Análisis de alternativas para el diseño de una estación de depuración de aguas residuales para Benicarló

Abstract

[EN] The main objective of the purification of wastewater, contaminated as a result of the use made of water, is the conservation of natural resources. The direct discharge of these waters into the environment involves the alteration of the ecosystems where these are dumped. This alteration is due to contaminants found in water such as organic matter, suspended solids, nutrients, and pathogens. One of the main changes that aquatic ecosystems may suffer as a result of the dumping of raw sewage is eutrophication. Caused by the nutrients found in the water ( N and P ), the water bodies eutrophication is the result of the input of organic matter due to the rapid growth of organisms such as algae and aquatic plants. The decomposition of this organic matter leads to the drastic reduction of dissolved oxygen in these ecosystems. Council Directive 91/271/EEC on Urban Wastewater Treatment of 21 of May 1991 which would collect the permitted limit value of each parameter, to be considered when pouring the resulting effluent of the water purification. In this master thesis a water treatment plant for the town of Benicarló will be designed, aiming to clean the residual water from the municipality according to the quality fixed by the European Board 91/271/CEE. The current WWTP consisting only in a pretreatment pours the water through a submarine outfall in a sensitive area near the coastline. It has been compared three biological treatment schemes. A conventional treatment system, a extended aeration process and a third consisting of a extended aeration process through a membrane bioreactor. Removing nitrogen was designed using nitrification and denitrification biological process, while the phosphorus removal had to be accomplished by chemical precipitation. Due to the high concentrations of salts found in water, autotrophic bacteria, responsible for performing the nitrification, have their growth partially inhibited. So for its growth, it has to be used high cell retention times, condition in which it is very difficult to grow PAO bacteria, responsible for phosphorus removal. Through the simulation program DESASS 7.1 (Design and Simulation of Activated Sludge Systems) the optimum operating conditions of the WWTP have been established regarding to sludge retention time and internal recirculation flow rate. After obtaining the results, the calculations of different costs have been performed. An analysis of these costs has been made in order to conclude which alternative is the most convenient.

[ES] El objetivo principal de la depuración de las aguas residuales, contaminadas como consecuencia del uso que se hace del agua, es la conservación de los recursos naturales. El vertido directo de estas aguas al medio supone la alteración de los ecosistemas donde se vierten. Esta alteración se debe a los agentes contaminantes que se encuentran en el agua como son la materia orgánica, los sólidos en suspensión, los nutrientes y los agentes patógenos. Una de las principales alteraciones que pueden sufrir los ecosistemas acuáticos como consecuencia del vertido de aguas residuales sin depurar es la eutrofización. Causada por los nutrientes que se encuentran en el agua (N y P), la eutrofización de los cuerpos de agua es el resultado del aporte de materia orgánica debido al crecimiento rápido de organismos vegetales como algas y plantas acuáticas. La descomposición de esta materia orgánica conlleva la reducción drástica del oxigeno disuelto en estos ecosistemas. La Directiva 91/271/CEE del consejo, de 21 de mayo de 1991, sobre el tratamiento de las aguas residuales urbanas, recoge cual sería el valor límite permitido de cada parámetro, a tener en cuenta a la hora de verter el efluente resultante de la depuración de aguas. En este trabajo final de máster se diseñará una estación de depuración de aguas residuales urbanas para el municipio de Benicarló, con el objetivo de depurar el agua residual del municipio para cumplir con lo establecido en la Directiva 91/271/CEE. La EDAR que hay en la actualidad y que consta sólo de un pretratamiento, vierte el agua a través de emisario submarino en zona sensible junto a la costa. Se han comparado tres esquemas de tratamiento biológico. Un sistema de depuración mediante tratamiento convencional, un tratamiento mediante un proceso de oxidación total y un tercero que constará de un proceso de oxidación total mediante un bioreactor de membrana. La eliminación de nitrógeno se ha diseñado mediante los procesos biológicos de nitrificación y desnitrifiación mientras que la eliminación del fósforo se ha tenido que realizar mediante precipitación química. Debido a las altas concentraciones de sales que se encuentran en el agua, las bacterias autótrofas, encargadas de llevar a cabo la nitrificación ven parcialmente inhibido su crecimiento. Así que para conseguir su crecimiento, se ha de utilizar altos tiempos de retención celular, condición en la que es muy difícil que crezcan las bacterias PAO, encargadas de la eliminación de fósforo. Mediante el programa de simulación DESASS 7.1 (Design and Simulation of Activated Sludge Systems) se han establecido las condiciones óptimas de funcionamiento de la EDAR en lo relativo a tiempo de retención celular y caudal de recirculación interna. Una vez obtenidos los resultados se han realizado los cálculos de diferentes costes para, a través de su análisis, concluir qué alternativa de las que se han estudiado es la más conveniente.