Evaluación técnica económica de alternativas para eliminación de los nutrientes fósforo y nitrógeno, de la estación depuradora de aguas residuales (EDAR) Camp de Turia II Comunidad Valenciana

Abstract

[EN] The wastewater treatment plant of urban wastewater (ARU) - Camp de Turia II, located in the region which is called, provides debugging services in 5 municipalities, such as Riba-roja de Túria, San Antonio de Benagéber, Vilamarxant, L ' Eliana and La Pobla de Vallbona, the total population equivalent which is equal to 46,170 EDAR I have. The current treatment of the WWTP under study consists of a conventional activated sludge system that removes organic matter, ammonia and suspended solids. The treatment capacity during 2014 was 10,200 m3/d. The current problem is that these purified waters have high content of nutrienes mainly nitrogen and phosphorus, which when discharged into the river Turia undergo alterations such as eutrophication of water bodies causing a drastic reduction of dissolved oxygen in the aquatic ecosystem. That is why the stretch of the Turia River where the spill occurs WWTP is considered as a sensitive area according to the Law of Urban Wastewater in Spain. Directive 98/15/CE Commission 1998 established limit values for nitrogen and total phosphorus parameters that must be taken into account when pouring the resulting effluent into bodies of water eutrophic or prone to eutrofización. Agreement with these requirements, the effluent of the WWTP - Camp de Turia II fails to comply with the quality of discharge and requires more stringent treatment to remove nutrients to meet discharge requirements. The main objective of this Master's Thesis is to analyze different alternatives for implementing the removal of nitrogen and phosphorus in the wastewater treatment plant Camp de Turia II and select the most suitable alternative. Therefore it has made the assessment of the current operation of the wastewater treatment plant have been identified where the processing elements and dimensions to contemplate the adaptation of existing infrastructure in the WWTP with the alternatives proposed. The approach of these alternatives has been classified into 4 groups. The first consists of 2 alternatives based on a conventional activated sludge process more aerobic digestion with biological nitrogen removal and chemical precipitation of phosphorus and consists of: Alternative 1. Modified Scheme Ludzack Ettinger and Alternative 2. Scheme nitrification - denitrification simultaneously. The second group consists of 3 alternatives based on total oxidation process with biological removal of nitrogen and phosphorus chemical precipitation and is made by Alternative 3. Modified Scheme Ludzack Ettinger using the primary clarifiers as anoxic zone, Alternative 4. Scheme Ludzack Ettinger modified using the raft homogenizing as anoxic zone and Alternative Scheme 5. nitrification - denitrification using the raft simultaneous homogenisation as anoxic reactor. The third group consists of a total oxidation process with biological removal of nitrogen and phosphorus, consisting Scheme 6. Alternative nitrification - denitrification using the raft simultaneous homogenizing, 2 primary decanters and one biological reactor as anaerobic zone and the fourth group consists in a process of complete oxidation in a MBR with biological nitrogen removal and chemical precipitation of phosphorus and it is made by Alternative Scheme 7. MBR with anoxic zone using a secondary clarifier as submerged membrane bioreactor. The simulation tool DESASS 7.1 has been used to reproduce the operation of the existing biological treatment and predict the behavior of the alternatives proposed. The results of the optimal conditions in the schemes proposed as alternatives have been achieved after evaluating the effects on different operating parameters and design such as: time cell retention, the internal recirculation of nitrates, the percentage of flow sludge recirculation, the dissolved oxygen concentration in the aerobic reactors, and the dose of ferric chloride. It has also developed economic valuation of technically feasible alternatives involving costs of construct

[ES] La estación depuradora de agua residual urbana (ARU) Camp de Turia II, ubicada en la Comarca que lleva por nombre, brinda servicios de depuración en 5 Municipios, como son Riba-roja de Túria, San Antonio de Benagéber, Vilamarxant, L Eliana y La Pobla de Vallbona, siendo el total de habitantes equivalentes que trata la EDAR igual a 46.170 he. El tratamiento actual de la EDAR en estudio consiste de un sistema de fangos activados convencional que elimina materia orgánica, amonio y sólidos suspendidos. La capacidad de depuración durante el año 2014 fue de 10.200 m3/d. La problemática actual radica en que estas aguas depuradas presentan elevados contenidos de nutrienes principalmente nitrógeno y fósforo, que al ser vertidas al río Turia sufren alteraciones como la eutrofización de cuerpos de agua provocando una reducción drástica de oxígeno disuelto en el ecosistema acuático. Es por ello que el tramo del Río Turia donde se produce el vertido de la EDAR se considera como zona sensible de acuerdo a la Legislación de Aguas Residuales Urbanas en España. La Directiva 98/15/CE de la comisión de 1998, estableció valores límites de los parámetros nitrógeno y fósforo total que se debe tomar en cuenta a la hora de verter el efluente resultante en cuerpos de agua eutróficas o propensas a la eutrofización.De acuerdo a estos requisitos exigidos, el efluente de la EDAR Camp de Turia II incumple con la calidad de vertido y requiere de un tratamiento más riguroso para eliminar los nutrientes hasta cumplir con los requisitos de vertido. El objetivo principal de este Trabajo Fin de Máster consiste en analizar distintas alternativas para implantar la eliminación de nitrógeno y fósforo en la EDAR de Camp de Turia II y seleccionar la alternativa más adecuada. Por ello se ha realizado la evaluación del funcionamiento actual de la EDAR donde se han identificado los elementos de tratamiento y sus dimensiones para contemplar la adaptación de la infraestructura existente en la EDAR con las alternativas planteadas.

El planteamiento de estas alternativas se ha clasificado en 4 grupos. El primero consta de 2 alternativas basadas en un proceso de fangos activados convencional más digestión aerobia con eliminación biológica de nitrógeno y precipitación química de fósforo y está conformado por: Alternativa 1. Esquema Ludzack Ettinger Modificado y Alternativa 2. Esquema Nitrificación - Desnitrificación simultánea. El segundo grupo consta de 3 alternativas basadas en un proceso de oxidación total con eliminación biológica de nitrógeno y precipitación química de fósforo y está conformado por: Alternativa 3. Esquema Ludzack Ettinger Modificado utilizando los decantadores primarios como zona anóxica, Alternativa 4. Esquema Ludzack Ettinger Modificado utilizando la balsa de homogenización como zona anóxica y Alternativa 5. Esquema Nitrificación - Desnitrificación simultánea utilizando la balsa de homogenización como reactor anóxico. El tercer grupo consiste en un proceso de oxidación total con eliminación biológica de nitrógeno y fósforo, conformado por la Alternativa 6. Esquema Nitrificación - Desnitrificación simultánea utilizando la balsa de homogenización, 2 decantadores primarios y 1 reactor biológico como zona anaerobia y el cuarto grupo consiste en un proceso de oxidación total en un MBR con eliminación biológica de nitrógeno y precipitación química de fósforo y está conformado por la Alternativa 7. Esquema MBR con zona anóxica utilizando un decantador secundario como bioreactor de membrana sumergido.

La herramienta de simulación DESASS 7.1 se ha utilizado para reproducir el funcionamiento del tratamiento biológico actual y predecir el comportamiento de las alternativas planteadas. Los resultados de las condiciones óptimas en los esquemas planteados como alternativas se han logrado luego de evaluar los efectos en los diferentes parámetros de operación y diseño