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DISEO Y CLCULO DE UNA EDAR
Sistemas de Depuracin PL 4 Ramn del Ro Pelez uo225474
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NDICE 1. Datos de partida. 2
2. Datos de concentracin de los vertidos 2
3. Clculo pretratamiento
3.1. Pozo de gruesos. 3,4
3.2. Sistema de bombeo. 5
3.3. Desbaste
3.3.1. Rejas.. 5,6,7
3.3.2. Tamizado. 8
3.4. Desarenador-desengrasador.... 9,10,11
4. Clculo tratamiento primario
4.1. Decantador primario 11,12,13,14
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1. DATOS DE PARTIDA
Poblacin: 11575 habitantes equivalentes
Caudal medio: 170 m/h
Caudal mximo en la zona de pretratamiento: 595 m/h
Caudal mximo en la zona de tratamiento: 408 m/h
2. DATOS DE CONCENTRACIN DE LOS VERTIDOS
Conocido el nmero de habitantes equivalentes, para conocer las
concentraciones
medias necesitaramos tener un anlisis riguroso de las aguas
residuales. Pero, al no
existir ste, lo que vamos a hacer es adoptar unas
concentraciones medias. As, para
un agua residual urbana, los valores medios de carga
contaminante ms tpicos son:
De esta manera estamos en disposicin de calcular las cargas
contaminantes, en las
que nos basaremos a la hora de establecer nuestro sistema de
depuracin, pues para
el diseo de la estacin necesitamos conocer los kg/hab y da de 5
y de slidos en
suspensin (SS). Estos parmetros los obtenemos multiplicando los
valores medios de
carga contaminante por la poblacin en el ao horizonte.
5 = 60
= 60 11575 = 694500
= 694,5
= 50
= 50 11575 = 578750
= 578,75
Conocido el caudal medio y la carga contaminante, calcularemos
ahora la
concentracin:
[5] =694500
4080 = 170,22
[] =578750
4080 = 141,85
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3. CLCULO PRETRATAMIENTO
3.1. POZO DE GRUESOS
El pozo de gruesos es una zona del canal de llegada donde al
ensancharse su seccin se aumenta el tiempo de retencin hidrulico
(menor velocidad de desplazamiento del agua) hasta valores
suficientemente bajos para que se depositen en su fondo los slidos
de gran tamao y mayor densidad que el agua. La misin del pozo de
gruesos es mltiple:
Eliminar de la corriente los slidos de gran tamao que originan
problemas incluso en las rejas de gruesos.
Eliminar grandes cantidades de slidos que ocasionalmente puedan
llegar y sobrecargar las rejas, por ejemplo a causa de una
tormenta.
Eliminar grandes cantidades de arena que puedan crear problemas
en las rejas o sobrecargar el desarenador.
Eliminar arenas gruesas que puedan depositarse en los canales y
tuberas. Parmetros de diseo
= =170 m/h Tiempo medio de residencia a caudal de diseo
(min)
-rango usual: 1 a 4 -valor recomendado: 4
Velocidad ascensional a caudal de diseo (m/m x min) -rango
usual: 0,5 a 3 -valor recomendado: 1
Relacin longitud/anchura del pozo
-rango usual: 1 a 3 -valor recomendado: 1
Parmetros en el resultado del clculo
Volumen til:
= = 1703
1
60 4 = 11,33 3
Superficie:
=
=
2,83 3
1 3
2 = 2,83 2
Profundidad til:
=
=
11,333
2,832= 4
Longitud:
= = 1 2,83 = 1,68
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4
Anchura: = 1,68
El pozo de gruesos evita problemas, pero es importante que no
sea a su vez fuente de otros problemas distintos, para ello el
factor esencial es la seleccin de un sistema de buena calidad para
la retirada de los slidos almacenados (sistema de limpieza). El
sistema de extraccin de los residuos almacenados en el pozo de
gruesos es generalmente una cuchara bivalva, esto es debido a que
cualquier otro sistema presenta problemas de atascamiento o
problemas de tipo mecnico a causa de la diversidad de productos y
tamaos que es preciso evacuar y a su carcter abrasivo. Sabiendo que
las dimensiones del pozo de gruesos son de 1,68m, utilizaremos una
cuchara bivalva CP-300, cuyas dimensiones se pueden observar en la
siguiente tabla.
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3.2. SISTEMA DE BOMBEO
Son los sistemas necesarios para alcanzar la diferencia de cota
con respecto al desage
final de la Estacin Depuradora de Aguas Residuales, de manera
que la lnea
piezomtrica de la misma sea suficiente para que el resto de la
instalacin funcione sin
sistemas de impulsin del agua a tratar. En el pretratamiento de
esta EDAR
consideramos que la cota es suficiente durante toda la
instalacin como para no ser
necesaria la utilizacin de estos sistemas de bombeo e
impulsin.
3.3. DESBASTE
3.3.1. REJAS
El objetivo de las rejas es retener los objetos voluminosos y en
suspensin que arrastra
el agua residual. Se consigue as evitar depsitos posteriores,
evitar obstrucciones y
aumentar la eficacia de los tratamientos posteriores.
Las rejas pueden clasificarse con arreglo a distintos
criterios:
Horizontales, verticales, inclinadas y curvas.
Finas, medias, gruesas.
Fijas o mviles.
De limpieza manual, automtica o semiautomtica. Se recomienda que
siempre
haya una reja de seguridad de limpieza manual en caso de fallo
del
automatismo.
Atendiendo a las caractersticas de esta EDAR, slo habr una lnea
de tratamiento de
aguas debido a que el caudal a tratar no es muy grande (Qmax en
la zona de
pretratamiento = 595 m/h). Las rejas sern fijas y de limpieza
manual. Las barras sern
rectangulares, tendrn un espesor de 5cm y la separacin entre
estas ser de 2cm, es
decir, sern rejillas de tipo medio. Con un mximo atascamiento
permitido del 30%.
DIMENSIONAMIENTO REJAS
El caudal de diseo para las rejas ser el caudal mximo en la zona
de pretratamiento
( = 595 3
= 0,165 3
)
Adoptamos un valor para la velocidad de aproximacin a la reja =
0,6m/s (debe
estar entre 0,3 y 0,6 m/s)
En funcin del caudal de diseo podemos dimensionar el canal de
entrada a la planta
=
=
0,165
0,6= 0,2752
Con este valor podemos suponer un canal de entrada de ancho
0,524 m, con un calado
de 0,524 m. Una vez obtenido el ancho del canal de entrada,
vamos a calcular la
anchura del canal en el punto de colocacin de las rejillas.
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Podemos calcular el ancho del canal con la frmula siguiente:
=
+
+
W = Ancho del canal en la zona de rejillas (m)
Qmax = Caudal mximo circulante (m/s)
Vp = Velocidad de paso entre barrotes (m/s) (0,6
-
7
e: espacio entre barrotes
(s) = 0,02m
d: anchura de los barrotes
(a) = 0,01m
z: espesor de los barrotes =
0,05m
h: altura sumergida de los
barrotes = 0,52m
( + ) = (2
2 + 1 ) = 0,66
4 (
2 +
1 ) =
54 (
22 +
152 ) = 1,27
De la tabla se obtiene K3 = 0,78, por tanto la prdida de carga
ser:
2,04 1 0,78 0,62
2= 0,03
Esta prdida de carga se ha obtenido imponiendo una velocidad de
aproximacin a la
reja de 0,60 m/s. Por tanto, la seccin mojada real tendr una
anchura de 0,52 m y un
calado de
0,55 m (0,52 + 0,03 m). Verificamos la velocidad de
aproximacin:
=
=
0,165
0,524 0,554= 0,57 /
Valor que resulta vlido por pertenecer al intervalo 0,30 - 0,60
m/s.
Finalmente, calculamos la anchura del canal en la seccin donde
se encuentran
dispuestas las rejillas:
=0,165
1 0,554(
1 + 2
2) + 0,1 = 0,547
Se ha adoptado un valor de C = 0,10 ya que, aunque la rejilla es
propiamente de tipo
medio (1,5 5 cm) se encuentra ms cerca de la tipologa fina, a la
hora de asignar un
valor al coeficiente de seguridad C.
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0,554 m
0,547 m
3.3.2. TAMIZADO
Los tamices, al igual que los sistemas de rejas, son un mtodo de
eliminacin de
materiales slidos mediante la colocacin de un sistema
discontinuo donde las
discontinuidades en vez de ser longitudinales (espacio entre
rejas) suelen ser
bidimensionales mediante perforaciones efectuadas en una plancha
o una malla
trenzada y de luz inferior a 1,5 cm, normalmente comprendida
entre 0,15 y 0,60 cm.
Los tamices suelen dividirse en estticos, rotativos y
automticos.
En esta EDAR dispondremos de una lnea de tamiz rotativo, serie
2, modelo RMS 610.
El tambor rotativo es una mquina destinada a la filtracin o
tamizado de lquidos en
general, con luces de cortes de 0,10 a 3 mm en las ejecuciones
estndar, con el objeto
de realizar una separacin slido-lquido. Por su concepcin se
trata de un dispositivo
de funcionamiento autolimpiante, capaz de operar durante largos
periodos de tiempo
sin necesidad de atencin. Los datos tcnicos se pueden ver en la
siguiente tabla:
Tambin habr una lnea auxiliar equipada con tamices estticos de
limpieza manual
cuya funcin es actuar como sistema de desbaste de emergencia
cuando la lnea
principal se obture, deba ser parada por avera o labores de
mantenimiento. El tamiz
dispondr de un contenedor de 1m3 para depositar los RSU s.
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3.4. DESARENADOR-DESENGRASADOR
El desarenado tiene por objeto eliminar las materias pesadas de
granulometra
superior a 200 micras, con el fin de evitar que se produzcan
sedimentos en los canales
y conducciones, para proteger los aparatos contra la abrasin, y
para evitar
sobrecargas en las fases de tratamiento siguientes.
El objetivo de la operacin de desengrasado es eliminar las
grasas, aceites, espumas y
dems materias flotantes ms ligeras que el agua, que de otra
forma podran
distorsionar los procesos de tratamiento posteriores. Se realiza
mediante insuflacin
de aire, para desemulsionar las grasas y conseguir una mejor
flotacin de estas.
Las dos operaciones se realizan de forma combinada, de forma que
el desengrasado se
lleva a cabo en el mismo recinto del desarenador aireado. Este
tiene un diseo
trapezoidal, con un canal en el fondo donde se acumulan las
arenas. Unas pantallas
deflectoras longitudinales separan la zona de aireacin de la
zona tranquila. En la zona
de aireacin el agua sigue un flujo helicoidal controlado por los
difusores de aire. En la
zona tranquila las grasas salen a la superficie despus de
desemulsionar, de donde son
barridas. Para la extraccin de las arenas se emplean bombas
especiales incorporadas
a un puente de instalacin automtica. La succin de la arena es
continua a medida
que avanza el puente.
DIMENSIONAMIENTO DESARENADOR
Partimos de los siguientes datos:
Q= 0,165 m3/s
Dimetro partcula = 0,3 mm = 0,03 cm
Con el dimetro de la partcula entramos en la siguiente tabla
(Manual de depuracin
URALITA) para obtener las diferentes velocidades de sedimentacin
y de arrastre:
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Mirando en la tabla y sabiendo que d=0,03 cm obtenemos:
Vc = 0,04 m/s
Vc= 0,03 m/s
Vh = 0,32 m/s
A partir de estos datos podemos calcular la seccin horizontal y
transversal:
=
=
0,165
0,04= 4,125 2
=
=
0,165
0,32= 0,516 2
Calculamos las dimensiones de la seccin transversal (o vertical)
considerando que los
desarenadores normalmente son rectangulares (a = base, h =
altura):
=
Las dimensiones de la seccin transversal deben guardar una
relacin con el fin de que
se puedan formar lneas de corriente: 1
-
11
Este tiempo de retencin es muy escaso, por lo que vamos a
imponer en nuestro
diseo un tiempo de retencin mnimo de 2 minutos:
= = 0,165 120 = 19,8 3
Modificamos las dimensiones de la seccin transversal con el fin
de no tener un
desarenador excesivamente largo. Multiplicando las dimensiones
transversales por dos
(a = 2,488m; h = 0,83m) obtenemos:
=19,8
2,488 0,83= 9,58
Como la longitud todava resulta excesiva, multiplicamos las
dimensiones transversales
por tres (a = 3,732m; h = 1,245m) obtenemos:
=19,8
3,732 1,245= 4,26
Este valor ya es aceptable, por lo que las dimensiones del
desarenador seran las
siguientes:
Longitud (L): 4,26 m
Anchura (a): 3,732 m
Altura (h): 1,245 m
4. CLCULO TRATAMIENTO PRIMARIO
Una vez ha pasado el agua residual por el pretratamiento, donde
se han eliminado los
slidos ms gruesos, slidos finos hasta las 200 micras, arenas y
grasas, el siguiente
proceso de depuracin es el tratamiento primario.
El objetivo fundamental de este proceso es continuar eliminando
sustancias insolubles
(slidos en suspensin) por mtodos puramente fsicos, es decir por
accin de la fuerza
de la gravedad.
4.1. DECANTADOR PRIMARIO
Proceso en el cual se elimina un 65% de los slidos en suspensin
del agua residual de
entrada. Dado que en la composicin de dichos slidos hay materia
orgnica, su
eliminacin lleva asociada una reduccin de la DBO5 de entrada de
aproximadamente
el 35%.
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Los parmetros de diseo son: la velocidad ascensional, el tiempo
de retencin y las
relaciones dimensionales.
Velocidad ascensional ( =
)
Se calcula la superficie horizontal necesaria para Qmedio y Qmax
para unos
decantadores circulares. Escogemos como velocidad ascensional el
valor de
Vasc= 1,5 m/h para Qmedio y Vasc= 2,5 m/h para Qmax, se observan
los datos
en la siguiente tabla.
=
()=
408
2,5= 163,2 2
=
()=
170
1,5= 113,33 2
Por tanto, la superficie ha de ser mayor o igual que 163,2 m, se
selecciona la
superficie para Qmax ya que es ms restrictiva.
Tiempo de retencin ( =
)
El tiempo de retencin viene dado en la tabla, tr= 1,3 h para
Qmax y tr= 2 h
para Qmedio. Se calcula el volumen para Qmax y para Qmedio a
partir de la
frmula.
-
13
= () = 408 1,3 = 530,4 3
= () = 170 2 = 340 3
Por tanto, el volumen ha de ser mayor o igual que 530,4 m, se
selecciona el
volumen para Qmax ya que es ms restrictivo.
Relaciones dimensionales
- Superficie unitaria: = 2
- Radio adoptado: =
=
163,2
= 7,21
- Altura recta en vertedero: =
=
530,4
163,2= 3,25
Como se puede observar en la siguiente tabla, la altura mxima es
de 3 m, por
lo tanto los resultados no son vlidos. Se fija la altura h=3m y
se calculan de
nuevo la superficie y el radio:
=
=
530,4
3= 176,8 2
=
=
176,8
= 7,5
- Reclculo de la velocidad ascensional
() =
=
408
176,8= 2,3
() =
=
170
176,8= 0,96
Zona de entrada
- La solera tiene una pendiente del 3%:
= 3 + 0,03 7,5 = 3,23
- Altura sumergida en chapa reflectora: 1
= 0,4; 1 = 3,23 0,4 = 1,29
- Dimetro de chapa reflectora: 1
= 0,1; 1 = 0,1 2 7,5 = 1,5
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Vertedero de salida
- Longitud del vertedero:
= 2 = 2 7,5 = 47,12
- Caudal vertido por metro lineal a Qmax:
() =
2=
408
47,12= 8,66
3
- Caudal vertido por metro lineal a Qmedio:
() =
2=
170
47,12= 3,61
3
Produccin de fangos
El rendimiento de eliminacin de slidos suspendidos es del 55%,
conocida la
carga de slidos suspendidos totales calculada en el apartado, la
cantidad de
fangos producidos ser
1() = 0,55 578,75 = 318,31
Poceta de fangos
- El peso especfico del fango es de 1 gr/cm
- El tiempo de retencin en la poceta es de 6 h
= 318,1
1000
1
3
1
1 3
1000000 3= 0,318
= =0,318 3
24 6 = 0,08 3
