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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

La depuración en pequeños núcleos, situación

y alternativas.

• Saneamiento individual <= 50 habitantes

• Depuración en pequeñas núcleos<= 2000 - 10000 habitantes

• Depuración en medianos núcleos: 10000 - 50000 habitantes

• Depuración en grandes núcleos >= 50000 habitantes

Los 4 rangos en la depuración de aguas

residuales

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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).

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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.)

Municipios superiores a 10000 hab.

52%

15%

33%sin EDAR

con EDAR

con 1º

DEPURACION DE LAS AGUAS RESIDUALES EN ESPAÑA.

Fig. 1. Situación de la depuración de las aguas residuales. (Cagigas, 1992.)

Municipios inferiores a 10000 hab.15%

85% sin EDAR

con EDAR

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Carga contamiante conforme a la Directiva en

el 2000.

19%

22%

59%

Conforme

En construcción

No conforme

(40.831.575 h.e.)

(40.831.575 h.e.)

(15.613.482 h.e.)

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.

9%

78%

13%

Primario

Secundario

Más riguroso

(171EDARs)(124 EDARs)

(1031 EDARs)

Figura 3. Número de EDARs en funcionamiento en España a 31 de

Diciembre de 2000 (2002, Ministerio de Fomento).

Nº de EDARs en servicio en el 2000.

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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)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 20000 40000 60000 80000 100000 120000

Euro

s /h

abit

ante

Número de habitantes

Costos de la EDAR por habitante. 2008.

Figura 4. Costos de construcción EDAR, (Cedex, 2008).

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TRATAMIENTO MINIMO EXIGIDO

VERTIDO EN AGUAS COSTERAS

TAMAÑO

AGLOMERACION

ZONA MENOS

SENSIBLE

ZONA NORMAL ZONA SENSIBLE

0 – 10.000 h-e T.A 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

Alcantarillado > 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

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).

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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).

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ALTERNATIVAS VIABLES EN PEQUEÑOS NUCLEOS.

Tratamientos Primarios

Fosa Séptica

Tanque Imhoff

Laguna Anaerobia

Reactor UASB

Decantación Primaria

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

Tratamientos Terciarios

Aplicación Superficial

Aplicación Superficial

Humedal

Desinfección

Laguna Maduración

UV

ALTERNATIVA 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).

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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

ALTERNATIVAS SUPERFICIE NECESARIA (m

2/hab)

Tabla 6. Superficie necesaria en cada alternativa (Collado 1991).

TRATAMIENTOS PRIMARIOS

Lf

Wf

0.70

hf

pe psed

podeds

sf

Lf1 Lf2

sc

pco

hlpf

ALZADO

PLANTA

Fangos

FOSA SEPTICA

0.70

ed

de

Pe

PcoPs

Sc

Pt

hde

at

hdi

hrdi

hidi45

0.6sf

hide

hrde

FANGOS

DECANTACION

3

2

L

L

PLANTAALZADO

deflector

registro

de

deflector

L

p1

ea

efm

dtd

Pe Ps

FANGOS

GRASAS

L

Wt/

2

sa

sa/2se

W/2

Wi/2

Lt

Li

rs

ed

L

Dr

alfa

c

ef

hf

rs

dr

Def

hc

AFLUENTE

EFLUENTE

FANGOS

deflector

campana

Sr

d

Dr

hd

Dfdtmdm

di

L

sr

ALZADOPLANTA

L

DECANTADOR ESTATICO CUADRADO

deds

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APLICACIÓN SUBSUPERFICIAL

PzAz

ev

Dz eaeg dvz NF sf

Sz

Lz

Ptu

Pdz

Tamaño grava (tg)

Ze

Pup

dp

relleno

NF

sf

Dpo

Dpo

(tg)

sp

Ptu

Impermeable Pp

sifón

AFLUENTE EFLUENTE

arena (Te,Cu)

relleno (tgi) relleno (tgs)

tuberia

tuberia recogida

Sdfa

Sef

EfDsPf

afa Ptu

Df

Lf

Prf

alimentación

Af/2

dd

FILTRO DE ARENA ACCESIBLE

Dat

Ptu

Sdt

AFLUENTE

EFLUENTE

turba

relleno (tgs) relleno (tgi)

At

tuberia alimentacion

tuberia recogida

Lt

Dt

Et

Pt

Sdt/2

Ds

Prf

Sbat

Sbat/2

Sat

Ddt(m/m)

TRATAMIENTOS PRIMARIOS +APLICACIÓN SUBSUPERFICIAL

TRATAMIENTOS “IN SITU”

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APLICACIÓN SUPERFICIAL

WpWp WpSlSl/2 Sl/2

Sas

Sas/2

Lai

LatLa

93.7100

Aspersor

Lp

Nf

Bombeo

Dmo

Lag. Almacenamiento

Wat/2

Wa/2

Wai/2

CULTIVO FORESTAL

da

rs

dat Pte, (m/m)

RIEGO FORESTAL POR ASPERSION

WpWp WpSlSl/2 Sl/2

Sas

Sas/2

Lai

LatLa

93.7100

Aspersor

Lp

Nf

Bombeo

Dmo

Lag. Almacenamiento

Wa

t/2

Wa

/2

Wa

i/2

CULTIVO AGRICOLA

rs

da datPte, (m/m)

RIEGO AGRICOLA POR ASPERSION

Ssu

Surcos Ssu

Psu

(%)

Alimentación

Wa

t/2

Wa

/2

Wa

i/2

Lp

Wp Wp

Lat

Lai

La

Lag. Almacenamiento

NF

Wp

NF

da dat

rs

Bombeo Pte, (m/m)

CULTIVO FORESTAL

Ssu

La

Lai

WpWp Wp

Lp

Lat

Lag. Almacenamiento

Bombeo

NF

Psu

(%)

Alimentación

Wat/2

Wa/2

Wai/2

CULTIVO AGRICOLA

da

rs

datPte, (m/m)

RIEGO AGRICOLA SUPERFICIAL

FILTRO VERDE

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LAGUNAJE

Ped1

p

Lt

L

Li dt

ed

de

LLt

Li

WtWi

W

rs

efm

Ps

Wt

W Wi

Lt

L

Li

edde

Ldt

Ld

Ldi

dde

dtde

rsd

da df

dt

d efm

rsL

Lt

pd

LAGUNA AIREADA LAGUNA AIREADA Lag. Decantación

PePs

1

LAGUNA AIREADA DE MEZCLA PARCIAL

d

dt

1p

Ldt

Ldi

da

Ld

ddedtd

rsd

dfed

de

rs

Lt

L

Li

Wi

edde

Wt

W

Wdt

Wd

WdiTurbinas

PsPe

LAGUNA AIREADA Laguna Decantación

LAGUNA AIREADA DE MEZCLA TOTAL

1pd

Ldt

Ldi

da

Ld

dde dtd

rsd

dfed

de

compresor

73.7200

89.7200

86.7459

L

Lt

Lip

Pe

Sdi12Sdi11

Difusores

Li/3 2.Li/3

WdtWdWdi

Lag. Decantación

d

dt

rs

LAGUNA AIREADA

LAGUNA AIREADA MEZCLA TOTAL

Ps

1 1

pd

LAGUNAJE

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Ptus1

p

Ed

LusLuEd

rs

dl

Ptu

PleLul

Wu/2

Wui/2

Sb

Pls

Wus/2

Sl

Luo

St

Wuo/2

S, (m/m)

Ste, (m/m)

HUMEDAL SUBSUPERFICIAL

Lu

Dren

Ptus

ptu rs

Pls

St

Ple

Lt=Luo

Wt

Luip

Wus Wu

Wui

=Lus

Wuo

Wuif

Wuf

S,(m/m)

Ste,(m/m)1

HUMEDAL SUPERFICIAL

HUMEDAL

HUMEDAL

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LECHO BACTERIANO

BIORROTORES

BIOPELICULA:

Soplante

Lr

huhr

rs

Sdi/2Lr

Sdi

REACTOR CON DIFUSORES DISCO

Sdi/2

DECANTADOR ESTATICO RECTANGULAR

drds

alfa

c

hrf

sr

dtmdm

di

dv

rs

Dc Bd/2

Ld

Recirculación

de

LdDr

hd

hf

DerDir=Dd

rs

huhr

REACTOR CIRCULAR DIFUSORES DISCO DECANTADOR ESTATICO

dtmdv

Br

dm

compresor

Sdi Sdi/2

Drhrf

ds dr srde

alfa

dihf

hd

Recirculación

rs

c

Lrrs

hr

Lr

Br/2

hudm

Bd/2

Dc

Ld

hrf

srdr

Dr

ds

de

c

di

dv

dtm

rs

Ld

alfa

Recirculación

DECANTADOR ESTATICO RECTANGULAR

hd

hf

FANGOS ACTIVOS

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EXPLOTACION EDARS EN PEQUEÑOS NUCLEOS

DISEÑO DE UN PLAN DIRECTOR DE SANEAMIENTO.

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.

CONSTRUCCION.

EXPLOTACION.

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 arenaSuperficial: Filtro verdeHumedal: Humedal subsuperficial y superficialLagunaje: Natural y artificial

Tratamientos Intensivos:Cultivo en suspension: Aireacion Prologada, Canales de oxidación y SBRBiopelicula: Lechos Bacterianos y CBR

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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

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