09/05/2011 La depuración en pequeños núcleos, situación y alternativas. Depuración de aguas residuales en pequeños núcleos. Diseño y explotación Málaga, 18, 19 y 20 de Mayo de 2011 Ramón Collado Lara Profesor Titular de Tecnologías del Medio Ambiente Los 4 rangos en la depuración de aguas residuales • Saneamiento individual <= 50 habitantes • Depuración en pequeñas núcleos<= 2000 - 10000 habitantes • Depuración en medianos núcleos: 10000 - 50000 habitantes • Depuración en grandes núcleos >= 50000 habitantes 1 09/05/2011 INTRODUCCION A LA DEPURACION DE LAS AGUAS RESIDUALES EN PEQUEÑOS NUCLEOS. SITUACION ACTUAL Y ALTERNATIVAS. Distribución de la población según tamaño de los núcleos. Municipios, (hab.) % Municipios Hab./Municipio % Población < 1.000 60% 374 6% 1.000 – 10.000 34.6% 3.088 27% 10.000 - 100.000 5% 12.411 29% > 100.000 0.4% 354.632 36% Tabla1. Distribución de municipios en función del nº de habitantes. (Bolea, 1987). 2 09/05/2011 Distribución de la población según tamaño de los núcleos. Municipios, (hab.) % Municipios Hab./Municipio % Población < 1.000 60% 308 3.2% 1.000 – 10.000 30.8% 3.367 17.9% 10.000 - 100.000 8.5% 26.664 39.1% > 100.000 0.7% 302.026 39.8% Tabla1. Distribución de municipios en función del nº de habitantes. ( 2010.) DEPURACION DE LAS AGUAS RESIDUALES EN ESPAÑA. Municipios inferiores a 10000 hab. Municipios superiores a 10000 hab. 15% con EDAR con 1º 33% sin EDAR 52% 85% sin EDAR 15% con EDAR Fig. 1. Situación de la depuración de las aguas residuales. (Cagigas, 1992.) 3 09/05/2011 Carga contamiante conforme a la Directiva en el 2000. 22% (15.613.482 h.e.) (40.831.575 h.e.) 59% 19% (40.831.575 h.e.) Conforme En construcción No conforme Figura 2. Grado de conformidad con la Directiva en España a 31 de Diciembre de 2000 (2002, Ministerio de Fomento). Nº de EDARs en servicio en el 2000. (171EDARs) 9% (124 EDARs) 13% Primario 78% (1031 EDARs) Secundario Más riguroso Figura 3. Número de EDARs en funcionamiento en España a 31 de Diciembre de 2000 (2002, Ministerio de Fomento). 4 09/05/2011 Situación actual 2010. (no hay datos publicados) • Depuración en medianos y grandes núcleos: (Prácticamente resuelta en su totalidad) • Depuración en pequeños núcleos: (>40 % pendiente) • Saneamiento individual: (muy deficitario) Costos de la EDAR por habitante. 2008. 1600 Euros /habitante 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 Número de habitantes Figura 4. Costos de construcción EDAR, (Cedex, 2008). 5 09/05/2011 TRATAMIENTO MINIMO EXIGIDO VERTIDO EN AGUAS COSTERAS TAMAÑO AGLOMERACION 0 – 10.000 h-e ZONA MENOS SENSIBLE T.A ZONA NORMAL ZONA SENSIBLE T.A T.A 10.000-150.000 h-e T. 1º T.2º T.3º >150.000 h-e. T.2º (ó T.1º) T.2º T.3º VERTIDO EN AGUAS DULCES Y ESTUARIOS TAMAÑO AGLOMERACION ZONA MENOS SENSIBLE ZONA NORMAL ZONA NORMAL ALTA MONTAÑA ZONA SENSIBLE 0 –2.000 h-e T.A T.A T.A T.A 2.000-10.000 h.e T. 1º T.2º T.2º (-) T.2º > 10.000 h-e T.2º T.2º T.2º (-) T.3º T.A: Tratamiento adecuado: Tratamiento tal que se cumplan los objetivos de calidad de las aguas receptoras. T.1º: Tratamiento primario: DBO5 > 20% ; SS> 50%. T.2º : DBO5> 70-90% ; DQO > 75%; SS > 90% Tabla 2. Tratamientos exigidos en función de la población y zona de vertido, según la Directiva: 91/271/CEE, (CEE, 1991). PLAZOS ESTABLECIDOS PARA EL ALCANTARILLADO Y LA DEPURACION DE LAS A.R. URBANAS. 12/1.998 12/2.000 12/2.005 > 10.000 h-e. en zonas sensibles > 10.000 h-e. en zonas normales y menos sensibles > 2.000 h-e. en todas las zonas T.1º o T.2º > 15.000 h-e. en zonas menos sensibles > 10.000 h-e. en zonas menos sensibles T.2º > 15.000 h-e. en zonas normales > 2.000 h-e en zonas normales y sensibles Alcantarillado T.3º >10.000 h-e. en zonas sensibles Tabla 3. Plazos establecidos exigidos en función de la población y zona de vertido, según la Directiva: 91/271/CEE, (CEE, 1991). 6 09/05/2011 Características del caudal en pequeños núcleos Figura 5. Coeficiente punta, (Collado, 1999). Características de la contaminación en pequeños núcleos Carga unitaria Concentración Dotación 150 (+/–) 50 l/hab.d DQO 75 – 80 gr/hab.d 700 (+/–) 100 mg/l DBO5 30 – 35 “ 300(+/–) 65 “ SS 25– 30 “ 250(+/–) 30 “ Nt 8– 9 “ 80(+/–) 20 “ Pt 3.5– 4 “ 35 “ Tabla 4. Contaminación en pequeños núcleos, (Collado, 1991). 7 09/05/2011 ALTERNATIVAS VIABLES EN PEQUEÑOS NUCLEOS. Tratamientos Primarios Fosa Séptica Tanque Imhoff Laguna Anaerobia Reactor UASB Decantación Primaria Tratamientos Terciarios Aplicación Superficial Aplicación Superficial Humedal Desinfección Laguna Maduración UV ALTERNATIVA Tratamientos Secundarios Aplicación Subsuperficial Zanjas Filtrantes Lechos Filtrantes Pozos Filtrantes Filtros Intermitentes de Arena Lechos de Turba Aplicación Superficial Riego (Filtro verde) Lagunaje Facultativo Aireado Humedal Subsuperficial Superficial Biopelícula Lechos Bacterianos Biorrotores Fangos Activos Aireación Prolongada Canales de Oxidación POBLACION EQUIVALENTE (hab.) 100 200 500 1000 2000 5000 10000 >10000 FOSA SEPTICA +++ ++ + TANQUE IMHOFF +++ +++ ++ + ZANJA FILTRANTE +++ +++ +++ ++ ++ + LECHO FILTRANTE +++ +++ +++ ++ ++ + FILTRO DE ARENA +++ +++ +++ ++ + LECHO DE TURBA ++ +++ +++ +++ +++ ++ POZO FILTRANTE +++ +++ +++ ++ ++ + FILTRO VERDE + ++ +++ +++ +++ ++ HUMEDAL + ++ +++ +++ +++ ++ FILTRACION RAPIDA + ++ +++ +++ +++ ++ ESC. SUPERFICIAL ++ +++ +++ +++ ++ + LAG. AIREADA + ++ +++ +++ LAG. AEROBIA + + ++ +++ +++ +++ LAG. FACULTATIVA + ++ +++ +++ +++ +++ LAG. ANAEROBIA ++ ++ +++ +++ +++ +++ LAG. ANAE.MODIFICADA ++ ++ +++ LECHO BACTERIANO + ++ +++ +++ ++ ++ BIODISCO + + ++ +++ +++ +++ AIREACION PROLONGADA++ ++ +++ +++ +++ +++ CANAL DE OXIDACION ++ +++ +++ +++ TRAT. FISICO QUIMICO + + ++ +++ +++ +++ (+):poco, (++):medio, (+++):mucho + ++ + + + +++ ++ ++ +++ +++ ++ + + + + +++ ++ ++ ++ ++ ++ +++ +++ ++ ++ Tabla 5. Campo poblacional de aplicación de las diferentes alternativas de depuración (Collado 1991). 8 09/05/2011 ALTERNATIVAS SUPERFICIE NECESARIA (m2/hab) FOSA SEPTICA 0.1 - 0.5 TANQUE IMHOFF 0.05 - 0.1 ZANJA FILTRANTE 6 - 66 LECHO FILTRANTE 2 - 25 FILTRO DE ARENA 1 -9 LECHO DE TURBA 0.6 - 1.0 POZO FILTRANTE 1 - 14 FILTRO VERDE 12 - 110 HUMEDAL 2 -8 INFILTRACION RAPIDA 2 - 22 ESC. SUPERFICIAL 5 - 15 LAG. AIREADA 1 -3 LAG. AEROBIA 4 -8 LAG. FACULTATIVA 2 - 20 LAG. ANAEROBIA 1 -3 LAG ANA. + FACULTATIVA 2 - 12 LAG ANA. MODIFICADA 1 -5 LECHO BACTERIANO 0.5 - 0.7 BIODISCO 0.5 - 0.7 AIREACION PROLONGADA 0.2 - 1.0 CANAL DE OXIDACION 1.2 - 1.8 TRAT. FISICO QUIMICO 0.1 - 0.2 Tabla 6. Superficie necesaria en cada alternativa (Collado 1991). TRATAMIENTOS PRIMARIOS FOSA SEPTICA 0.70 ALZADO Pe pco Pco pe sc ed de po ds pf sf Fangos Lf1 3 de hide 2 DECANTACION deflector hde 0.6 sf Lf2 ALZADO hrde ed hl hf PLANTA Ps Sc ps L 0.70 hrdi FANGOS at Pt registro hdi hidi 45 Wf L Lf PLANTA L Pe rs 1 DECANTADOR ESTATICO CUADRADO Ps GRASAS L ea ed d p de Dr dt sr rs efm de ds hc FANGOS deflector d Lt dr hd AFLUENTE L dtmdm deflector Li L EFLUENTE campana Df Def di Dr hf Sr alfa sa se W/2 sa/2 Wt/2 Wi/2 ef FANGOS L c ALZADO PLANTA 9 09/05/2011 APLICACIÓN SUBSUPERFICIAL Sz Dpo ev Ptu Ze eg Dz Az Tamaño grava ea dvz NF Pz sf Ptu Impermeable (tg) Pp Pup NF relleno (tg) dp sf Pdz Dpo Lz sp FILTRO DE ARENA ACCESIBLE AFLUENTE EFLUENTE afa sifón Ds relleno (tgi) Et Ef Df Dat Sat Pt arena (Te,Cu) Pf Sbat/2 Sbat AFLUENTE Ptu Ds turba Dt Prf (m/m) relleno (tgs) relleno (tgs) Lf relleno (tgi) Ddt Ptu EFLUENTE Lt Sef Sdt/2 tuberia recogida Af/2 dd tuberia alimentación Prf Sdfa At tuberia recogida Sdt tuberia alimentacion TRATAMIENTOS PRIMARIOS +APLICACIÓN SUBSUPERFICIAL TRATAMIENTOS “IN SITU” 10 09/05/2011 APLICACIÓN SUPERFICIAL RIEGO FORESTAL POR ASPERSION RIEGO AGRICOLA POR ASPERSION Lag. Almacenamiento CULTIVO FORESTAL Lag. Almacenamiento Lat La rs CULTIVO AGRICOLA Lat La 93.7100 rs 93.7100 Nf Nf da Lai dat Bombeo dat Pte, (m/m) Sl Sl/2 Lai da Sl/2 Wp Wp Bombeo Sl/2 Wp Sas/2 Sas/2 Sas Sas Pte, (m/m) Sl Sl/2 Wp Wp Wp Lp Aspersor RIEGO AGRICOLA SUPERFICIAL CULTIVO FORESTAL Lat La Lai Lag. Almacenamiento Lat La rs NF dat Bombeo da NF Pte, (m/m) Lai Alimentación Pte, (m/m) Wp Wp Ssu Surcos Wa/2 Wat/2 Wai/2 Psu (%) Lp Wai/2 Wp Ssu Wa/2 NF Bombeo Alimentación Wp Wat/2 CULTIVO AGRICOLA dat Wp Wp Lp Psu (%) da Dmo Aspersor Dmo Lag. Almacenamiento rs Wai/2 Wat/2 Wa/2 Wai/2 Wat/2 Wa/2 Lp Ssu FILTRO VERDE 11 09/05/2011 LAGUNAJE rs Pe 1 p LAGUNA AIREADA DE MEZCLA PARCIAL Lt L Ps ed d efm Li LAGUNA AIREADA LAGUNA AIREADA de dt Lt L Pe rsd ed de efm d Lag. Decantación Lt L Ps rs Li Ldt Ld da 1 df dde pd dt dtde Ldi Lt L W Wt Wi Wi Wt W Li LAGUNA AIREADA MEZCLA TOTAL LAGUNA AIREADA DE MEZCLA TOTAL Laguna Decantación LAGUNA AIREADA Pe rs 1 Lt L Ps ed de p Li d df da pd Lag. Decantación Lt Ldt Ld rsd 1 dt LAGUNA AIREADA compresor 89.7200 ed de dtd L rs dde Ps 86.7459 d 1 Ldi Pe p dt Li Ldt Ld rsd df 1 ed de da dde dtd pd Ldi Wdi Turbinas Wdt Wd Wi W Wt 73.7200 Sdi11 Sdi12 Wdi Li/3 Wd Wdt 2.Li/3 Difusores LAGUNAJE 12 09/05/2011 HUMEDAL HUMEDAL SUBSUPERFICIAL Luo Lus Lu Ed Ptu Sl Ed rs dl p Ple 1 Ste, (m/m) Ptus Pls Lul St S, (m/m) Wui/2 Wuo/2 Wus/2 Wu/2 Sb HUMEDAL SUPERFICIAL Ple Lt=Luo =Lus Lu rs ptu Ste,(m/m) 1 p S,(m/m) Pls Lui Ptus Dren Wuf Wuif Wui Wuo Wus Wu St Wt HUMEDAL 13 09/05/2011 LECHO BACTERIANO BIOPELICULA: BIORROTORES FANGOS Soplante REACTOR CON DIFUSORES DISCO ACTIVOS DECANTADOR ESTATICO RECTANGULAR Ld Dr Lr de rs ds compresor hr hu hf Der Dir=Dd Recirculación rs rs dr hd REACTOR CIRCULAR DIFUSORES DISCO DECANTADOR ESTATICO rs de sr dv dm hrf dtm di alfa ds hd hr hu Br dr Dr sr dv dtm dm hrf alfa Sdi di hf c Sdi/2 c Recirculación Sdi/2 Lr Ld Sdi/2 Sdi Dc Bd/2 DECANTADOR ESTATICO RECTANGULAR rs Ld Dr Lr de ds rs dr sr dv dm dtm hrf hd hr hu hf Recirculación Lr alfa di c Ld Bd/2 Br/2 Dc 14 09/05/2011 EXPLOTACION EDARS EN PEQUEÑOS NUCLEOS DISEÑO DE UN PLAN DIRECTOR DE SANEAMIENTO. CONSTRUCCION. EXPLOTACION. ESTABLECIMIENTO DE UN CANON DE AGUAS RESIDUALES. CONSTRUCCION MANCOMUNIDA O REGIONAL DE LAS EDARS. EXPLOTACION MANCOMUNADA O REGIONAL DE LAS EDARS. ALMACENAMIENTO TEMPORAL DE LOS FANGOS EN CADA EDAR. Soluciones recomendadas en pequeños núcleos de población: TRATAMIENTOS PRIMARIOS: Fosa séptica, tanque Imhoff, decantación primaria TRATAMIENTOS SECUNDARIOS: Tratamientos Extensivos: Aplicación al terreno: Subsuperficial: Zanjas Filtrantes , lechos filtrantes y filtros de arena Superficial: Filtro verde Humedal: Humedal subsuperficial y superficial Lagunaje: Natural y artificial Tratamientos Intensivos: Cultivo en suspension: Aireacion Prologada, Canales de oxidación y SBR Biopelicula: Lechos Bacterianos y CBR 15 09/05/2011 Algunas combinaciones posibles: Tanque Imhoff o fosa séptica + Zanjas filtrantes Tanque Imhoff o fosa séptica + Humedal artificial Tanque Imhoff o fosa séptica + Filtro de arena Tanque Imhoff o fosa séptica + Biorrotor Decantador primario+ Biorrotor Tanque Imhoff o fosa séptica + Lecho Bacteriano Decantador primario+ Lecho bacteriano Tanque Imhoff o fosa séptica + Lecho de turba Aireación prolongada Canal de oxidación Tanque Imhoff o fosa séptica + Lecho Bacteriano +Humedal artificial Criterios de selección • Superficie necesaria • Simplicidad de construcción • Explotación y mantenimiento • Costos de construcción • Costos de construcción y mantenimiento • Rendimientos • Estabilidad • Impacto ambiental • Producción de fangos 16 09/05/2011 17 09/05/2011 18 09/05/2011 19 09/05/2011 20 09/05/2011 21