de fango m3/d 263Densidad del fango espesado kg/m3 1.000Masa de fango a digerir kg/d 263.267Calor específico kcal/kg/ºC 1,00Temperatura interior digestor ºC 35,0

La temperatura de los fangos es la temperatura ambiente

Temperatura fangos frescos ºC 17,0ºC 22,0ºC 12,0

Incremento de temperatura ºC 18,0ºC 13,0ºC 23,0



Necesidades de calor :

Q = m * Ce * ( T2 - T1 )Q = cantidad de calorm = masaCe = calor específico = 1 kcal / kg ºC( T2 - T1 ) = incremento de temperatura

Calorías necesarias kcal / día 4.738.800kcal / hora 197.450kcal / día 3.422.467kcal / hora 142.603kcal / día 6.055.133kcal / hora 252.297

b) Pérdidas

Pérdidas totales

MediaPérdidas en paredes enterradas kcal / hora 9.720Pérdidas en paredes no enterradas kcal / hora 25.931Pérdidas en cubierta (zona gas) kcal / hora 3.825Pérdidas en cubierta (zona fangos) kcal / hora 8.926Pérdidas en solera kcal / hora 9.874

TOTAL : kcal / hora 58.276

Mínima ( A màx. temp. )Pérdidas en paredes enterradas kcal / hora 5.040Pérdidas en paredes no enterradas kcal / hora 5.557Pérdidas en cubierta (zona gas) kcal / hora 820Pérdidas en cubierta (zona fangos) kcal / hora 1.913Pérdidas en solera kcal / hora 5.120


Máxima ( A mín. temp. )Pérdidas en paredes enterradas kcal / hora 14.400Pérdidas en paredes no enterradas kcal / hora 46.305Pérdidas en cubierta (zona gas) kcal / hora 6.830Pérdidas en cubierta (zona fangos) kcal / hora 15.939Pérdidas en solera kcal / hora 14.627




c) Calefacción

Necesidades totales de calefacción Calorías necesarias:Media kcal / hora 255.726Mínima kcal / hora 161.053Máxima kcal / hora 350.398

Equipos de calefacción

INTERCAMBIADOR DE CALOR

Tipo intercambiador espiralCalor necesario kcal / hora 350.398Rendimiento intercambiador 0,9Potencia necesaria kcal / hora 389.331Nº de intercambiadores en servicio 2Nº de intercambiadores en reserva 0Potencia necesaria unitaria kcal / hora 194.666Potencia unitaria de diseño kcal / hora 225.000

CALDERA DE AGUA CALIENTE

Tipo de caldera PirotubularCalor necesario kcal / hora 350.398Rendimiento caldera 0,9Potencia necesaria teórica kcal / hora 389.331Reserva de potencia % 25Potencia necesaria kcal / hora 486.664

Nº de calderas en servicio 2Nº de calderas en reserva 0Potencia necesaria unitaria kcal / hora 243.332Potencia unitaria de diseño kcal / hora 250.000

Tipo de quemador Dual (gas-gasoil)



Circuitos de agua y fangos

CIRCUITO DE RECIRCULACIÓN

Temperatura entrada caldera ºC 70,0Temperatura salida caldera ºC 85,0Salto térmico ºC 15,0

Caudal recirculación unitario necesario m3/h 16,7Nº bombas aceleradoras en servicio 1Nº bombas aceleradoras en reserva 1Caudal recirculación unitario necesario m3/h 16,7

CIRCUITO DE AGUA CALIENTE

Temperatura entrada intercambiador ºC 80,0Temperatura salida intercambiador ºC 60,0Salto térmico ºC 20,0

Caudal agua caliente unitaria necesaria m3/h 22,5Nº bombas agua caliente en servicio 1Nº bombas agua caliente en reserva 1Caudal agua caliente unitaria necesario m3/h 22,5

CIRCUITO DE LODOS

Temperatura entrada intercambiador ºC 30Temperatura salida intercambiador ºC 37Salto térmico ºC 7

Caudal fangos necesario unitario m3/h 64,3Nº bombas fangos en servicio 1Nº bombas fangos en reserva 1Caudal fangos unitario necesario m3/h 64,3

10.6. Depósito tampón (tras salida de digestion)

Unidades un 1Volumen diario de lodos m3/d 263Longitud m 11,0Ancho m 6,00Altura útil m 4,00Volumen m3 264

Tiempo retención de lodos h 24,1



ALMACENAMIENTO DE GAS El gas producido en la digestión anaeróbica será almacenado hasta su uso en un gasómetro de membrana con un volumen mínimo necesario de 1.612 m3, según Tabla 21.

Tabla 21. Cálculos de diseño del gasómetro.

DESHIDRATACIÓN DE LOS LODOS Los lodos digeridos serán, finalmente, deshidratados con dos unidades de centrífugas con una capacidad mínima de deshidratado de 23 m3/h y de 394 Kg/h.

Los lodos deshidratados serán acumulados en un silo de un volumen mínimo de 45 m3.

Tabla 22. Cálculos del sistema de deshidratado de lodos.

11. Almacenamiento de biogás


Tipo de gasómetro membranaCaudal de biogás diario m3/d 3.224

m3/h 134

Volumen mínimo llenado % 50Volumen máximo llenado % 75Periodo de almacenaje en volumen útil h 3Volumen necesario m3 1.612Nº de gasómetros 1

12. Deshidratación de lodos

12.1. Bombeo de lodos a deshidratar

Caudal de lodos a deshidratar diario m3/d 263

Caudal de lodos a deshidratar semanal m3/semana 1.843Días de deshidratación semanales d 5,00Horas de deshidratación diarias h 8,00Caudal de lodos a deshidratar horario m3/h 46,1

Tipo de bomba De tornillo excéntricoNº bombas lodos necesarias 2Nº bombas lodos en reserva 1Caudal unitario necesario en servicio m3/h 23,0



12.2. Condicionamiento de lodos

Peso de materia seca diaria kg/d 4.504Peso de materia seca horaria a deshidratar kg/h 788Reactivo de condicionamiento PolielectrolitoDosis media kg/t MS 5Dosis máxima kg/t MS 15Consumo medio de producto puro kg/h 3,94Consumo máximo de producto puro kg/h 11,8Riqueza producto comercial % 40,00Peso específico kg/l 1Caudal medio l/h 9,85Caudal máximo l/h 29,6

Sistema de almacenaje SacosPeríodo de almacenaje d útiles 15Período de almacenaje h útiles 120Capacidad necesaria kg 473Capacidad adoptada kg 500

Sistema dilución AguaSistema preparación AutomáticoConcentración % 0,5Consumo medio l/h 788Consumo máximo l/h 2365

Equipos de preparación a instalar un 1

Sistema de dosificación Bomba dosifiNº de bombas necesarias un 2Nº de bombas en reserva un 1Caudal unitario máximo necesario l/h 1.182Caudal adoptado l/h 500-1700

Sistema de dilución en línea RotámeroDilución en línea % 0,3Caudal agua necesario l/h 3.941Nº de rotámetros en servicio 2Caudal unitario necesario l/h 1.971Caudal unitario adoptado l/h 1000-2500



12.3. Deshidratación de lodos

Sistema de deshidratación CentrífugasNº unidades a instalar ud 2Caudal de lodos a deshidratar horario m3/h 46,1Peso de materia seca horaria a deshidratar total kg/h 788Carga de sólidos unitaria kg/h 394Caudal mínimo necesario m3/h 23,0

12.4. Almacenamiento de lodos deshidratados

a) Datos de partida

Peso de materia seca diaria kg/d 4.504Peso de materia seca horaria a deshidratar kg/h 788Peso de materia seca por día a deshidratar kg/d 6.306Sequedad del lodo % 20Peso del lodo deshidratado por día de deshidratación t/d 31,5Densidad del lodo deshidratado t/m3 1,05Caudal de lodos deshidratados por día de deshidratación m3/d 30,0

b) Diseño adoptado

Sistema de almacenaje SiloCaudal de lodos deshidratados a almacenar diarios m3/d 30,0Período de almacenaje d útil 1,5Nº de silos un 1Volumen unitario mínimo necesario m3 45,0



9. DRENAJE Los drenajes producidos en planta provienen de los sobrenadantes de los espesadores (522 m3/d) y de la deshidratación de lodos (337 m3/d). Se prevé su bombeo a cabecera de planta e incorporarlos al caudal afluente.

13. Drenajes producidos

13.1. Datos iniciales

a) Espesador per gravedad

Sólidos totales kg/d 7.898Concentración de entrada Kg/m3 10,8Volumen de fangos de entrada m3/d 785Concentración de salida Kg/m3 29,8Volumen de fangos de salida m3/d 263Volumen de sobrenadantes m3/d 522Horas de funcionamiento del bombeo h/d 18,0Caudal de sobrenadantes m3/h 29,0

b) Deshidratación de fangos

Sólidos totales kg/d 6.306Concentración de entrada Kg/m3 17,1Volumen de fangos de entrada m3/d 369Concentración de salida Kg/m3 200Volumen de fangos de salida m3/d 31,5Volumen de sobrenadantes m3/d 337Horas de funcionamiento del bombeo h/d 18,0Caudal de sobrenadantes m3/h 18,7

c) Resumen de sobrenadantes

Espesador per gravedad m3/d 522Deshidratación de fangos m3/d 337Total m3/d 859

Espesador per gravedad m3/h 29,0Deshidratación de fangos m3/h 18,7Total m3/h 47,7

13.2. Bombeo de sobrenadantes

Número de bombas en servicio ut 2Número de bombas en reserva ut 1Tipo de bomba Centrífuga sumergibleCaudal unitario necesario m3/h 24,0



ANEXO Nº1: RESUMEN DETALLADO DE LA MODELIZACIÓN (INVIERNO 60 mgN/L)













































ANEXO Nº2: RESUMEN DETALLADO DE LA MODELIZACIÓN (INVIERNO 80 mgN/L)






































































































































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ANEJO 10. DIMENSIONAMIENTO DEL PROCESO - …€¦ · Parámetros de diseño ... planta, tres canales con desbaste de gruesos y de finos, y tres sistemas desarenadores-desgrasadores