Planta ex,Perimental de

,

CARRION DE LOS CESPEDES ~ Nuevas experiencias

,

,

,

PLANTA EXPER IMENTAL DE CARRIÓN DE lOS CESPEDES Nuevas experiencias

Sevilla, 2000

Pl anta experimental de

CARRIÓN DE LOS CÉSPEDES Nuevas experiencias

Consejería de Obras Públicas y Transportes Dirección General de Obras H idráu licas

1IC.RI«000000IO

Deseamos agradecer a las casas comeftlales que a con1.nJaoC.lÓn se relaoC.JO. nan su colaboraclÓ/l con el a¡¡orte gratUito de equIpos y productos, lo que unido al trabajo diana en la Planta Expenmental. ha dado como resultado UIIOS estudiOs que SIl1 dllda benefrClarán al futuro de la depuracIÓn de aguas reSIduales urbanas.

"" System """"" Fllter Me!Ílam

,..,

Contacto( B~6glCo Rotatrvo Turbo-dlSC Elecnor Sistemas EcológICos Lecho bacteriano Depumaster Lecho HUldllado Sistema combinado lodos activos . lecho fijo Slahlermatlc

Inferlosa lu~e-nac

Turpul

~"" Turbas AQuatal T !Talco) Subproductos agricolas

PlANTA Expenmental de Carrión de los Céspedes: Nuevas experiencias / Consejería de Obras Publicas y Transportes. Dirección General de Obras Hidráulicas. - Sevilla: Consejería de Obras Públicas 'J Transportes. 2000 52 p.: a.col.: 30 cm

1. Andalucia. Junta. 11. Andalucia. Drrección General de Obras Hidráulicas. l. Depuradoras de Agua· CarriÓll de los Céspedes (SeVIlla)

--"

CllJNTA DE ANOALociA. Conseteria de Obm PUblicas y TratlSl)Ol'tes

""""

Secretaria General de f'IaOOlCaoC.lÓn. I>eoartamento de PubllCaclOl'les H' ClIlGlSI'IO

JoIOII',(IH-12-2000

or:sulo'~

OragriJIN

fO!IMCNCI.

Centro GráfICO

_SIOH' U

CII~~d~!i ·NY IWI I

1J.~lfiID~I' $

Dado que las dos lagunas anaerobias mantuvieron durante el estudiO las mismas condiciones de trabajo, esta forma de operar permitía disponer de una laguna testigo (laguna anaerobia 1) con la que poder comparar los efectos que la adiCión del activador originase. Además, se evitaba en esta primera etapa, sin disponer aun de un buen conoCimiento del producto a ensayar, la dispersión de una variada gama de bacterias por todo el conjunto dellagunaje (etapas anaerobia, facultativa y de maduración). - Finalizada la primera etapa del estudio se procedió a la adición del producto en la otra laguna anaerobia (laguna anaerobia 1), que alimentaba el resto dellagunaJe. Ensayo I Las experiencias comenzaron con la adiCión de un litro de producto en la laguna anaero· bia 11. A la semana siguiente esta dosis se incrementó a tres litros y a partir de ese momento se continuó con adiciones semanales de un litro. La cantidad total añadida del activador, durante las seis semanas de duración del estudio, se elevó a ocho litros.

Los parámetros operativos de ambas lagunas anaerobias en el transcurso de los ensayos fueron los siguientes: Caracteristicas operativas de las la gunas anaerobias Lagunas anaerobias I y 11 Caudal influente (m 3/dl Carga volumétrica (g DBO¡ m3 .d)

35 295

TRH (días)

2,1

Ensayo 11

En vista de los resultados obtenidos en el Ensayo 1, y con objeto de determinar SI el operar con tiempos de residencia hidráulica más elevados conducía a mejoras significativas en el comportamiento del producto, se inició un nuevo ensayo, pero en esta ocasión la adición del activador se realizó en la laguna anaerobia 1, ubicada en cabecera dellagunaje. Ello permitia que las bacterias del inóculo que escapaban de la etapa anaerobia pasasen a la fase facultativa (30 días de tiempo de retención) y a las Lagunas de MaduraCión I (5,6 días de tiempo de retención). Por tanto . el tiempo total de residenCia se elevaba de los 2,1 días con los que se realizó el primer ensayo a 37,7 días. El ensayo se inició con una dosis de choque de 11.7 litros de producto y semanalmente se añadían 3,9 litros, durante las seis semanas de duración del estudiO.

29

Inta

aeloa

4

De

.ol..l...r.tlP~d8..\ ·Nue~ls

.xjI.JI,neil'

Resultados Ensayo I

La tabla adJunta recoge los resultados de los análisis semanales efectuados a los efluentes de ambas lagunas anaerobias: Evolución de las características del efluente de la laguna anaerobia 11 Antes de la adición Sólidos Suspensión (mg/l) 126

OBO, lmg/l) DQO Img/l)

291 563

3().()4-97 106 405 646

06-05-97 14-0597 130 377 620

124 369 625

21-05-97

Media tras la adición

134 347 550

124 375 610

Evolución de las caracteristicas del efluente de la laguna anaerobia I

Sólidos Suspensión Img¡1)

OBO, lmg/ll OQO Img/l)

Antes inicio estudio

3()'()4-97

06-0597

14-0597

21-0597

Media periodo estudio

162 312 667

108 349 684

151 375 690

140 406 680

142 399 620

135 382 669

Ensayo 11 Evolución de las caracteristicas del efluente de la laguna anaerobia I Antes de la adICión

12-06-97

17-0697

27-0697

12-07-97

Media periodo estudio

129 486 640

221 462 640

213 416 680

201 402 635

191 440 644

04-0697 Sólidos Suspensión Img/l)

OBO, lmg/l) OQOlmg/l)

30

186 361 620

l' inla ["PI

'lit!.

la

~~

Ca

Evolución de las características del efluente de la laguna facultati va Antes de la adición

12.Q6-97

17.Q6-97

27.Q6-97

12.Q7-97

Media periodo estudio

206 133 239

147 173 310

248 120 450

195 lB6 317

199 153 329

04-06-97 Sólidos Suspensión Img¡1)

OBO, lmg/1) OQO Img/1)

112 187 335

Evolución de las características del efluente de la laguna de maduración I

• Antes de la adición

12.Q6-97

17.Q6-97

27.Q6-97

12.Q7-97

Media periodo estudio

72

79 43 170

64

78 80 211

73 64 188

04-06-97 Sólidos Suspensión Img¡1)

OBO, lmg/1) OQO Img/1)

118 64 170

56 155

77

215

Se observa que:

Ensayo' - A la semana de adición del producto se produjo un empeoramiento momentáneo de la calidad del efluente de la laguna sometida a estudio. - Comparando los valores medios de los análisis efectuados semanalmente a los efluentes de ambas lagunas, se constata que la adición del activador bacteriano no produjo mejoras significativas en los rendimientos de depuración con relación a la laguna Que operó sin adición alguna, trabajando ambas lagunas bajo las mismas condiciones operativas.

Ensayo 11 - La adición del activador bacteriano en la laguna anaerobia situada en cabecera del SIStema de lagunaje no supuso mejoras significativas en las reducción de materia orgáni· ca en las tres etapas que componen este sistema (anaerobia, facultativa y madura· ción), transcurrido un tiempo similar al de retención total del sistema global. Se está a la espera de realizar una nueva experiencia modificando las dosIs de producto añadido.

31

~A~

_________________________________

Producto: TURBAS Objetivo

Evaluación de turbas de diferentes características para su empleo en el tratamiento de aguas residuales urbanas. Inicio del estudio: 1996

Descripción del producto los productos ensayados han Sido dos tipos de turbas diferentes; la conocida comercialmente como TI 00, que es la más utilizada en depuración de aguas residuales y la denominada TF20. recomendada especialmente para el tratamiento de caudales muy variables en elllempo.

Las caracterishcas fisicoQuimlcas de ambos tipos de turbas se muestran en tablas adjun-

tas. Metodologia

IniCialmente (ensayos 1, 2 Y 3), se procedió al estudio de los tipos de turba mencionados (TI 00 y TF201 en unidades de filtración a escala reducida. Estas unidades están constituidas por depósitos cilíndricos de 1 m de diámetro y 0,50 m de altura. En el fondo de estos depósitos sendas capas de arena y gravilla sirven de drenaje de las aguas filtradas. Sobre la capa de arena se añade el material a ensayar hasta alcanzar un espesor de 40 cm.

32

P a..lUl

E."D~

Las unidades se alimentaron de forma discontinua (en 1O horas se mtroducia el total de la alimentación diaria) con agua residual tamizada (1 mm de paso) y desengrasada. En cada ensayo se determinó la duración de los ciclos operativos (tiempo que tardaban los filtros en colmatarse) y los rendimientos medios alcanzados en eliminación de sólidos en suspensión, 0805' OQO, amoniaco y fosfatos. Caracteristicas fisicoquimicas de la turba noo Conductividad hidráulica Superficie especifica Densidad aparente Espacio poroso total Capacidad de retención de agua Contenido en fibras Capacidad de intercambio catiónico

HP Conductividad eléctrica Materia orgánica Cenizas Carbono orgánico Extracto humico total Ácidos húmicas Ácidos fUlvicos Nitrógeno total Relación CIN FÓsforo Polasio Calcio Hierro soluble

21 Vm 2 .h > 300 m2 /g 0,084 g/cm1 94,6 % en volumen 669 g/lOO g S.m.S.

11 210 7,5 4,8 55 45 34,6 23,2 16,9 6,3 1.4 21,6 0,4 75 375 0,15.0,20

%S.m.S. meq/loo g S.m.S dS/cm

%S.m.S. % s.m.s. % s.m.s. % S.m.S % s.m.s. "S.m.S.

%s.m.s. mg¡1 mg¡1 mg¡1 mg¡1

Nota: s.m.s. " sotwe materia seca

33

P .).

LI

f",,~

__

..::a.J..lLL _..t..l ~ I~~ _ ·Nu'W IS

'Xp.ri'DCill

Caracteristicas fisicoquimicas de la turba TF 20 Conductividad hidraullca Superficie especifica Densidad aparente EspacIo poroso total Capacidad de retención de agua Contenido en fibras Capacidad de intercambio cabónlCO

HP Conductividad eléctrica Materia organica Cenizas Carbono ()(ganico Extracto húmico total Acidos húmicos Acidos fúlvicos Nitrógeno total Relación C;N Fósforo Potasio Calcio Magnesio Nota: s,m,s,_ sobre

55 Vm 2.h :> 300 m2 /g 0,078 g/cm) 95,5 % en volumen

683 g/lOO g s.m.s. 37 % s. m.S. 190 meq/100 g S.m.s

6,5 4,8 70 30 23,2 23,2 16,9 6,3

dS/cm % s.m.s. % s.m.S. % s.m.s. %s.m.s % s.m.S. % s.m.s. 1.4 % S.m.s.

27,6 0,4 mg/l

75 mg/l 375 mg/l 166 mg/l

malerla seca

Postenormente, y a la vista de los resultados obtenidos en esta primera etapa, la firma comercial remitiÓ a la Planta Experimental 30 m3 de turba Que se dispusieron en Jos dos filtros de 25 m2 de superfiCie próximos al tamiz, y a los que previamente se les extrajo la turba antigua.

noo,

Estos dos filtros se ahmentaron de forma continua con agua reSidual tamizada y desengrasada (Ensayos 4 y 5). Resultados Los resultados mediOS obtemdos en los distintos ensayos realizados han sido los siguientes: Ensayo I Filtro en operación: módulo de 1 m2 de superficie. Turba tipo: TF20. Caudal mediO de alimentaCión: 0,6 m3/ d (25 Vm 2.h).

34

Influente: agua residual tamizada (1 mm) y desengrasada. Régimen de alimentación: en discontinuo. Duración media de los ciclos: 20 días.

Sólidos en suspensión (mg¡1) D805 (mg¡1)

OQOlmg/l) Amoniaco (mg/l) Fosfatos (mg¡1)

A.R.U. 410 445 830 82 37

Efluente

135 134 274 60 34

Rendimiento (%)

67 70 67 27 9

Ensayo " Filtro en operación: módulo de 1 m2 de superficie. Turba tipo: Caudal medio de alimentación: 0,6 m3/ d (25 Ifm 2.h). Influente: agua residual tamizada (1 mm) y desengrasada. Régimen de alimentación: en discontinuo. Duración media de los ciclos: 19 dias.

noo.

Sólidos en suspensión (mg¡1)

080, lmg/l) OQOlmg/l) Amoniaco (mg¡11 Fosfatos (mg¡11

A.R.U. 142 168 255 43 14

Efluente

7 14 26 13 6

Rendimiento (%)

95 92 90 70 57

Las lluvias registradas durante la realización de este ensayo provocaron la dilución de las aguas residuales influentes y este fenómeno es la principal causa de la prolongación del ciclo operativo.

Ensayo

m

Filtro en operación: módulo de 1 m2 de superficie. Turba tipo: Caudal mediO de alimentación: 0,6 m3/ d (25 Ifm 2.h). Influente: agua residual tamizada (1 mm) y desengrasada. Régimen de alimentación: en discontinuo. Duración media de los ciclos: 10 días.

noo.

35

PI'

ta

1.~.

¡mi

la

~

:le J.4r

Sólrdos en suspensión (mg¡1)

OBO, lmg/lJ OQOlmg/l1 Amoniaco fmg¡1) Fosfatos (mg¡1)

dE 1-0...4 CU,P,411 ·Nuav.1 Illp.riIDci.1i

A.R.U.

Efluente

355 438 798 79 37

36 61 176 34 22

Rendimiento (%)

90 86 78 57 40

A la vista de los resultados obtenidos, se decidió continuar los ensayos tan sólo con la turba TI 00 en dos de las unidades de filtración de 25 m2 existentes en la Planta Experimental, alcanzimdose los siguientes resultados medios: Ensayo IV

Filtros en operación: módulos de 25 m2 de superficie. Caudal mediO de alimentación: 15 m3/ d (25 lfm 2.h). Influente: agua residual tamizada (l mm) y desengrasada. Régimen de alimentación: en continuo. Duración media de los Ciclos: 10 dias.

Sóhdos en suspensión (mg/ll

OBO, lmg/l1 OQOlmg/l1 Amoniaco (rng¡1) Fosfatos (mg¡1)

A.R.U.

Efluente

488 602 1.013

73

109

45

72

182 44 30

Rendimiento (%)

85 88 82 60 33

Ensayo V

En esta etapa se modificó el modo operativo. Se comenzaba a ahmentar uno de los dos filtros de turba y en el momento Que se producia la inundaCión del mismo (2-3 dias) se detenia la ahmentación y se alimentaba el segundo filtro. De Igual forma, al colmatarse éste se volvia a alimentar el primero, sobre el Que no se había realizado mnguna operación de regeneracIón. La alternancia se continuaba hasta la colmatación de ambos filtros. Filtros en operación: módulos de 25 m2 de superficie. Caudal mediO de alimentación: 15 m3/ d (25 lfm2 .h), Influente: agua reSidual tamizada (l mm) y desengrasada. Régimen de alimentación: en continuo. DuraCión media lotal de los Ciclos: 12 dias.

36

Pla

u

l~"tl

,IIe

\>1

de

~

A.R.U. Sólidos en suspensión (mg¡1) 0805 (mgll)

OOOlmg/11 Amoniaco (mgll) Fosfatos (mg/l)

511 661 1.139 121 47

•

t

~

Efluente

31 86 159 22 33

Je

'NU IYII

. . . p er l t IlCIII

RendImIento (% )

94 87 86 82 30

Se observa, Que alternando los lechos, con Objeto de evitar operar con los filtros inundados, se alargan ligeramente los ciclos y mejora la eliminación de sólidos en suspensIón y de amoniaco, permaneciendo los demás rendimientos similares. Como contrapartida. esta forma operativa exige un mayor control al tener Que proceder con mas frecuencia a la alternancia del lecho en operación.

37

AD.UAIAI T lTAI COI

Produ cto: AQUATAL T (TALCO) Objetivo

Estudio sobre la mejora que supone la adición de talco en el funcionamiento de la etapa de decantación de los procesos de depuración biológicos. Inicio del estudio : 1997 Descripció n del producto

AQUATAl T es una mezcla de talco y clorita, no abrasiva, insoluble y Químicamente inerte. El talco es un silicato de magnesio hidratado y la clorita un silicato doble de magnesio y aluminiO hidratado. Las características fisicoquimicas del AQUATAL T se muestran en la tabla adjunta. Ca racterísticas fisicoquimicas del AQUATAL T

Densidad real Dureza IMohsl Superficie especifica Humedad Abrasividad Pérdida de peso a 1.050 ce Pérdida de peso a 700 oC Pérdida de peso a 500 oC SI02 MgO

AlZ03 CaO Polisilicatos naturales Dolomita

2,8

3,4 m2Jg max.0,5 % 6,7 rng/cm 2 9,4 % 5,6 % 0, 1 % 48 % 31 %

10 1,3 97 3

% % % %

los pohslhcatos de AQUATAL T no producen un detrimento del valor de los lodos.

Metodologia los ensayos se llevaron a cabo en una unidad de depuración biológica Que funciona bajo el concepto de ~a l reaclón diagonar y que consta de un tanque de aireación circular de hormigón armado, de diámetro interior 5,3 m y altura total 3,9 m (3,5 m de altura de agua). En su parte central. la unidad está dotada de un clarificador troncocónico, de diá· metro 2,3 m en su parte superior. En la cámara de aireación, un agitador mantiene elli·

38

cor de mezcla en circulación, lo Que permite que en los momentos de anoxia, en los que no se introduce aire al reactor, los lodos no decanten. Este agitador aumenta, Igualmente, el rendimiento de la introducción de aire mediante difusores en el proce so de "aIreación diagonal" al lograr Que las burbujas de aire no asciendan verticalmente sino en diagonal con lo Que se incremente el tiempo de contacto aire-agua y con ello la transferencia de oxígeno a la masa líquida. Tras un período determinado de permanencia en la camara de aireación, el licor mezcla accede al clarificador a traves de una condUCCión, que atravesando la pared del clarificador vierte en el centro del mismo, donde se ubica una campana cilíndrica tranquilizadora, Que facilita la decantación de los fangos. Los fangos decantados se recirculan, mediante una bomba "air lift", al tanque de aireaCión para mantener en ella adecuada concentración de biomasa. El exceso de fangos se purga haciendo uso de la misma bomba de recirculación mediante la correspondiente maniobra sobre las valvulas del by·pass existentes. El agua clarificada sale del sistema por un aliviadero circular protegido por un deflector, Que evita la salida de flotantes. Estos flotantes son recogidos mediante succión y reconducidos al tanque de aireación. A la salida del sistema se instala un medidor de caudal electromagnetico para la determinación del volumen tratado de A.R.U. Para un mejor control de la instalación, y dadas las caracterísllcas expenmentales de la misma, la unidad esta dotada de sondas de oxígeno disuelto y potencial redox, que permiten automatizar los períodos de nitrificación-desnitrificación.

39

En los estudios llevados a cabo se distinguen cinco periodos diferenciados: Periodo 1: se procedió al incremento progresivo del caudal de alimentación al siste ma , pasando de 35 m3/d a 50 m3/d con objeto de desestabilizarlo y empeo rar el funcionamiento de la etapa de decantación. Periodo 11: se añade una cantidad inicial de talco de 275 kg (a razón de 1 kg de talco/kg de SSlM ) y a partir de ese momento se procede a la adición diaria de talco a razón de 12,5 kg/d .

Periodo 111: se suspende la adición de talco y se procede a incrementar las purgas de Iodos con objeto de bajar la concentración de sólidos en suspensión en el licor de mezcla de 11 g/I a 7,5 g/I. Periodo IV: segunda adición de talco, en igual dosificación Que en la etapa 11. Periodo V: se suspende definitivamente la adición de talco. Resultados En la tabla adjunta se recogen para las distintas etapas descritas los valores medios de: los SSLM, los SS volatiles, el volumen decantado a los 30 minutos y el indice volumétrico de lodos ISVI). Características de las distintas etapas del estudio

SSLM

19J11 Etapa I Etapa 11 Elilpa 111 Elapa IV ElaPil V

4,1 10,2 8,4 7,2 4,8

Caracleristicas de los lodos activos SS Volátiles Vol. Decant. en 30 mino (cm 3¡1) 19J1)

2,8 4,0 3,6 3,5 2,8

580 662 825 747 916

S~

141 65 98 104 198

Se observa como la adición de talco en la etapa 11 consigue la reducción del SVI, Que baja de 141 a 65. En la etapa 111, al dejar de añadir talco el SVl se va incrementando rapidamente, y tras una nueva adición de talco se consigue estabilizar el SVI en torno a 100 cm 3/g. Por último, tras detener definitivamente la adición de talco el SVI se vuelve a incrementar notablemente hasta alcanzar valores próximos a 200 cm 3/ g. Con relaCión al caudal de aguas residuales , la dosificación de talco en las etapas JI y IV se mantuvo en torno a 0,25 kg/m3 de agua residual/dia.

40

SUBPRODUCTOS VEGETAl ES

Producto: SUBPRODUCTOS VEGETALES (CORTEZA DE PINO Y GRANILLA DE UVA) Objetivo

Estudiar el comportamiento de subproductos vegetales como sustratos filtrantes para la depuración de aguas residuales urbanas. Inicio del estudio: 1998 Descripción del producto

los productos ensayados han sido: corteza de pino molida en calibre fino, corteza de pino molida en calibre medio y una mezcla comercial compuesta de corteza de pino en ca· libre fino (60 %), corteza de pino en calibre medio (20 %) Ygranilla de uva (20 %). Metodología

Los ensayos se han realizado en tres depósitos cilíndricos iguales, de 1 m de diametro y 0,50 m de altura. En el fondo de estos depósitos sendas capas de arena y graVilla sirven de drenaje de las aguas filtradas. Sobre estas capas se añade el material a ensayar hasta alcanzar un espesor de 40 cm. Las tres unidades se han alimentado de forma discontinua con 600 litros de agua residual al día (25Ifm 2.hl, Que previamente se sometía a tamizado (mediante tamiz autollmpiante de 1 mm de paso) y desengrasado estático.

41

En cada ensayo se determinó la duración de los ciclos operativos (tiempo que tarda el filtro en colmatarsel y los rendimientos medios que se alcanzan en eliminación de sólidos en suspensión, D80 5, DQO, amoniaco y fosfatos . Resultados la siguiente tabla compara los resultados obtenidos en las tres muestras ensayadas con los resultados medios que se logran cuando se emplea turba negra como elemento filtrante. Comparación del comportamiento de los productos ensayados frente a la turba

Duración ciclo (d) % eliminación S.S. % eliminación 0805 % eliminación OQO % eliminaCión NH4+ % eliminación P0 4 3-

Pino fino

Pino medio

Pino+granilla

Turba

3-4 88 68

4·5 82 63 65 29 22

3-4 85 64 66 40 30

12·15 8Q.90 89