Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba)

Proyecto de Fin de Grado Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales Dep. de Ingeniería Química y Ambiental Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2016 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) Autor: Juan Cañuelo Cordero Tutor: Pedro Ollero de Castro iii Proyecto de Fin de Grado Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) Autor: Juan Cañuelo Cordero Tutor: Pedro Ollero de Castro Catedrático de Universidad Dep. de Ingeniería Química y Ambiental Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2016 v Proyecto de Fin de Grado: Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) Autor: Juan Cañuelo Cordero Tutor: Pedro Ollero de Castro El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2016 El Secretario del Tribunal vii Agradecimientos Quisiera dedicar estas líneas a todas las personas, que de una forma u otra, me han ayudado a llegar hasta aquí. Agradezco a mi tutor, Pedro Ollero, el haber confiado en mí, los consejos y la dirección de este trabajo. A la empresa Ingetea, por darme la oportunidad de realizar con ellos las prácticas extracurriculares, a partir de las cuales nace este proyecto. Y a las personas que trabajan en ella, Fernando, Teresa, Mª Carmen y Filo por toda su ayuda, consejos y hacerme más fácil esta etapa. A la empresa Oleícola El Tejar, por permitirme formar parte de un proyecto real, dándome a conocer cómo es el trabajo de realización de un proyecto en una industria y por aportarme toda la información necesaria para la elaboración de este trabajo. A Pedro Sánchez, por estar siempre ahí, dispuesto a ayudarme en cada duda que tuviera y facilitándome cada paso que daba. A mis compañeros de la ETSI, en especial a Antonio, Cristina y Juanito, por ser amigos además de compañeros, porque la carrera ha resultado más sencilla con personas así a mi lado. A mi hermano y a María, por ser mis mejores amigos y regalarme siempre momentos llenos de diversión y risas. A Carla, mi compañera de viaje, por su apoyo, por escucharme y entenderme, por enseñarme que siempre se puede sacar algo positivo de cada vivencia, por mala que sea, por su amor y por hacerme sonreir todos los días. Por último a mis padres, por dármelo todo en la vida, por su apoyo, preocupación, su amor y cariño incondicional, porque sin ellos no sería quien soy. ix ÍNDICE Agradecimientos vii Índice de Tablas xii Índice de Figuras xiii 1 Antecedentes 1 2 Objeto del proyecto 3 3 Situación, parcela 3 4 Descripción de la actividad generadora de aguas residuales industriales. extracción del aceite de orujo de oliva crudo 4 4.1 Recepción y almacenamiento 4 4.2 Granulación y enfriamiento 5 4.3 Extracción 5 4.4 Desolventización 6 4.5 Destilación 7 4.6 Generación de aguas residuales en la industria 7 4.6.1 FLUJO 1 – Efluente industrial 7 4.6.2 FLUJO 2 – Lixiviados zona industrial 8 5 Descripción de la depuración de aguas residuales industriales 10 5.1 Descripción proceso depuración fase 1 12 5.1.1 Coagulación - floculación 13 5.1.2 Decantación lamelar 14 5.1.3 Decantación centrífuga 15 5.2 Descripción proceso depuración fase 2 16 5.2.1 Filtración 16 5.2.2 Microfiltración 17 5.2.3 Ósmosis inversa 17 5.2.4 Afine 18 6 Automatización 22 7 Planta piloto 22 8 Descripción de las redes de conducción de aguas residuales industriales a depuración y vertido de las mismas 23 8.1 Conducción del agua de proceso de extracción hasta la E.D.A.R.I. 23 8.2 Conducción de las purgas de la caldera y purgas del sistema de refrigeración 24 8.3 Conducción de lixiviados (Flujo – 2) a depósito pulmón de alimentación a depuración 24 8.4 Conducción del agua depurada a reutilización 24 8.5 Rechazos de la depuradora 24 9 Equipos que se instalan 25 9.1 E.D.A.R.I. – Fase 1 25 9.1.1 Depósitos pulmón Dep. 11 y Dep.12 25 9.1.2 Bomba sumergible en Pz1 (B-1) 25 9.1.3 Bomba aportación floculación (B-2) 25 9.1.4 Bomba recirculación en reactor (B-3) 25 9.1.5 Reactor Floculación – Coagulación 26 9.1.6 Equipo dosificador producto químico 28 9.1.7 Decantador lamelar 29 9.1.8 Decantador centrífugo horizontal 29 9.1.9 Intercambiadores de calor 31 Antecedentes 2 2  Preparación del mix de combustible con el orujillo de extracción, hoja, poda y leña de olivo, para su posterior combustión en central térmica.  Producción de energía eléctrica con centrales térmicas de biomasa procedente del subproducto oleícola. El resto de actividades comprenden fundamentalmente la fabricación de compuestos de valor añadido a partir de la biomasa del olivar. En la sede de El Tejar, en Córdoba, la empresa posee una Extractora de Aceites de Orujo de Oliva, que tiene una capacidad de proceso de 650 Tm/día de producto. Esta Extractora fue puesta en marcha por primera vez en el año 1986, con instalaciones muy modernas y pioneras para la época, tecnología de la reconocida empresa belga DE SMET. Oleícola el Tejar, S.C.A., posee Autorización de Vertido de las aguas residuales de la industria, según se establece en el Reglamento del Dominio Público Hidráulico. La empresa, en su deseo de cumplir exhaustivamente con este aspecto en cuanto a vertidos, se dispone mejorar tecnológicamente la Estación Depuradora de Aguas Residuales Industriales que posee, reubicándola, de paso, dentro del recinto industrial, en una zona más cercana al origen de la generación de las aguas residuales obteniendo un ahorro energético considerable al disminuir los bombeos y facilitando el control, supervisión y vigilancia directa de la estación al situarse en la zona habitual de trabajo. 3 3 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) 2 OBJETO DEL PROYECTO El objeto del presente proyecto es la Mejora Tecnológica de la Estación Depuradora de Aguas Residuales Industriales (EDARI) de la Extractora de Aceite de Orujo situada en El Tejar, propiedad de Oleícola “El Tejar”, Ntra Sra. de Araceli, S.C.A. Así mismo, el presente proyecto servirá de base para la concesión de las licencias y autorizaciones oportunas ante los diferentes organismos, especialmente ante Confederación Hidrográfica del Guadalquivir, manteniendo la Autorización de Vertido con nº de expediente EX0002/CO que posee la industria, en cumplimiento de lo exigido en el Reglamento del Dominio Público Hidráulico. Con la mejora tecnológica de la EDARI, se garantizará el grado de depuración adecuado para la consecución de los valores límite autorizados de emisión del vertido, teniendo en cuenta las normas de calidad ambiental determinadas para el medio receptor, mejorándose incluso éstos parámetros de manera que se obtenga agua apta para la reutilización en el proceso, permitiendo una disminución del consumo de agua de la red. 3 SITUACIÓN, PARCELA Las instalaciones de Extractora que posee la empresa, se sitúan sobre una parcela de 203.000 m² de superficie, junto al punto kilométrico nº 98 de la Carretera N-331 de Córdoba a Málaga, en el municipio de “EL TEJAR” (Córdoba). Es en estas instalaciones donde se ubica el presente proyecto de Estación Depuradora de Aguas Residuales Industriales para la Extractora. Fig. 1.- Situación y emplazamiento de la planta EMPLAZAMIENTO Descripción de la actividad generadora de aguas residuales industriales. extracción del aceite de orujo de oliva crudo 4 4 4 DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD GENERADORA DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES. EXTRACCIÓN DEL ACEITE DE ORUJO DE OLIVA CRUDO La actividad agroindustrial en la que se fundamentan las instalaciones que Oleícola El Tejar posee en el término municipal de El Tejar (Córdoba) es la Extracción del aceite de orujo de oliva crudo a partir de orujo graso seco. Esta cooperativa consideró conveniente la selección del proceso de extracción implantado por DE SMET, por incluir en su sistema, entre otras, las siguientes ventajas:  Alto rendimiento en la extracción.  Bajo consumo de energía.  Pérdidas mínimas de disolvente.  Sistema continuo, sin necesidad de almacenamiento intermedio.  Altas medidas de seguridad.  Costo de manutención mínimo. La planta está preparada para tratar 650 toneladas de orujo graso seco diarias. El proceso de extracción del orujo desde que se recibe (con una humedad < 10%) hasta que se obtiene como producto el aceite de orujo de oliva crudo y como subproducto el orujillo, puede describirse, de forma general, atendiendo a los siguientes procesos principales. 1. Recepción y almacenamiento. 2. Granulación y enfriamiento. 3. Extracción. 4. Desolventización. 5. Destilación. 4.1 Recepción y almacenamiento El orujo es transportado en camiones hasta las instalaciones existentes en El Tejar. Los camiones pasan por la báscula, junto a la caseta de control, donde se realiza el taraje y se toman las muestras necesarias para el análisis del contenido de humedad del orujo graso seco entrante. Suele contener una humedad menor del 10%, ya que previamente ha sufrido los procesos de centrifugación y de secado en otras instalaciones. Los camiones son conducidos a la nave de almacenamiento donde descargan el orujo en una tolva a ras de suelo, y desde donde, por medio de un sistema de transporte compuesto por cintas transportadoras, elevadores y redler, es conducido hasta los dos silos pulmón con capacidad para 250 m³ cada uno. La cantidad de orujo 5 5 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) almacenado en estos silos es la materia prima diaria, que previamente tratada y preparada, alimentará posteriormente a la extractora. Los camiones, en el transporte del orujo en el interior de las instalaciones, circularán por viales asfaltados. Las descargas en la tolva a ras de suelo evitarán la caída o el derrame del orujo graso seco, eliminando la posibilidad de contaminación en el suelo. 4.2 Granulación y enfriamiento Una vez en los silos, el orujo es transportado por un elevador de cangilones hasta las tolvas de carga de las dos granuladoras existentes. En dichas granuladoras, se somete el orujo a altas presiones inyectando vapor de agua. Durante el ciclo de trabajo, solamente una de las granuladoras funciona, manteniendo la otra inactiva, de reserva para los casos de avería o mantenimiento de la que habitualmente trabaja. En consecuencia se forman los pelets, pequeños gránulos cilíndricos de orujo graso seco muy compactada, de unos 6 - 7 mm de diámetro y unos 2 cm. de longitud, con mayor contenido graso y que mejoran la extractabilidad aumentando la capacidad operativa de la instalación. Para evitar la disgregación de los pelets, éstos se hacen pasar por un enfriador donde se adecua su temperatura para conseguir el mayor rendimiento en la extracción. Dicho enfriador posee un ciclón a la salida que retiene las partículas disgregadas evitando la posibilidad de emisión a la atmósfera. 4.3 Extracción Los pelets producidos en la granuladora pasan a la extractora, donde se procederá a la extracción del aceite de orujo en un proceso continuo de extracción con dos fases (sólido y líquido) utilizando hexano como disolvente. El hexano es conducido desde los tanques enterrados por medio de tuberías al aire libre hasta la extractora donde se pone en contacto con los pelets mediante rociado continuo. La extractora está constituida por un cuerpo horizontal de chapa soldada, provista de varias bocas y aperturas de gran diámetro que proporcionan un acceso cómodo al interior. En su interior hay una cinta transportadora que circula longitudinalmente. El arrastre de la cinta se realiza mediante dos grandes ruedas situadas a la salida de la extractora. Sobre esta cinta transportadora es conducido el material a extraer, debidamente acondicionado. La altura del material está limitada a dos metros mediante un registro a la entrada de la extractora. Encima de la capa de material, una serie de distribuidores aseguran la repartición uniforme de las miscelas de lavado. La miscela de cada distribuidor es recogida en una tolva entre las dos partes de la cinta (la de ida y la de vuelta). A partir de cada una de estas tolvas, la miscela es recogida por una bomba centrífuga, que vuelve a enviarla sobre el siguiente distribuidor. Las tolvas que recogen las miscelas de lavado están siempre llenas, lo que asegura una corriente de lavado continua. La cama de materia no está dividida en compartimentos, lo que permite evitar la formación de caminos preferenciales por donde circulen mayoritariamente los flujos de los lavados de miscela. El flujo de miscelas desde la primera a la última tolva se realiza por desbordamiento de una a otra; de esta forma, se crea un gradiente de concentraciones de miscela en las tolvas, que es función de la carga de la extractora, la riqueza grasa del orujo y del caudal de hexano limpio introducido. Se consigue de esta forma, que el material entrante, a medida que pierde aceite, sea lavado en cada zona con miscela menos concentrada. Descripción de la actividad generadora de aguas residuales industriales. extracción del aceite de orujo de oliva crudo 6 6 Se permite así, independizar el caudal de lavado del caudal de hexano limpio. Dos válvulas rotativas, una a la entrada de la extractora y otra a la salida, garantizan la perfecta estanqueidad de la alimentación e impiden el paso de vapores de hexano. La miscela que sale de la extractora es de gran limpidez, puesto que las tolvas que la recogen de cada capa de lavado realizan una decantación, ya que el flujo vertical (miscela de lavado en circuito cerrado) es mucho mayor que el flujo horizontal (caudal de destilación) y éste se realiza por desbordamiento de una tolva a la siguiente. Como la miscela es constantemente recirculada sobre la cama en las distintas etapas de lavado a un caudal superior al de entrada de hexano puro, se obtiene un enriquecimiento importante de la miscela en aceite, siendo la concentración mínima en un 20%, pudiendo alcanzar en condiciones óptimas en torno al 28 - 30%. La miscela con un mayor contenido en aceite se traslada hasta el sistema de destilación donde se separa del hexano. Por otro lado, el material menos graso (el orujillo) pasa al sistema de desolventización donde se le elimina el hexano que pudiera contener. 4.4 Desolventización El orujillo saliente de la extractora es trasladado a un desolventizador, que consiste en un apilamiento vertical de cuerpos cilíndricos con diez etapas, donde se le somete a temperaturas de unos 100ºC mediante la inyección de vapor, manteniendo la humedad en torno al 12,5% en condiciones normales de trabajo. De esta forma se elimina el hexano que contiene la pasta originada en la extractora. El orujillo exento de hexano es trasladado hasta al almacén. En éste, el orujillo se recoge y es transportado a otras instalaciones donde es utilizado para preparar un mix de combustible para las centrales de generación eléctrica. El vapor generado pasa por un lavador de gases mediante una ducha de agua caliente que retiene los finos contenidos en los vapores. Seguidamente se traslada al proceso de destilación donde se utiliza como fluido caliente en el destilador-economizador. El agua que sale del desolventizador es introducida en un hervidor de seguridad que trabaja a más de 95 ºC para eliminar las últimas trazas de hexano. Ésta, se conduce a la E.D.A.R.I. para su tratamiento y posterior vertido o reutilización en el proceso. El vapor de hexano recuperado es conducido hasta uno de los condensadores para su vuelta al proceso. 7 7 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) 4.5 Destilación La miscela obtenida en la extracción pasa al sistema de destilación donde se eliminará el hexano contenido en la mezcla. Se obtendrá, por tanto, el aceite exento de disolvente y se recuperará el hexano para su uso posterior en el riego en la extractora. El proceso de destilación se lleva a cabo en cuatro etapas en las que se somete la miscela a 60, 90, 100 y 120 ºC. El proceso de destilación está diseñado para procesar una miscela de entrada con un 20% en aceite. En los casos en los que la concentración de aceite sea distinta, el caudal de entrada al proceso de destilación se regula mediante una bomba. En la primera fase, la miscela es conducida hasta un economizador donde se utiliza el vapor generado en el proceso de desolventización del orujillo. De esta forma se genera una miscela con una concentración en aceite del 60-70%. A continuación, en la segunda fase, pasa a un evaporador donde la concentración en aceite aumenta hasta el 93%. En la tercera fase, la miscela pasa por un recalentador hasta el siguiente evaporador donde se consigue una concentración del 99,75% en aceite, alcanzada mediante arrastre por vapor. Finalmente, en la cuarta fase, la miscela, con elevada riqueza grasa, pasa por un recalentador hasta el evaporador donde se eliminan las últimas trazas de hexano y se seca el aceite. El aceite de orujo obtenido es conducido por una red de tuberías hasta la bodega de almacenamiento. Los vapores de hexano procedentes de las distintas fases de destilación pasa a los condensadores. En ellos se recupera el hexano líquido que pasa a un tanque de regulación (florentino) desde donde vuelve a recircularse a la extractora, completando el circuito cerrado. La absorción de la fracción de hexano que no ha sido condensado se realiza mediante contacto de estos gases con aceite mineral en dos columnas de absorción. En cuanto a los gases, liberados de la mayor parte del hexano, son aspirados a la atmósfera por un ventilador de chorro de vapor. 4.6 Generación de aguas residuales en la industria En el proceso descrito se generan distintos tipos de aguas residuales que a continuación se describen: 4.6.1 FLUJO 1 – Efluente industrial Estará compuesto por: 1. Las aguas procedentes del proceso de extracción propiamente dicho, de las etapas de desolventización y destilación, (purgas tras la eliminación de hexano). 2. Las purgas de la caldera de vapor. 3. Las purgas del Sistema de refrigeración. Descripción de la actividad generadora de aguas residuales industriales. extracción del aceite de orujo de oliva crudo 8 8 El volumen estimado de este flujo es de unos 3 m³/h, total unos 72 m³/día. y mediante las correspondientes conducciones, se conducirán a la E.D.A.R.I, previo paso por depósitos pulmón existentes. 4.6.2 FLUJO 2 – Lixiviados zona industrial Otro tipo de agua son los lixiviados de lluvia procedentes de las zonas industriales, que se recogen mediante red independiente, y son conducidos por gravedad hasta el DEP. 6 (depósito aéreo Agua EDARI) desde el que son bombeados al proceso de depuración. Se estima que con la superficie existente y teniendo en cuenta la pluviometría media anual de la zona, se tienen unos 13.000 m3 de lixiviados que se conducen a la E.D.A.R.I. a lo largo del año. Este reparto se puede valorar mensualmente como expone la tabla siguiente, teniendo en cuenta los dato de pluviometría media extraídos de la base de datos de la AEMET: Mes Pluviometría (mm) A E.D.A.R.I. (m3) Enero 69 1.794 Febrero 60 1.560 Marzo 52 1.352 Abril 44 1.144 Mayo 20 520 Junio 6 156 Julio 0 0 Agosto 6 156 Septiembre 20 520 Octubre 57 1.482 Noviembre 100 2.600 Diciembre 100 2.600 Año 534 13.884 Tabla 1.- Datos de pluviometría media en El Tejar (Córdoba) En resumen, los FLUJOS 1 y 2, se enviarán a la E.D.AR.I., donde seguirán el proceso de depuración, resultando agua apta para su vertido o reutilización en la propia actividad. Un esquema del proceso de extracción de aceite de orujo de oliva crudo, además de los diferentes flujos nombrados, y su destino podría representarse como sigue: 9 9 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) Fig. 2.- Diagrama de Flujos Descripción de la depuración de aguas residuales industriales 10 10 5 DESCRIPCIÓN DE LA DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES Mediante análisis en laboratorio del agua de entrada a la E.D.A.R.I. se obtienen las siguientes características: DBO5…………………………………………... 1500 mg/l DQO……………………………………………. 5000 mg/l Sólidos Suspendidos…………………………. 75 mg/l pH………………………………………………. 3 – 9 Conductividad………………………………… Hasta 4000 µs Esta agua, como ya se ha explicado, contiene las aguas de proceso, las purgas de la caldera y sistema de refrigeración, y por otra parte, se unen los lixiviados de la zona ocupada por la propia actividad (pluviales, baldeos…). La Autorización de Vertido con nº de expediente EX0002/CO que posee la industria exige los siguientes parámetros del agua para su vertido: pH ................................................................................................................................. : 6 – 9 DBO5 .................................................................................................................... : < 25 mg/l. DQO .................................................................................................................. : < 125 mg/l. Sólidos Suspendidos .......................................................................................... : < 50 mg/l. Conductividad ........................................................................................... : < 2.000 µs/cm. En la Estación Depuradora de Aguas Residuales Industriales (E.D.A.R.I.), que se quiere trasladar y mejorar, el proceso que siguen las aguas es el siguiente: a) Filtración Una etapa con un Filtro de Sílex-Antracita. b) Microfiltración Sistema formado por un filtro de cartuchos bobinados, con una porosidad de 5 micras. c) Ósmosis Inversa Etapa de ósmosis inversa, que consta de un módulo formado por dos tubos de cuatro membranas en espiral cada uno. 11 11 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) Debido a la falta de un proceso de decantación se tiene un grave problema de ensuciamiento de filtros y membranas, sobre todo en días de lluvia en los que el agua a tratar contiene mayor cantidad de sólidos insolubles, imposibilitando que estos equipos cumplan su objetivo de depuración y, por tanto, no sean capaces de cumplir con los parámetros exigidos para el vertido del agua. La E.D.A.R.I., una vez trasladada y mejorada, tendrá capacidad para depurar hasta 225 m3/día de los efluentes anteriormente descritos. El proceso que siguen estas aguas en la E.D.A.R.I. es el siguiente, en líneas generales. Se recomienda consultar el PLANO Nº6 para una mejor comprensión del mismo: I. FASE 1 a) Pre-tratamiento de Coagulación-Floculación y Decantación Equipo de adición química y preparación del agua con posterior decantación Lamelar y decantación Centrífuga. II. FASE 2 b) Filtración En dos etapas, una con Filtración Sílex-Antracita y otra con Filtración Sílex-Carbón Activo, formadas por dos filtros cada una. c) Microfiltración El agua filtrada es conducida a un segundo sistema formado por cuatro filtros de cartuchos bobinados, dos de ellos de 5 micras de porosidad, y otros dos de 1 micra. d) Ósmosis Inversa Se proyectan dos etapas de ósmosis inversa para la eliminación de contaminantes orgánicos e inorgánicos, la primera formada por dos tubos de cuatro membranas en espiral cada uno, y la segunda formada por un tubo de cuatro membranas en espiral. e) Afine Sistema de tratamiento del agua residual mediante filtración con Resinas y filtración con Carbón Activo, en el cual el efluente resulta apto para reutilización o posible vertido. Como resultado del paso por la E.D.A.R.I., se obtiene un agua de salida apta para reutilización y para posible vertido, cuyas características son las siguientes: Descripción de la depuración de aguas residuales industriales 18 18 En ósmosis inversa se utilizan membranas densas, anisótropas, en configuraciones del tipo módulos enrollados en espiral que se disponen en el interior de carcasas de plástico reforzadas con fibra de vidrio. También se utilizan membranas del tipo fibra hueca dispuestas en módulos. La elección del tipo de membranas dependerá de las características del agua a tratar, ya que las configuraciones con membranas tipo fibra hueca presentan mayores problemas de ensuciamiento que las configuraciones tipo enrollamiento en espiral. Debido a los altos valores de rechazo de los procesos de ósmosis inversa, el ensuciamiento es la causa más importante del mal funcionamiento de las membranas. Las causas más frecuentes del ensuciamiento son debidas a:  Depósitos en la superficie de la membrana de costras o escamas de carbonato cálcico, sulfato cálcico, silicatos complejos, sulfato de bario, sulfato de estroncio, fluoruro cálcico, etc., dependiendo de la composición de la alimentación y como consecuencia de que las concentraciones de sal en el concentrado puedan sobrepasar el producto de solubilidad de la sal.  Sedimentos de partículas como coloides, productos de la corrosión del hierro de las conducciones, precipitados de hidróxido de hierro, algas, etc.  Bioensuciamiento debido al crecimiento de microorganismos en la superficie de la membrana, ya que algunos materiales de las membranas, como acetato de celulosa o poliamidas, pueden ser un sustrato utilizable por los microorganismos.  Ensuciamiento debido a compuestos orgánicos como aceites o grasas presenten en las aguas residuales industriales. En este caso se realizan dos etapas de ósmosis inversa para eliminar compuestos diferentes:  Primera etapa, destinada a la eliminación de sales.  Segunda etapa, cuyo objetivo es eliminar la contaminación orgánica existente en el agua a tratar. El sistema está formado por membranas de poliamida enrolladas en espiral. También está dotado de un sistema de flushing, destinado a la conservación y mantenimiento de las membranas, que consiste en hacer circular parte del agua saliente de la ósmosis inversa por el circuito a una velocidad muy superior a la de su trabajo habitual, creando así una circulación en régimen turbulento y no laminar. El objetivo es desplazar y eliminar el ensuciamiento de las membranas, siendo de gran importancia para alargar la vida de las mismas. 5.2.4 Afine Para la eliminación de los contaminantes disueltos existentes en el agua tras la ósmosis inversa, se procede a realizar una etapa de tratamiento de afine. En esta etapa se lleva a cabo un proceso de filtración con resina de intercambio iónico y otro de filtración con carbón activo o adsorción. 19 19 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) 5.2.4.1 Filtración con resina En esta operación se utiliza un material, habitualmente denominado resinas de intercambio iónico, que es capaz de retener selectivamente sobre su superficie los iones disueltos en el agua, los mantiene temporalmente unidos a la superficie, y los cede frente a una disolución con un fuerte regenerante. Los tratamientos con resinas más comunes para el agua industrial son:  Ablandamiento: consiste en la eliminación de dureza temporaria (bicarbonatos de Ca y Mg) y dureza permanente (iones de calcio y magnesio).  Descarbonización: consiste en la eliminación total o parcial de la dureza temporaria constituida por bicarbonatos de tierra alcalinos (Ca y Mg).  Desmineralización: consiste en la eliminación de la salinidad del agua (sales de Ca, Mg, Na, K).  Adsorción: las resinas adsorben moléculas orgánicas polares, en forma reversible y selectiva, quedando retenidas dentro de los poros de las mismas.  Remoción de nitrógeno: los iones normalmente removidos de los flujos contaminados son el ión amonio NH4+ y el ión nitrato NO3- . El ión de sustitución varía dependiendo de la solución utilizada para la regeneración de la resina, por ejemplo, de acuerdo a cuáles iones están en los sitios activos de la resina. Las propiedades que rigen el proceso de intercambio iónico y que a la vez determinan sus características principales son las siguientes:  Las resinas actúan selectivamente, de forma que pueden preferir un ión sobre otro con valores relativos de afinidad de 15 o más.  La reacción de intercambio iónico es reversible, es decir, puede avanzar en los dos sentidos.  En la reacción se mantiene la electroneutralidad. Hay sustancia naturales (zeolitas) que tienen capacidad de intercambio, pero en las industrias la mayor parte de las resinas que se utilizan en el intercambio iónico son productos sintéticos originados a partir de un polímero, con muy claras ventajas de uso. Los principales tipos de resinas de intercambio iónico son los siguientes: Descripción de la depuración de aguas residuales industriales 20 20 Tipo de resina Variedad Características Resinas de intercambio catiónico Resinas para cationes fuertemente ácidos, o resinas catiónicas fuertes. Tienen radicales sulfónicos. Pueden romper los enlaces de las sales neutras y liberar los ácidos asociados. pH sin limitaciones. Resinas para cationes ligeramente ácidos, o resinas catiónicas débiles. Tienen radicales carboxílicos. Pueden atraer los cationes asociados a la alcalinidad. pH> 7. Resinas de intercambio aniónico Resinas para aniones fuertemente alcalinos, o resinas aniónicas fuertes. Tienen radicales amonio cuaternarios. Fijan los ácidos débiles. pH sin limitaciones. Resinas para aniones ligeramente alcalinos, o resinas aniónicas débiles. A partir de mezclas de aminas primarias a cuaternarias. Fijan los ácidos fuertes. Tabla. 3.- Principales resinas de intercambio iónico Al producirse el intercambio iónico, la capacidad de la resina comienza a decrecer, debido a que posee una capacidad limitada para la remoción de iones de las soluciones y debido a esto, en un momento dado habrá cedido la mayoría de sus iones de sustitución y se producirá un cierto pase de iones no deseados en el agua producida y se dice que esta resina está "agotada" o saturada de los iones que ha atrapado. Por este motivo, cuando se diseña una columna de intercambio iónico, se establece a priori la concentración máxima admisible de iones indeseables en la salida del proceso. Cuando se llega a la concentración pre establecida, se debe proceder a regenerar la resina, para poderla utilizar en un nuevo ciclo. La regeneración de las resinas de intercambio iónico es el proceso inverso del proceso de intercambio iónico y tiene por finalidad devolverle a la resina de intercambio iónico su capacidad inicial de intercambio. Esto se realiza haciendo pasar soluciones que contengan el ión móvil original, el cual se deposita en la resina y desaloja los iones captados durante el agotamiento. Para la regeneración de las resinas de intercambio iónico se usa:  Sal común (cloruro de sodio) para regenerar resinas catiónicas de ácidos fuertes.  Ácido clorhídrico o ácido sulfúrico (depende del costo y de la eficiencia): para regenerar resinas catiónicas de ácidos fuertes y resinas catiónicas de ácidos débiles..  Hidróxido de sodio o hidróxido de amonio: para regenerar resinas aniónicas de bases fuertes y resinas aniónicas de bases débiles. Una vez regenerada la resina está lista para un nuevo ciclo de intercambio iónico. 21 21 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) Entre las ventajas del proceso iónico en el tratamiento de aguas cabe destacar:  Son equipos muy versátiles siempre que se trabaje con relativas bajas concentraciones de sales.  Actualmente las resinas tienen altas capacidades de tratamiento, resultando compactas y económicas.  Las resinas son muy estables químicamente, de larga duración y fácil regeneración.  Existe cierta facilidad de automatización y adaptación a situaciones específicas. 5.2.4.2 Filtración carbón activo (adsorción (carbón activo)) La adsorción es un fenómeno por el que las moléculas de un fluido que inciden sobre una superficie sólida quedan retenidas cierto tiempo sobre ella por acción física o química. Con la adsorción se pueden separar componentes de mezclas líquidas o gaseosas por contacto con el adsorbente apropiado. Para utilizar este fenómeno en el tratamiento de aguas residuales industriales, se buscan materiales con gran porosidad y con una superficie específica importante, dado que el compuesto soluble a eliminar se ha de concentrar en la superficie del mismo. Los adsorbentes más utilizados son la alúmina, el gel de sílice y ciertas resinas orgánicas de poliestireno o ésteres acrílicos, pero, sobre todo, el más aplicado es el carbón activo. La calidad de los efluentes de un sistema de adsorción, a base de carbón activo, depende fundamentalmente de la composición del agua residual y del tipo de carbón activado que se utilice. Como consecuencia de la adsorción llega un momento o punto de ruptura en que el adsorbente ya no es eficaz, por lo que a partir de ese instante deberá ser regenerado. En este caso se utiliza como adsorbente el carbón activo. Se llama carbones activos a unos carbones con propiedades notables de adsorción como consecuencia de su gran porosidad, debida al tratamiento de activación. Hay dos formas clásicas de utilización de carbón activo, con propiedades diferentes y utilizado en diferentes aplicaciones:  Carbón activado granular (GAC): Se suele utilizar una columna como medio de contacto entre el agua a tratar y el carbón activado, en la que el agua entra por la parte inferior y asciende hacia la superior. El tamaño de partícula en este caso es mayor que en el otro. Se suele utilizar para eliminar elementos traza, especialmente orgánicos, que pueden estar presentes en el agua, y que habitualmente han resistido un tratamiento biológico. Son elementos, que a pesar de su pequeña concentración, en muchas ocasiones proporcionan mal olor, color o sabor al agua.  Carbón activo en polvo (CAP): Este tipo de carbón se suele utilizar en procesos biológicos, cuando el agua contiene elementos orgánicos que pueden resultar tóxicos. También se suele añadir al agua a tratar, y pasado un tiempo de contacto, normalmente con agitación, se deja sedimentar las partículas para su separación previa. Suelen ser operaciones llevadas a cabo en discontinuo. La viabilidad económica de este proceso depende de la existencia de un medio eficaz de regeneración del sólido una vez agotada su capacidad de adsorción. El GAC se regenera fácilmente por oxidación de la materia Automatización 22 22 orgánica y posterior eliminación de la superficie del sólido en un horno. Las propiedades del carbón activo se deterioran, por lo que es necesario reponer parte del mismo por carbón virgen en cada ciclo. Por otro lado el CAP es más difícil de regenerar, se hace mediante los procesos WRS (secado con aire comprimido, oxidación y calor) y AST (calor y vapor a alta temperatura), pero también es cierto que es más fácil de producir. 6 AUTOMATIZACIÓN El sistema de depuración está totalmente automatizado, mediante un Controlador Lógico Programable, más conocido por sus siglas en inglés PLC (Programmable Logic Controller) conectado vía módem en el que se ha instalado una aplicación informática que permite el control remoto de la planta. Cuando se producen alarmas o averías se ejecuta una llamada automática al servicio de mantenimiento. Cualquier posible anomalía, inicia el proceso de parada de la planta, y se ponen en marcha las medidas necesarias para la solución. A diferencia de las computadoras de propósito general, el PLC está diseñado para múltiples señales de entrada y de salida, rangos de temperatura ampliados, inmunidad al ruido eléctrico y resistencia a la vibración y al impacto. Los programas para el control de funcionamiento de la máquina se suelen almacenar en baterías copia de seguridad o en memorias no volátiles. Un PLC es un ejemplo de un sistema de tiempo real «duro», donde los resultados de salida deben ser producidos en respuesta a las condiciones de entrada dentro de un tiempo limitado, de lo contrario no producirá el resultado deseado. 7 PLANTA PILOTO El agua que llega a la E.D.A.R.I. tiene características muy variables. Esta gran variabilidad depende, principalmente, de lo siguiente: - Proporción de finos que se produzca en el proceso de desolventización de la extractora. - Cantidad y contaminación del agua de lluvia, que arrastra la suciedad existente en las zonas industriales de la planta. Por esta razón, resulta necesaria la instalación de una planta piloto, donde se puedan probar distintos filtros, membranas, resinas y carbones activos, con el objetivo de ayudar a la E.D.A.R.I. a resolver los problemas que genere la gran variabilidad de estas aguas. Los equipos que conforman esta planta piloto, así como sus características técnicas, se explican en el punto A.6 del Anexo A. 23 23 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) 8 DESCRIPCIÓN DE LAS REDES DE CONDUCCIÓN DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES A DEPURACIÓN Y VERTIDO DE LAS MISMAS Como ya se ha explicado, en el proceso de extracción se generan distintos tipos de aguas residuales: FLUJO 1 EFLUENTE INDUSTRIAL FLUJO 2 LIXIVIADOS Aguas procedentes del proceso de extracción + Purgas del Generador de Vapor + Purgas del Sistema de refrigeración. Lixiviados de lluvia procedentes de las zonas industriales A DEP. 6 (depósito aéreo Agua EDARI) A E.D.A.R.I. Tabla 4.- Flujos de aguas residuales generadas En resumen, los FLUJOS 1 y 2, se enviarán a la E.D.AR.I., donde seguirán el proceso de depuración, resultando agua apta para su vertido o reutilización en la propia actividad. Estos flujos están canalizados en redes de evacuación independientes que quedan grafiadas en el PLANO Nº 4 que se adjunta en este proyecto. 8.1 Conducción del agua de proceso de extracción hasta la E.D.A.R.I. El agua procedente de la etapa de Desolventización y Destilación, libre de hexano, se conduce mediante conducción de acero inoxidable por gravedad enviará esta agua al pozo de recogida junto al sistema, Pz1. Descripción de las redes de conducción de aguas residuales industriales a depuración y vertido de las mismas 24 24 Este pozo cuenta con sistema de bombeo para el envío de las aguas a la E.D.A.R.I. 8.2 Conducción de las purgas de la caldera y purgas del sistema de refrigeración Se dispone de una tubería de inox., que transporta las purgas de la caldera, hasta un pozo de hormigón, desde el cual, mediante bomba se enviarán a la E.D.A.R.I. Las purgas del sistema de refrigeración también son conducidas al Pz1 desde son enviadas a la E.D.A.R.I. 8.3 Conducción de lixiviados (Flujo – 2) a depósito pulmón de alimentación a depuración Todas las zonas ocupadas por la actividad industrial, así como las de almacenamiento y las de tránsito de vehículos que pudiesen producir derrames de productos, están perfectamente delimitadas mediante bordillos, resaltes y soleras con pendientes adecuadas que conducen cualquier lixiviado hacia una red de saneamiento independiente, con destino a la depuradora. En la zona circundante a la actividad extractora, (zona alta de la parcela, según planos adjuntos), la recogida de estos lixiviados se realiza mediante tubería subterránea, siendo conducidos hasta pozo (Pz6) de hormigón armado, situado en la zona intermedia de la parcela. De este pozo, son bombeados hasta el pozo Pz1 donde inician el proceso de depuración. La zona de escorrentías entre las naves de almacenamiento de orujo, así como los lixiviados procedentes de los viales se conducen por gravedad al pozo Pz3 y llegan por su pie hasta el Pz4 que también recoge los lixiviados del parque de hueso canalizados mediante cuneta. Éste, conecta con el pozo Pz5 el que recoge los lixiviados de los viales de subida y bajada, así como los recogidos en la zona de recepción de materia prima. Desde el pozo pz5, estos lixiviados, que conforman el denominado FLUJO-2, son enviados hasta el depósito de almacenamiento y alimentación a depuradora, (DEP. 6). 8.4 Conducción del agua depurada a reutilización El agua depurada en la E.D.A.R.I., se obtiene con los parámetros adecuados para ser reutilizada en el proceso, o bien para ser vertida al punto de vertido autorizado a través de tubería de polipropileno de 200 mm. Desde el depósito de salida de agua depurada de la EDARI (DEP 17, en el que se almacena para reutilización), se dispone de una tubería de polietileno que la conduce hasta un depósito (DEP 10) donde se almacena. 8.5 Rechazos de la depuradora El proceso de depuración conlleva unos rechazos, que deben ser recirculados al mismo proceso, hasta su máximo agotamiento. Se prevé un rechazo que se envía a depósito existente y de aquí será enviado al evaporador que la entidad posee en su central de Palenciana. 25 25 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) 9 EQUIPOS QUE SE INSTALAN Algunos de los equipos y componentes de la E.D.A.R.I. proceden de la instalación existente. Lo único que se hace con ellos es cambiar su ubicación. Para conformar cada una de las etapas del proceso de depuración, tal y como se ha descrito anteriormente, únicamente ha sido necesaria la adquisición o reutilización de los siguientes equipos. Se recomienda nuevamente la consulta del PLANO Nº6: 9.1 E.D.A.R.I. – Fase 1 9.1.1 Depósitos pulmón Dep. 11 y Dep.12 Se instalan dos depósitos pulmón para aguas a depuradora conectado con válvula intermedia. Ø 2500 mm. Altura: 5300 mm. Material: Poliéster. Capacidad: 26.000 l. 9.1.2 Bomba sumergible en Pz1 (B-1) Se instala una bomba sumergible en pozo Pz1, de agua de proceso a depósitos pulmón de la depuradora. La bomba es de 2º uso y está sobredimensionada. Dispone de variador de frecuencia comandado por nivel, el cual hace que la salida de agua del pozo Pz1 sea lo más constante posible, evitando arranques y paradas continuas de la bomba, con los problemas que ello conlleva. Además, al ser continuo y estable el caudal de agua de salida de proceso, hace más eficiente el intercambiador tubular existente. Potencia 5,5 Kw. 9.1.3 Bomba aportación floculación (B-2) Se instala una bomba de aporte de agua bruta de Dep.11 y Dep.12 a floculación-coagulación. La bomba es de 2º uso y está sobredimensionada. Dispone de variador de frecuencia que regula el caudal de agua a depurar, siendo este constante durante todo el día, por lo que se optimiza el funcionamiento del decantador lamelar. Además, también se optimiza el intercambio de temperatura del agua a depurar en el intercambiador de placas existente, bajando esta temperatura para evitar daños y problemas en las membranas de ósmosis inversa, y ganando energía calorífica en el agua de aporte a caldera. Potencia 0,75 KW. 9.1.4 Bomba recirculación en reactor (B-3) Se instala una bomba de recirculación de agua en el reactor de floculación-coagulación. La bomba es de 2º uso y está sobredimensionada. Dispone de variador de frecuencia para controlar el aporte de agua al decantador lamelar, que necesita un flujo constante para su óptimo funcionamiento. Potencia 0,75 Kw Equipos que se instalan 26 26 9.1.5 Reactor Floculación – Coagulación Se instala un reactor de floculación – coagulación con agitador, ya existente en otra planta en desuso, cuyas dimensiones son 1800 x 1150 x 1740 mm. con un volumen de 3.600 l. donde se agita el agua bruta con floculante-coagulante. Potencia instalada: 0,75 KW. Dicho reactor fue adquirido por la propiedad junto con el decantador lamelar que se instala, ya que forman parte de la misma unidad de decantación. Como se demuestra posteriormente, dicha unidad es suficiente para tratar el agua bruta producida. Para la elección del floculante – coagulante se manda una muestra de agua bruta a la empresa Geblasa S.A., la cual estudia distintos floculantes y coagulantes mediante análisis en laboratorio y propone el óptimo. A continuación se explica dicho estudio. DESCRIPCIÓN DEL ESTUDIO TÉCNICO • Ensayo Lab. Nº1 De Jarras “JAR-TEST” para encontrar dosis óptimas entre diferentes coagulantes inorgánicos (PAX 18, PAX 10 y FERRICLAR) con la ayuda de una dosis de PoliDADMACS (OPTIFLOC PD-340) en el efluente de entrada de la EDAR. • Ensayo Lab. Nº2 De Jarras “JAR-TEST” donde se corrige a pH óptimo de coagulación-floculación. Se sigue tratamiento con PAX 18 como coagulante y se ensaya con dosis de diferentes coadyuvantes. (SUPERFLOC A-130 y OPTIFLOC PD-340). Los tests de laboratorio se realizan mediante el llamado “Jar – test”, según el método que se explica a continuación: • Llenar el recipiente con 500 ml de efluente a tratar. • Agitar a 170-175 r.p.m. • Introducir la dosis deseada de coagulante (dis.a 10 g/l) – PAX 18, PAX 10 y/o FERRICLAR (t=0) • Introducir la dosis deseada del floculante (dis.a 1 g/l) – SUPERFLOC A-130 PWG y/o OPTIFLOC PD340. • Agitar a 40 r.p.m. durante 15 min. (t=3) • Parar de agitar, sacar las hélices y la decantación comienza. (t=15 - 20) • Recoger una muestra de agua a 5 cm. de profundidad aprox., esta operación se efectuará a los 3 y 15 min. de la decantación. Tras la realización del Jar – Test se mide la turbidez residual del agua tratada. Todo este estudio nos llevará a la aplicación de la cantidad necesaria tanto de coagulante como de floculante, para obtener un rendimiento optimo del tratamiento y de esta manera tener unos buenos resultados. A continuación se muestran los parámetros que se estudian del agua a tratar por la EDARI. 27 27 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) PARÁMETROS UNIDADES TURBIDEZ (NTU) 344 pH 6,30 CONDUCTIVIDAD (µS/cm2) 7700 Tabla 5.- Parámetros agua a tratar A continuación se representan los parámetros más comunes de los diferentes productos ensayados: PRODUCTO CARACTERÍSTICAS PAX 18 18 % Al2O3 PAX 10 10 % Al2O3 FERRICLAR 45 % Fe2(SO4)3 SUPERFLOC A-130 PWG Polielectrolito aniónico OPTIFLOC PD-340 PoliDADMACS Tabla 6.- Parámetros floculantes-coagulantes ensayados RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayos de laboratorio Nº1 Tabla 7.- Ensayos de laboratorio Nº1 Equipos que se instalan 34 34 Fig. 6.- Características filtro Sílex-Carbón activo Como se observa, el caudal es de 17 m3/h, por lo que el filtro está sobredimensionado, ya que como se sabe el caudal de agua bruta a tratar rara vez supera los 6 m3/h. Además, debido a que el diámetro es de 1050 mm, la velocidad de paso del agua a tratar (Q = 9,375 m3/h) a través del filtro es muy baja: 𝑣 = 𝑄 𝐴=9,375𝑚3 ℎ 0,86 𝑚2=10,9 𝑚3 ℎ/𝑚2 Con esta velocidad de paso tan baja se asegura que no hay problema de pérdida de carga, ya que el fabricante asegura que para velocidades menores de 20 m3/h/m2 no habrá arrastre de carga, así como que el agua bruta se distribuirá por toda la superficie del filtro, evitando que aparezcan caminos preferenciales y el agua no sea filtrada debidamente. 9.2.3 Módulos de ósmosis inversa En la planta actual ya existe instalado un módulo de ósmosis inversa, formado por dos tubos cuyas características se explican en el anexo A de este proyecto. 35 35 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) Se instala un segundo módulo de ósmosis inversa, formado por un único tubo de las mismas características de los tubos del primer módulo, para conseguir una mayor disminución de la DQO del agua bruta y, así, poder cumplir con lo exigido por la Autorización de vertido, tras el posterior paso por el proceso de afine. Se deben elegir las membranas utilizadas en dichos módulos. Para ello se contacta con Hydranautics, una empresa del Grupo Nitto, que recomienda las siguientes membranas: - Membranas ESPA2 – LD - Caudal nominal de cada membrana: 37,9 m3/día - Capacidad de separación: 99,6 % - Configuración: Enrollada en espiral de bajo ensuciamiento - Material: Poliamida compuesta - Área activa de la membrana: 37,1 m2 - Máxima presión aplicada: 4,14 MPa - Temperatura máxima de operación: 45 ºC Gracias a la capacidad de separación del 99,6 % de las sustancias disueltas en el agua, estas membranas garantizan que son suficientes para eliminar del agua la suficiente carga, orgánica e inorgánica, como para alcanzar los niveles de concentración deseados. Para calcular el número de membranas que se necesitan en cada módulo se estudia lo siguiente: MÓDULO 1 - El modulo 1 de ósmosis inversa es capaz de tratar hasta 225 m3/día. - Cada membrana tiene una capacidad nominal de 37,9 m3/día - El número de membranas que se necesitan es: 𝑁º 𝑀𝑒𝑚𝑏𝑟𝑎𝑛𝑎𝑠 = 225 37,9 = 5,94 Se concluye que 6 membranas serían suficientes para tratar los 225 m3/día de agua bruta, sin embargo se instalarán 8 membranas para tener en cuenta el ensuciamiento progresivo de las membranas con el consecuente descenso de caudal. MÓDULO 2 Para estudiar el número de membranas necesarias en el módulo 2 se debe tener en cuenta los siguientes flujos, se recomienda nuevamente consultar el PLANO Nº6: Equipos que se instalan 36 36 - El módulo 1 trata hasta 225 m3/día de agua bruta. - Se considera que un 20% de estas aguas son rechazos del módulo 1, es decir, unos 45 m3/día. - Al Depósito 14 (DEP.14) llegarán, por tanto, unos 180 m3/día. - Entre un 30% y un 35% del agua existente en el Depósito 14 se utiliza para reutilización en el lavador de gases de la extractora, ya que después de pasar por la 1ª ósmosis se considera apta para ello. Por tanto, se reutilizan unos 60 m3/día. - Al módulo 2 llegarán, por tanto, unos 120 m3/día. - Se considera que sobre el 20% de este caudal son rechazos del modulo 2, es decir, unos 24 m3/día. - A la salida del módulo 2 tendremos, por tanto, un caudal de unos 96 m3/día de agua a tratar en el proceso de affine. Después de estas consideraciones, se puede calcular el número de membranas necesario: 𝑁º 𝑀𝑒𝑚𝑏𝑟𝑎𝑛𝑎𝑠 = 120 37,9 = 3,16 Se concluye que 4 membranas serían suficientes para tratar los 120 m3/día de agua bruta que llega al módulo 2. 9.2.4 Columna resina Se instala una columna de resina ya existente en otra planta y en desuso. Dicha columna tiene las siguientes características: Columna modelo KPP-1260, fabricada en poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV - laminado). Conexiones mediante bridas moldeadas en poliéster. Placa de crepinas fabricada en fibra de vidrio junto con el fondo de la columna. Presión de diseño: 5 Kg/cm2, Presión de prueba: 7,5 Kg/cm2. Altura cilíndrica: 1500 mm. 37 37 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) Fig. 7.- Características columna resina Como puede verse se tiene un diámetro de 1260 mm, por lo que la velocidad de paso del agua a tratar (96 m3/día) a través del filtro es muy baja: 𝑄 = 96 𝑚3 𝑑í𝑎 ∗1 𝑑í𝑎 24 ℎ = 4 𝑚3/ℎ 𝑣 = 𝑄 𝐴=4 𝑚3/ℎ 𝜋𝐷2 4𝐻 =4 𝑚3/ℎ 𝜋1,262 𝑚2 4∗ (2,44 − 0,35) 𝑚 = 1,53𝑚3 ℎ/𝑚2 Con esta velocidad de paso tan baja se asegura que no hay problema de pérdida de carga, ya que el fabricante asegura que para velocidades menores de 40 m3/h/m2 no habrá arrastre de carga, así como que el agua bruta se distribuirá por toda la superficie de la columna, evitando que aparezcan caminos preferenciales y el agua no sea filtrada debidamente. Para determinar la cantidad de resina que se debe utilizar se estudia lo siguiente: - Se considera que se debe ocupar aproximadamente un 75 % del volumen total de la columna, para que, una vez entre el agua bruta a la columna, se expanda el lecho de resina ocupando así todo el volumen de la columna. Esto se hace así, buscando que sean necesarias el menor número posible de regeneraciones de la resina, ya que cuanto mayor sea el volumen de resina mayor será el tiempo que transcurrirá hasta que sea necesaria la regeneración de la misma, consiguiendo, así, que el número de paradas de la planta para ello sea menor. - El volumen total de la columna se calcula de la siguiente manera: Equipos que se instalan 38 38 𝑉 = 𝜋 𝐷2 4∗ 𝐻 = 𝜋 1,262 4∗(2,44 − 0,35)= 2,6 𝑚3 - Se necesita, por tanto, el siguiente volumen de resina: 𝑉𝑟𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎 = 0,75 ∗ 2,6 𝑚3= 1,95 𝑚3 Se considera que este volumen de resina es carga más que suficiente para el afine que se quiere realizar. Para seleccionar el tipo de resina que se va a utilizar se ha mandado una muestra de agua bruta a la salida del módulo 1 de ósmosis inversa al Instituto de la Grasa – CSIC, que estudian en laboratorio distintas resinas y proponen la óptima para el tratamiento del agua. A continuación se explica el estudio realizado por el Instituto de la Grasa: - Se analiza en laboratorio la muestra de agua bruta enviada obteniendo los siguientes parámetros: Licor pH Conductividad (mS) Ácido acético (mg/ml) Salida ósmosis 1 3,54 0,11 0,6 Tabla 9.- Parámetros agua salida ósmosis 1 - Se prueban distintas resinas de intercambio iónico: Para ello se monta una batería de columnas con resinas de intercambio tanto aniónicas como iónicas, fuertes y débiles. Las columnas son de vidrio de 2 cm de diámetro y se cargan con 50 mL de resina. A cada una se le hacen pasar 300 mL de licor en tres veces de 100 mL cada una en una primera prueba. Los resultados se muestran en la Tabla 10. En todas las resinas probadas parece que la mayor parte de ácido acético queda retenido, y a pesar de ello no se modifica sustancialmente el pH excepto en la resina MP64 y la WBA. Esto puede deberse a la aportación de iones H+ por parte de la propia resina, como se observa en la M500 en donde el pH llega a bajar aún más. 39 39 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) Tabla 10.- Resultados prueba resinas - Se concluye que la única resina capaz de conseguir valores de pH comprendidos entre los exigidos para el vertido (pH: 6-9) es la MP 64. Como se sabe, las resinas se deben regenerar cada cierto tiempo para que mantengan su capacidad inicial de intercambio. El fabricante de la resina nos proporciona el proceso por el cual se regenera la resina utilizada, este proceso es el siguiente: SEPARACIÓN DE LAS RESINAS Partimos con todas las válvulas cerradas. Dura 10 minutos y consiste en pasar agua desmineralizada en sentido ascendente por el lecho de resina. ASENTAMIENTO Se cierran las válvulas y se deja reposar durante 5 minutos. AGUA DE DILUCIÓN Dura 2 minutos y consiste en pasar agua desmineralizada en sentido ascendente y descendente en el lecho de resina. REGENERACIÓN Dura 20 minutos y consiste en pasar agua desmineralizada y ácido súlfurico en sentido ascendente y agua desmineralizada y sosa en sentido descendente por el lecho de resina. Equipos que se instalan 40 40 LAVADO Dura 30 minutos y consiste en pasar agua desmineralizada en sentido ascendente y descendente en el lecho de resina. ASENTAMIENTO Y LAVADO PARCIAL Dura 3 minutos y consiste en dejar reposar la resina y vaciar parte del agua. MEZCLA DE RESINAS Dura 15 minutos y consiste en pasar aire en sentido ascendente por el lecho de resina. LLENADO Dura 5 minutos y consiste en llenar el lecho de resina. LLENADO RÁPIDO Dura 10 minutos y consiste en producir con la cadena regenerada pero echándolo al sumidero. 9.2.5 Columna carbón activo Se instala una columna de carbón activo ya existente en otra planta y en desuso. Dicha columna tiene las siguientes características: Columna modelo KPP-1160, fabricada en poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV - laminado). Conexiones mediante bridas moldeadas en poliéster. Placa de crepinas fabricada en fibra de vidrio junto con el fondo de la columna. Presión de diseño: 6 Kg/cm2, Presión de prueba: 9 Kg/cm2. Altura cilíndrica: 1500 mm. 41 41 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) Fig. 8.- Características columna carbón activo Como puede verse se tiene un diámetro de 1160 mm, por lo que la velocidad de paso del agua a tratar (Q = 4 m3/h) a través del filtro es muy baja: 𝑣 = 𝑄 𝐴=4 𝑚3/ℎ 𝜋𝐷2 4𝐻 =4 𝑚3/ℎ 𝜋1,162 𝑚2 4∗ (2,415 − 0,35) 𝑚 = 1,83𝑚3 ℎ/𝑚2 Con esta velocidad de paso tan baja se asegura que no hay problema de pérdida de carga, ya que el fabricante asegura que para velocidades menores de 40 m3/h/m2 no habrá arrastre de carga, así como que el agua bruta se distribuirá por toda la superficie de la columna, evitando que aparezcan caminos preferenciales y el agua no sea filtrada debidamente. Para determinar la cantidad de carbón activo que se debe utilizar se estudia lo siguiente: - Como se ha explicado para la resina, se considera que se debe ocupar aproximadamente un 75 % del volumen total de la columna. Se hace así por el mismo motivo explicado anteriormente. - El volumen total de la columna se calcula de la siguiente manera: 𝑉 = 𝜋 𝐷2 4∗ 𝐻 = 𝜋 1,162 4∗(2,415 − 0,35)= 2,18 𝑚3 - Se necesita, por tanto, el siguiente volumen de carbón activo: 𝑉𝑐𝑎𝑟𝑏ó𝑛 = 0,75 ∗ 2,18 𝑚3= 1,64 𝑚3 Se considera que este volumen de carbón activo es la carga suficiente para el afine que se quiere realizar. Para seleccionar el tipo de carbón activo que se va a utilizar se han mandado muestras de agua bruta osmotizada mediante el módulo 1 a la empresa Hydrocombus, que estudian en laboratorio distintos carbones activos y proponen el óptimo para el tratamiento del agua. En este estudio se han realizado las siguientes pruebas con carbones activos: - 02/03/2016: Carbones Hydrocombus Primeramente se analiza el agua de la muestra, obteniendo los siguientes parámetros: Equipos que se instalan 42 42 Muestra pH Conductividad (µS) DQO (ppm) Observaciones Agua osmotizada 3,67 90,8 6984 Tabla 11.- Análisis agua osmotizada 1 Se hacen pasar 200 ml de agua osmotizada por un filtro de papel que contiene carbón activo. Muestra pH Conductividad (µS) DQO (ppm) Observaciones Cabón activo CG 900 5,03 284 5820 Bastante burbujeo del agua al pasar por el carbón, se escapa algo de carbón al agua filtrada Carbón activo PK-1-3 4,58 324 6208 Carbón activo 9-CO organoso 6,96 1204 5820 Se escapa algo de carbón al agua filtrada Carbón activo MG-1050 4,91 178,1 5820 Tabla 12.- Pruebas carbón activo 1 - 07/03/2016: Carbones Hydrocombus Primeramente se analiza el agua de la muestra, obteniendo los siguientes parámetros: Muestra pH Conductividad (µS) DQO (ppm) Observaciones Agua osmotizada 3,81 80,3 2352 El agua hoy olía algo a corrompido. Tabla 13.- Análisis agua osmotizada 2 En un vaso de precipitado con 200 ml de agua osmotizada se le añaden 40 gramos de carbón activo. Se deja agitando en depósito con agitador durante 30 minutos. A continuación se filtra la muestra con papel de filtro. 43 43 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) Muestra pH Conductividad (µS) DQO (ppm) Observaciones Cabón activo CG 900 9,55 320 2548 Burbujeo al adicionar el carbón. Agua queda con algo de color gris Carbón activo PK-1-3 9,64 968 1568 Agua con algo de color Carbón activo 9-CO organoso 9,75 3880 1372 Burbujeo al adicionar el carbón. Agua filtrada con color gris. Carbón activo MG-1050 9,35 289 1568 Burbujeo al adicionar el carbón al agua. Tabla 14.- Pruebas carbón activo 2 - 09/03/2016: Carbones Hydrocombus Primeramente se analiza el agua de la muestra, obteniendo los siguientes parámetros: Muestra pH Conductividad (µS) DQO (ppm) Observaciones Agua osmotizada 4,51 184,6 2772 Tabla 15.- Análisis agua osmotizada 3 A vaso de precipitado con 200 ml de agua desmineralizada se le añaden 50 gramos de carbón activo en todos los carbones excepto en el PK1-3 que tiene menos densidad y en el SK1 de Brenntag que es carbón en polvo (usado en refinería benzopireno). En estos dos últimos casos se añaden 40 gramos de carbón. Se pretende con esto lavar el carbón y separar finos, pero los sólidos más finos quedan en suspensión, por tanto, se lava el carbón pero no se separan los finos. Se escurre el carbón lavado y se echa a un vaso de precipitado que contiene 200 ml de agua osmotizada del Tejar. En un depósito las muestras están agitándose durante 1 hora. Al filtrarse con papel de filtro, todas las muestras quedan sin olor. Medidas de ahorro energético (maes) 50 50  Control mejorado de caudal y presión.  Corrección del Factor de potencia del motor.  Eliminación de la Energía reactiva.  Arranque suave de los motores.  Menor mantenimiento.  Eliminación de ruidos por vibraciones.  No se producirán cavitaciones en las bombas hidráulicas. 10.2.2 Ahorro de energía con variadores de frecuencia Se decide el uso de variadores de frecuencia en las siguientes bombas del proceso de depuración: BOMBA 1 (B-1) Se instala en dicha bomba un transmisor de nivel por presión diferencial, el cual hace que la salida de agua del pozo Pz1 sea lo más constante posible, evitando arranques y paradas continuas de la bomba, con los problemas que ello conlleva. Además, al ser continuo y estable el caudal de agua de salida de proceso, hace más eficiente el intercambiador tubular existente. BOMBA 2 (B-2) Se instala en dicha bomba, de aporte a floculación, un variador que regula el caudal de agua a depurar, siendo este constante durante todo el día, por lo que se optimiza el funcionamiento del decantador lamelar. Además, también se optimiza el intercambio de temperatura del agua a depurar en el intercambiador de placas existente, bajando esta temperatura para evitar daños y problemas en las membranas de ósmosis inversa, y ganando energía calorífica en el agua de aporte a caldera. BOMBA 3 (B-3) Se instala en dicha bomba un variador de frecuencia cuyo objetivo es controlar el aporte de agua al decanter. BOMBA 7 (B-7) Se instala en dicha bomba un variador de frecuencia controlado por un transmisor de presión, que controla la presión de todo el proceso de filtración y microfiltración, evitando así que resulten dañados los equipos de dichos procesos. BOMBA 9 (B-9) Se instala en dicha bomba un variador de frecuencia controlado por un transmisor de presión, que controla la presión del proceso de ósmosis inversa, evitando así que resulten dañadas las membranas de los módulos de ósmosis inversa. 51 51 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) Se procede ahora al cálculo del ahorro de energía que supone el uso de estos variadores de frecuencia: BOMBA 1 DATOS: Potencia: 5,5 kW; Tensión en trifásica: 400 V; Se supone un factor de potencia cos ϕ = 0,85. CÁLCULOS: Se calcula primero la intensidad del motor sin variador de frecuencia: 𝐼𝑠𝑣 = 𝑃 ∗ 1000 √3 ∗ 𝑉 ∗ cos∅ =5,5 ∗ 1000 √3 ∗ 400 ∗ 0,85 = 9,34 𝐴 Ahora se calcula la intensidad del motor con variador de frecuencia, considerando que el uso del variador supone que el factor de potencia sea 1: 𝐼𝑐𝑣 = 𝑃 ∗ 1000 √3 ∗ 𝑉 ∗ cos∅ =5,5 ∗ 1000 √3 ∗ 400 ∗ 1 = 7,94 𝐴 El ahorro que se consigue es: 𝐴ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 𝐼𝑠𝑣 − 𝐼𝑐𝑣 = 1,4 𝐴 𝑃 = √3 ∗ 𝐼 ∗ 𝑉 ∗ cos∅ 1000 =√3 ∗ 1,4 ∗ 400 ∗ 1 1000 = 0,97 𝑘𝑊/𝐻 BOMBA 2 DATOS: Potencia: 0,75 kW; Tensión en trifásica: 400 V; Se supone un factor de potencia cos ϕ = 0,85. CÁLCULOS: 𝐼𝑠𝑣 = 𝑃 ∗ 1000 √3 ∗ 𝑉 ∗ cos ∅ =0,75 ∗1000 √3 ∗ 400 ∗ 0,85 = 1,27 𝐴 Medidas de ahorro energético (maes) 52 52 𝐼𝑐𝑣 = 𝑃 ∗ 1000 √3 ∗ 𝑉 ∗ cos ∅ =0,75 ∗1000 √3 ∗ 400 ∗ 1 = 1,082 𝐴 El ahorro que se consigue es: 𝐴ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 𝐼𝑠𝑣 − 𝐼𝑐𝑣 = 0,188 𝐴 𝑃 = √3 ∗ 𝐼 ∗ 𝑉 ∗ cos∅ 1000 =√3 ∗ 0,188 ∗400 ∗ 1 1000 = 0,13 𝑘𝑊/𝐻 BOMBA 3 DATOS: Potencia: 0,75 kW; Tensión en trifásica: 400 V; Se supone un factor de potencia cos ϕ = 0,85. CÁLCULOS: 𝐼𝑠𝑣 = 𝑃 ∗ 1000 √3 ∗ 𝑉 ∗ cos ∅ =0,75 ∗1000 √3 ∗ 400 ∗ 0,85 = 1,27 𝐴 𝐼𝑐𝑣 = 𝑃 ∗ 1000 √3 ∗ 𝑉 ∗ cos ∅ =0,75 ∗1000 √3 ∗ 400 ∗ 1 = 1,082 𝐴 El ahorro que se consigue es: 𝐴ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 𝐼𝑠𝑣 − 𝐼𝑐𝑣 = 0,188 𝐴 𝑃 = √3 ∗ 𝐼 ∗ 𝑉 ∗ cos∅ 1000 =√3 ∗ 0,188 ∗400 ∗ 1 1000 = 0,13 𝑘𝑊/𝐻 53 53 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) BOMBA 7 DATOS: Potencia: 4 kW; Tensión en trifásica: 400 V; Se supone un factor de potencia cos ϕ = 0,85. CÁLCULOS: 𝐼𝑠𝑣 = 𝑃 ∗ 1000 √3 ∗ 𝑉 ∗ cos ∅ =4 ∗ 1000 √3 ∗ 400 ∗ 0,85 = 6,79 𝐴 𝐼𝑐𝑣 = 𝑃 ∗ 1000 √3 ∗ 𝑉 ∗ cos ∅ =4 ∗ 1000 √3 ∗ 400 ∗ 1 = 5,77 𝐴 El ahorro que se consigue es: 𝐴ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 𝐼𝑠𝑣 − 𝐼𝑐𝑣 = 1,02 𝐴 𝑃 = √3 ∗ 𝐼 ∗ 𝑉 ∗ cos∅ 1000 =√3 ∗ 1,02 ∗400 ∗ 1 1000 = 0,707 𝑘𝑊/𝐻 BOMBA 9 DATOS: Potencia: 15 kW; Tensión en trifásica: 400 V; Se supone un factor de potencia cos ϕ = 0,85. CÁLCULOS: 𝐼𝑠𝑣 = 𝑃 ∗ 1000 √3 ∗ 𝑉 ∗ cos ∅ =15 ∗1000 √3 ∗ 400 ∗ 0,85 =25,47 𝐴 𝐼𝑐𝑣 = 𝑃 ∗ 1000 √3 ∗ 𝑉 ∗ cos ∅ =15 ∗1000 √3 ∗ 400 ∗ 1 =21,65 𝐴 El ahorro que se consigue es: 𝐴ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 𝐼𝑠𝑣 − 𝐼𝑐𝑣 = 3,82 𝐴 𝑃 = √3 ∗ 𝐼 ∗ 𝑉 ∗ cos ∅ 1000 =√3 ∗ 3,82 ∗400 ∗ 1 1000 = 2,65 𝑘𝑊/𝐻 Medidas de ahorro energético (maes) 54 54 Finalmente, el ahorro total conseguido es: 𝐴ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 0,97 + 0,13 + 0,13 + 0,707 + 2,65 = 4,587 𝑘𝑊/𝐻 Lo que supone, conociendo que el precio de la electricidad es de 90 €/MW, y que la depuradora trabaja 8000 H/año: 𝐴ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 4,587𝑘𝑊 𝐻∗8000 𝐻 𝑎ñ𝑜 =36,7 𝑀𝑊/𝑎ñ𝑜 𝐴ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 36,7𝑀𝑊 𝑎ñ𝑜 ∗ 90 € 𝑀𝑊 =3303 €/𝑎ñ𝑜 55 55 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) BIBLIOGRAFÍA RIGOLA LAPEÑA, Miguel. Tratamiento de aguas industriales: aguas de proceso y residuales. Marcombo, 1989. SEOÁNEZ CALVO, Mariano. Manual de las aguas residuales industriales. S.A. McGraw-Hill / Interamericana de España, 2012. RODRÍGUEZ, Antonio, et al. Tratamientos avanzados de aguas residuales industriales. Informe de vigilancia tecnológica de la Universidad de Alcalá del Círculo de Innovación en Tecnologías Medioambientales y Energía (CITME), España, 2006. LLOYD RUSSELL, David. Tratamiento de aguas residuales: un enfoque práctico. Reverté, 2012. Anexos 56 56 ANEXOS ANEXO A. Estación depuradora de aguas residuales industriales para 225 m3/día A.1 Introducción Se redacta ahora el presente Anexo, con el fin de recoger las características técnicas de las instalaciones y equipos que conforman la Estación de Aguas Residuales Industriales (EDARI) tras la mejora proyectada. A.2 Características de la instalación A.2.1 Análisis agua de aporte PH: 3-9 DBO5: 1.500 mg/l. DQO: 5.000 mg/l. Sólidos Suspendidos: 75 mg/l. Conductividad: hasta 4.000 µs/cm. A.2.2 Análisis agua de salida Cumpliendo normativa Europea para vertido a cauce público, el agua de salida debe cumplir: PH: 6-9 DBO5: <25 mg/l. DQO: <125 mg/l. Sólidos Suspendidos: < 50 mg/l. Conductividad: 2.000 µs/cm. 57 57 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) A.3 E.D.A.R.I. Fase 1 – Floculación Coagulación A.3.1 Depósitos pulmón proceso depuración (DEP.11 / DEP.12) Dimensiones: Ø 2500 mm. Altura: 5300 mm. Material: Poliéster. Volumen: 26.000 l. Función y Uso: Depósitos pulmón para aguas a depuradora conectados con válvula intermedia. A.3.2 Bomba B1 Pozo CARACTERISTICAS GENERALES MARCA: KSB MODELO: KRTF 40-250 / 82 YC1-P Potencia Nominal: 5,5 Kw Función y Uso: Bomba sumergible en pozo Pz1, de agua de proceso a depósitos pulmón de la depuradora. Dispone de variador de frecuencia comandado por nivel A.3.3 Intercambiador tubular agua bruta – agua caldera CARACTERISTICAS GENERALES MARCA: DOBLAS Nº de tubos: 90 Longitud tubos: 6 m Diámetro tubos: 30 mm Espesor tubos: 3,5 mm Material: Acero inoxidable Presión de timbre: 2 kg/cm2 Función y Uso: Intercambiador tubular agua bruta-agua de caldera Anexos 58 58 A.3.4 Bomba B2 Aporte agua bruta a floculación CARACTERISTICAS GENERALES MARCA: Bombas FELEZ MODELO: S-185 Potencia Nominal: 1 CV Variador de frecuencia: SI Función y Uso: Bomba de aporte de agua bruta de Dep.11 y Dep.12 a floculación-coagulación. Dispone de variador de frecuencia para mantener constante el proceso de depuración. A.3.5 Bomba B3 recirculación agua reactor CARACTERISTICAS GENERALES MARCA: LIVERANI MODELO: 0069628 11 Potencia Nominal: 0,75 Kw Función y Uso: Bomba de recirculación de agua en el reactor de floculación-coagulación. A.3.6 Reactor floculación - coagulación CARACTERISTICAS GENERALES MARCA: TIMSA Potencia Nominal: 0,75 KW Dimensiones: 1800 x1150 x1740 mm. Volumen: 3.600 l. Función y Uso: Agitación con agua bruta y floculantecoagulante. Por rebose el agua pasa al decantador lamelar. 59 59 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) A.3.7 Depósito floculante d1 CARACTERISTICAS GENERALES MARCA: ALMO MODELO: RLA 90S 8 S1 Potencia Nominal: 0,37 KW Dimensiones: Ø 600 mm. Altura: 950 mm. Volumen: 250 l. Función y Uso: Depósito para diluir floculante-coagulante con agitador y dosificador a reactor mediante bomba A.3.8 Bomba dosificadora Bd1 CARACTERISTICAS GENERALES MARCA: MILTON ROY MODELO: CEGA10P1T3 Caudal max.: 10 l/h Presión max.: 12 bar Función y Uso: Depósito para diluir floculante-coagulante con agitador y dosificador a reactor mediante bomba A.3.9 Decantador lamelar CARACTERISTICAS GENERALES MARCA: ECOTEC MODELO: 01l0049 MATERIAL: Polipropileno Dimensiones: Anchura: 1180 mm. Longitud: 1892 mm. Altura: 2850 mm Superficile lamelas: 10 m2 Anexos 66 66 A.5.3 Depósito agua osmotizada a reutilización CARACTERISTICAS GENERALES MATERIAL: Polietileno Dimensiones: Ø 2.000 mm. Altura: 1.700 mm. Volumen: 5.000 l. Función y Uso: Depósito de agua osmotizada para reutilización en proceso de extracción. A.5.4 Bomba B11 aporte a reutilización CARACTERISTICAS GENERALES MARCA: LOWARA MODELO: SHE 50/200/110 Potencia Nominal: 3 Kw. Función y Uso: Bomba aporte agua a reutilización en proceso de extracción A.5.5 Depósito Dep.14 agua osmotizada a segunda ósmosis CARACTERISTICAS GENERALES MATERIAL: Polietileno Dimensiones: Ø 2.000 mm. Altura: 1.700 mm. Volumen: 5.000 l. Función y Uso: Depósito de agua osmotizada a segunda ósmosis A.5.6 Bomba B12 aporte a segunda ósmosis CARACTERISTICAS GENERALES MARCA: LOWARA MODELO: SHE 50/200/110 Potencia Nominal: 3 Kw. Función y Uso: Bomba aporte agua a segunda ósmosis. Cuerpo e impulsor en Ac. Inox. 67 67 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) A.5.7 Bombeo de alta presión B13 CARACTERISTICAS GENERALES MARCA: LOWARA MATERIAL: Acero inoxidable AISI 316 Caudal: 15 m3/h Presión: 17 bar Potencia Instalada: 11 Kw. A.5.8 Módulo de segunda ósmosis inversa CARACTERISTICAS GENERALES MARCA: CODE LINE MODELO: BEL8-S-300 Nº Tubos: 1 Nº Elementos 2 Conexión Lateral Diámetro 8’’ Presión Nominal 300 PSI Nº Membranas 4 Longitud 40’’ Configuración Espiral Material Poliamida A.5.9 Depósito Flushing CARACTERISTICAS GENERALES MATERIAL: Polietileno Dimensiones: Ø 2.000 mm. Altura: 1.200 mm. Volumen: 3.000 l. Función y Uso: Depósito de agua osmotizada para barrido de membranas Anexos 68 68 A.5.10 Bomba Flushing B10 CARACTERISTICAS GENERALES MARCA: LOWARA MODELO: SHE 40-200/55 Potencia Instalada: 5,5 Kw. Función y Uso: Bomba de aporte de agua a flushing A.5.11 Depósito Dep.15 agua osmotizada a columna resina CARACTERISTICAS GENERALES MATERIAL: Polietileno Dimensiones: Ø 2.000 mm. Altura: 1.200 mm. Volumen: 3.000 l. Función y Uso: Depósito de agua osmotizada a columna resina A.5.12 Bomba B15 aporte agua a columna de resina CARACTERISTICAS GENERALES MARCA: LOWARA MODELO: SHE 32-200/40 Material: Cuerpo y ejes en inoxidable Potencia Instalada: 4 Kw. Función y Uso: Bomba de aporte de agua a columna de resinas A.5.13 Columna de resina CARACTERISTICAS GENERALES MARCA: CALPLAS MODELO: KPP-1260 Material: poliéster reforzado con fibra de vidrio Dimensiones: Ø 1260 mm. Altura: 2440 mm. Altura cilíndrica: 1500 mm. 69 69 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) Presión de diseño: 5 kg/cm2 Presión de prueba: 7,5 kg/cm2 Función y Uso: Columna de resina para afine A.5.14 Depósito Dep. 16 agua de columna de resina a columna de carbón activo CARACTERISTICAS GENERALES MATERIAL: Polietileno Dimensiones: Ø 2.000 mm. Altura: 1.200 mm. Volumen: 3.000 l. Función y Uso: Depósito de agua desde columna resinas a filtración carbón activo A.5.15 Bomba B16 aporte agua a columna de carbón activo CARACTERISTICAS GENERALES MARCA: LOWARA MODELO: SHE 32-200/40 Material: Cuerpo y ejes en inoxidable Potencia Instalada: 4 Kw. Función y Uso: Bomba de aporte de agua a filtro carbón activo A.5.16 Columna de carbón activo CARACTERISTICAS GENERALES MARCA: CALPLAS MODELO: KPP-1160 Material: poliéster reforzado con fibra de vidrio Dimensiones: Ø 1160 mm. Altura: 2415 mm. Altura cilíndrica: 1500 mm. Presión de diseño: 6 kg/cm2 Presión de prueba: 9 kg/cm2 Función y Uso: Columna de carbón activo para afine Anexos 70 70 A.5.17 Depósito rechazo CARACTERISTICAS GENERALES MATERIAL: Poliéster Dimensiones: Ø 3.000 mm. Altura: 3.900 mm. Volumen: 27.000 l. Función y Uso: Depósito de agua de rechazo A.6 Planta piloto A.6.1 Bomba aporte a bomba de alta presión Fabricante: ITUR Cantidad: 1 Caudal de alimentación: 1,0 m3/h Altura manométrica: 30 m.c.a. Voltaje: 1 x 220 Frecuencia: 50 Hz Potencia instalada: 0,75 Kw. El agua llega con un caudal no inferior a 400 l/h y una presión comprendida entre 3-4 Kg/cm2, desde la bomba de aporte. Drenaje: Q = 400 l/h. Electricidad: Tensión de acometida 220 V 50 Hz. Potencia instalada: 1,1 kW. A.6.2 Equipo de filtración automático de Sílex-Carbón activo modelo TR-FSCA 30/5600 Construido principalmente por: - Un cuerpo cerrado en poliéster reforzado con fibra de vidrio, capaz de soportar una presión de hasta 5 Kg/cm2. - Cabezal multivía automático en material bronce que se encarga de dirigir las diferentes fases del proceso. 71 71 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) - Los procesos de lavado y limpieza se realizan de manera automática en los intervalos de tiempo programados. - 1 Carga de carbón activo de granulometría seleccionada. - 1 Carga de sílex de granulometría seleccionada. - Tuberías y accesorios en PVC. - Gran rendimiento de filtración. CARACTERISTICAS TÉCNICAS Cantidad: 1 ud. Diámetro: 257 mm Altura: 1.124 + 180 mm Diámetro de conexión: 1” gas Caudal tratado: 600 lts/h Velocidad de filtración: 11,57 m3/m2h Superficie de filtración 0,05 m2 Presión máxima admisible: 5 Bar Temperatura máxima de trabajo: 50 ºC Lecho filtrante: sílex-carbón activo. Altura de lecho: 600 mm. Cantidad de lecho: 30 litros. A.6.3 Equipo dosificador automático de producto anti-incrustante modelo TR-TK 4 Para dosificar al caudal de agua de entrada producto anti-incrustante para el control de las incrustaciones salinas sobre las membranas de ósmosis inversa. DESCRIPCIÓN: - Una bomba dosificadora analógicas con caudal constante y control analógica - Caudal ajustable manualmente por potenciómetro en el panel frontal, dos frecuencias de funcionamiento (0-20% y 0-100%), con led indicador. - Válvula de purga manual - Membrana PTFE, cabezal estandar de PVDF - Carcasa fabricada en PP reforzada con fibra de vidrio, protección IP65 - Kit de instalación estándar con válvula de pie en PVC, válvula inyección en PVC, tubo de aspiración PVC, tubo de impulsión PEAD CARACTERISTICAS TÉCNICAS Alimentación: 100-230 V-50 Hz Número de inyecciones: 0-160 impulsos/min. Anexos 72 72 A.6.4 Equipo de ósmosis inversa automático modelo TR-O 200 E-2 Consistente en una máquina desaladora automática y dotado de un sistema de flushing, destinado a la conservación y mantenimiento de las mismas. Material de la tubería, valvulería y conexionado de baja presión en PVC, y en acero inoxidable para conducciones de alta presión. Preensamblado sobre un bastidor autoportante de acero inoxidable. Lo integran como componentes esenciales: - Filtración por cartuchos recambiables modelo TR-F 10/5 - Bomba de alta presión - Módulos de ósmosis inversa A.6.4.1 Filtración por cartuchos recambiables modelo TR-F 10/5 Cantidad 1 Caudal por filtro 0.4 m3/h Tipo de carcasa AMETEK 10” Material de la carcasa polipropileno Tipo de cartucho 5 µ Longitud del cartucho 10” Diámetro del cartucho 2,5” Otras características: Manómetros. Tubería y conexión en PVC. Presión máxima: 12 bar Caudal máximo: 8 litros/hora Conexiones: tubo de polietileno 4 x 6 mm. Potencia absorbida aprox: 12,2 W protección IP 65. Fluido a vehicular: producto anti-incrustante Racor de inspección: 3/8 Dosificación regular: 0-100 % Otros datos: Aspiración con filtro de protección Auto-aspirante hasta una altura máxima de 1,5 m Depósito para preparación del reactivo 73 73 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) A.6.4.2 Bomba de alta presión Fabricante LOWARA/GRUNDFOS o similar Cantidad 1 Caudal de alimentación 1,0 m3/h Altura manométrica 120 m.c.a. Voltaje 1 x 220 Frecuencia 60 Hz Potencia instalada 1,1 Kw. A.6.4.3 Módulos de ósmosis inversa Fabricante Hydranautics o similar Cantidad 1 Material Thin film composite (TFC) Configuración Arrollamiento en espiral Modelo de recipiente PO-4204-01 Cantidad 3 Disposición 1: 1 : 1 Conversión aproximada 50 - 65 % A.6.5 Cuadro central Un Cuadro central para señalización, mando y protección de todos los elementos de la Instalación. Los componentes serán de Telemecánica o calidad similar. El automatismo irá dirigido por un Control Lógico Programable marca OMRON / RELE PROGRAMABLE o calidad similar. Incluye los siguietnes componentes: - Disyuntor térmico para protección de la bomba de alta presión. - Transformador eléctrico de 220 V-24 V. - Relés de apoyo para maniobras de dosificación, lavado de filtros, sondas de nivel, etc. - Conductivímetro digital para control de la calidad iónica del agua a la salida de la planta. A.6.6 Instrumentación y control Los principales parámetros de gestión del funcionamiento de la planta se encuentran controlados mediante elementos de seguridad. Anexos 74 74 * Medidores de caudal (tipo flotámetro): Caudal de agua tratada, que permite conocer en todo momento el caudal de agua producto obtenido. Mediante las válvulas de rechazo y regulación, podemos ajustar los parámetros de funcionamiento de la unidad. * Medidores de presión: Entrada a filtro de sílex-carbón activo. Salida de filtro de sílex-carbón activo. Salida de microfiltración. Entrada a módulos de osmosis inversa. * Medida de conductividad: Mediante un conductivímetro digital medimos, de forma continua, la conductividad del agua obtenida por la planta. A.6.7 Automatismo de la planta La planta es totalmente automática, contando así mismo con todos los elementos necesarios para su operación manual alternativa. El automatismo va controlado mediante un relé programable. A.7 Automatización y control La EDARI está controlada por:  Unidad de plcomron CJ1M-CPU12 con 10k de capacidad de programa, módulo de comunicación Ethernet, puerto serie RS232 y USB. Capacidad de entradas y salidas: o 20 entradas analógicas 4-20mA. Con resolución de 12 bit o 8 salidas analógicas 4-20mA/0-10v. Con resolución de12bit. o 64 entradas digitales PNP/NPN o 64 salidas digitales a rele. El PLC de la E.D.A.R.I. se desarrolla siguiendo las etapas del sistema de depuración: 75 75 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) - Floculación - Filtración - Osmosis Con estas pantallas, controladas desde el cuadro de depuradora y desde la sala de control de la extractora, se puede seguir y controlar todo el proceso de depuración. Fig. 11.- Automatización floculación Fig. 12.- Automatización filtración Anexos 82 82 ALARMA: BAJO CAUDAL MCI-4 LAVADO FILTROS Con bomba B-8 en marcha Consigna < 2000 l/h (ajustable) - Temporizar 60 segundos (ajustable) - Alarma acústica y paro bomba B-8 - Cancelar el lavado del filtro en curso y repetir el lavado, una vez reseteada la alarma. ALARMA: BAJO CAUDAL MCI-5 TRATADA OSMOSIS Con osmosis en marcha Consigna < 5.000 l/h (ajustable) - Temporizar 600 segundos (ajustable) - Alarma acústica - Paro unidad de osmosis ALARMA: BAJO CAUDAL MCI-6 RECIRCULACIÓN RECHAZO Con osmosis en marcha Consigna <500 l/h (ajustable) - Temporizar 120 segundos (ajustable) - Alarma acústica - Paro unidad osmosis ALARMA: BAJO CAUDAL MCI-7 RECHAZO Con osmosis en marcha Consigna <2.000 l/h (ajustable) - Temporizar 120 segundos (ajustable) - Alarma acústica - Paro unidad osmosis ALARMA: PH-1 BAJO Con osmosis en marcha Consigna <pH 6 (ajustable) - Temporizar 120 segundos (ajustable) - Paro unidad de osmosis inversa y alarma acústica 83 83 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) ALARMA: PH-1 ALTO Con osmosis en marcha Consiga <pH 8 (ajustable) - Temporizar 120 segundos (ajustable) - Paro unidad de osmosis y alarma acústica ALARMA: PH-2 BAJO Con osmosis en marcha Consigna < 0,5 bars (ajustable) - Temporizar 3 segundos (ajustable) - Paro unidad de osmosis - Pasado 1 minuto (ajustable) abrir VA-32 y las de servicios de los filtros, además de B-7 comprobar que la presión es superior a 1 bar - Vuelta a la marcha de la unidad de osmosis - Si no vuelve la presión, se para B-7 y cerramos VA-32 - Volvemos a intentar 3 veces (ajustable) si no vuelve, paro total y alarma. ALARMA: ALTA TEMPERATURA TI-3 ENTRADA OSMOSIS Con osmosis en marcha Consigna > 35 ºc (ajustable) - Temporizar 1 minuto (ajustable) - Paro unidad y alarma acústica ALARMA: ALTA PRESIÓN ENTRADA MEMBRANAS PI-3 Con osmosis en marcha Consigna > 15 bar (ajustable) - Temporizar 120 segundos (ajustable) - Paro unidad - Alarma acústica ALARMA: BAJA PRESIÓN ENTRADA MEMBRAMAS PI-3 Con osmosis en marcha Consigna <5 bar (ajustable) - Temporizar 60 segundos (ajustable) - Paro unidad - Alarma acústica Anexos 84 84 ALARMA: ALTA CONDUCTIVIDAD AGUA TRATADA CE-1 Con osmosis en marcha Consigna > 50 μs (ajustable) - Temporizar 300 segundos (ajustable) - Alarma acústica - No paro de la unidad ALARMA: BAJO NIVEL FLOCULANTE LS-1 Si nivel LS-1 bajo - Temporizar 60 segundos (ajustable) - Alarma acústica - Paro bomba B-2 ALARMA: BAJO NIVEL DP-3 (LS-3) Si nivel LS-3 bajo - Temporizar 60 segundos (ajustable) - Alarma acústica - Paro bomba b-6 ALARMA: BAJO NIVEL DP-4 (LS-6) Si nivel LS-6 bajo - Temporizar 60 segundos (ajustable) - Alarma acústica - Paro bomba B-7 ALARMA: BAJO NIVEL HIPOCLORITO LS-7 Con filtros en servicio Nivel bajo LS-7 - Temporizar 60 segundos (ajustable) - Paro bomba B-7 y paro filtros y osmosis - Alarma acústica 85 85 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) ALARMA: BAJO NIVEL DEPÓSITO DP-6 AGUA FILTRADA LS-9 Si filtros en servicio - Si no alcanzamos el nivel LS-9 antes de 10 minutos (ajustable) - Alarma acústica ALARMA: BAJO NIVEL ANTI-INCRUSTANTE LS-10 Con osmosis en marcha Si nivel LS-10 bajo - Temporizar 60 segundos (ajustable) - Alarma acústica y paro unidad de osmosis y filtros ALARMA: BAJO NIVEL BISULFITO SÓDICO LS-11 Con osmosis en marcha Si nivel LS-11 bajo - Temporizador 60 segundos (ajustable) - Alarma acústica y paro de la unidad de osmosis y filtros ALARMA: BAJO NIVEL AJUSTE PH ACIDO LS-12 Con osmosis en marcha Nivel LS-2 bajo - Temporizar 60 seg. (ajustable) - Alarma acústica y paro unidad de osmosis ALARMA: BAJO NIVEL AJUSTE PH ALCALINO LS-13 Con osmosis en marcha Nivel LS-13 bajo - Temporizar 60 segundos (ajustable) - Alarma acústica y paro unidad de osmosis ALARMA: ALTA TEMPERATURA TI-1 Con bomba B-1 en marcha Consigna > 35 ºC (ajustable) - Temporizar 30 segundos (ajustable) Anexos 86 86 - Alarma acústica y paro bomba B-1 ALARMA: BAJO NIVEL LIC-1 Consigna < (x) (ajustable) - Paro bomba B-1 - Alarma acústica ALARMA: BAJO NIVEL LIC-2 Consigna < (x) (ajustable) - Paro bomba B-2 - Alarma acústica ALARMA: DISPARO TERMICO B-1 - Paro bomba B-1 - Alarma acústica ALARMA: DISPARO TERMICO B-2 - Paro bomba B-2 - Alarma acústica ALARMA: DISPARO TERMICO B-3 - Paro bomba B-3, B-4 y B-5 - Paro BD-1 - Alarma acústica ALARMA: DISPARO TERMICO B-4 - Paro bomba B-4 y B-5 - Alarma acústica ALARMA: DISPARO TERMICO B-5 - Paro bomba B-4 y B-5 - Alarma acústica 87 87 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) ALARMA: DISPARO TERMICO B-6 - Paro bomba B-6 - Alarma acústica ALARMA: DISPARO TERMICO B-7 - Paro B-7 - Paro filtros - Paro osmosis inversa - Alarma acústica ALARMA: DISPARO TERMICO B-8 - Paro bomba 8 - Paro lavado filtro - Repetir el lavado una vez la alarma este reseteada - Alarma acústica ALARMA: DISPARO TERMICO B-9 - Paro bomba 9 - Paro osmosis inversa - Paro filtros - Alarma acústica ALARMA: DISPARO TERMICO B-10 - Paro bomba 10 - Alarma acústica ALARMA: FALLO VARIADOR B-1 - Alarma acústica - Paro bomba 1 ALARMA: FALLO VARIADOR B-2 - Paro bomba 2 - Alarma acústica Anexos 88 88 ALARMA: FALLO VARIADOR B-7 - Paro bomba 7 - Paro filtros - Paro osmosis inversa - Alarma acústica ALARMA: FALLO VARIADOR B-9 - Paro bomba 9 y b-7 - Paro osmosis inversa - Paro filtros - Alarma acústica ALARMA: DISPARO TÉRMICO BD-1 - Paro bd-1 y paro bd-2 - Alarma acústica ALARMA: DISPARO TERMICO AGITADOR PRODUCTO - Paro agitador producto - Alarma acústica ALARMA: DISPARO TERMICO AGITADOR REACTOR - Paro agitador reactor - Paro bomba b-2 - Alarma acústica 89 89 Proyecto de mejora tecnológica de estación depuradora de aguas residuales industriales (E.D.A.R.I.) para planta de extracción de aceite de orujo en El Tejar (Córdoba) PLANOS