DESCRIPCIÓN PROCESO ABJ®

El proceso ABJ es una modificación y mejora del Reactor Secuencial porLotes (SBR) estándar. ABJ, es un proceso biológico diseñado y patentado por ITTSanitaire con más de 1.000 referencias a nivel mundial.

Se trata de un proceso biológico donde en cada reactor se alternan las fases deaireación, decantación y vaciado, como en un SBR, pero permitiendo la alimentaciónininterrumpida de aguas residuales al reactor, lo que no puede hacerse en un proceso“por lotes”. La gran ventaja del proceso ABJ es que hace la función de:

Reactor biológico + Tanque regulación + Decantador Secundario

Al producirse la decantación y vaciado en el reactor biológico, no son necesariosdecantadores secundarios ni el bombeo de recirculación de fangos, con lo que sesimplifica notablemente la obra civil, la instalación mecánica y se reduce la superficiede implantación.

Esto se traduce en que el coste de inversión de un ABJ es inferior a un procesoconvencional con la misma calidad de efluente.

El reactor ABJ ocupa mas volumen que un reactor biológico convencional pero sinembargo ocupa menos superficie que la suma del reactor+decantador de unconvencional.

DecantadorAireación

Bombas recirculación

Aireación +decantación

CONVENCIONAL ABJ

1. Ciclos de funcionamiento del ABJ®

Básicamente se dividen en 3 etapas:

Reacción: Tras el pre-tratamiento, el agua entra en el reactor y se mezcla con ellicor mixto. Durante esta fase, se alternan periodos óxicos (aireación) y anoxicos(Agitadores en funcionamiento para mantener el fango suspendido) en función de losrequerimientos de vertido.

Sedimentación: Se interrumpe la aireación de modo que los sólidos sedimenten enla base del tanque y el agua clarificada se quede en la parte superior. El tanque siguerecibiendo en todo momento agua bruta sin que esta afecte a la sedimentación debidoal diseño de la geometría del tanque.

Vaciado: El agua ya clarificada se retira del tanque por medio de un decantadormóvil, mientras que el agua bruta sigue entrando en el tanque. Al mismo tiempo, seretira el exceso de fangos del sistema a la mayor concentración posible, aprox. 0,85%.

En un SBR estándar, el tiempo de llenado depende directamente del caudal en eseperiodo del día, por tanto la duración del ciclo y de las diferentes fases puede serdiferente en cada tanque debido a las variaciones del caudal. Esto impide hacervariaciones globales al sistema y acaba provocando una biología distinta en cada

reactor. De hecho, en la mayoría de los sistemas de SBR se instala un depósito deregulación antes para poder amortiguar dichas puntas de caudal, tal y como serepresenta en el siguiente esquema:

Que la alimentación al tanque sea continua, es decir, que el agua bruta llegue altanque en todas las fases del ciclo, incluidas las de sedimentación y decantación,permite controlar el proceso en función de tiempos en vez de en función decaudales, asegurando un reparto equitativo de caudales y cargas en todos lostanques, consiguiéndose obtener un biomasa mas estable y homogénea.

SBR 1

SBR 2

Válvula cerrada

Valvula Abierta

x

x

Influente

2 Características principales del ABJ® ICEAS

1. El ABJ® puede operar con un solo tanque, lo cual no ocurre con un sistemaSBR convencional. Esto permite realizar diseños con un reactor fuera deservicio, es decir, se calculan 2 reactores para los requerimientos del efluenteexigido (ejemplo: Edad de fango para conseguir la desnitrificación) y en casode que uno de los reactores quedara fuera de servicio pudiera operar elmismo caudal de entrada pero reduciendo la edad de fango de diseño para laeliminación solo de DBO5.

2. El sistema ABJ puede ser diseñado con capacidad suficiente para caudalespunta de hasta 6 veces el caudal medio. Esta flexibilidad del sistema ABJ sedebe a su capacidad de laminación de puntas de caudal durante todas lasfases del ciclo debido a su capacidad de regulación de caudal por su mayorvolumen de biológico y funcionamiento a nivel variable (1 metro aprox.).

3. El ABJ además tiene la versatilidad de adaptarse a poblaciones estaciónales,ya que su rango de trabajo de concentración de licor mezcla oscila entre<2 gr/l y 5,5 gr/l, es decir, si el biológico se diseña a 5,5 gr/l de conc. de licormezcla cada reactor puede operar a un 2/5,5 = 36% de su capacidad dediseño. Por tanto, un ABJ con 2 reactores podría diseñarse para 3.000 m3/d ysin embargo, ser capaz de tratar con un solo reactor 1.500 x 36% = 545 m3/dcomo caudal mínimo asumiendo una misma concentración de cargacontaminante. Esta propiedad hace del ABJ un sistema idóneo parapequeñas/medianas poblaciones donde el caudal/Carga contaminante deinvierno y verano es muy fluctuante.

Fango

Zona seguridad

ZonaZona dede recogidarecogidaBWLBWL

TWLTWL

Fango

Zona seguridad

ZonaZona dede recogidarecogidaBWLBWL

TWLTWL

1 m.

4. No requiere bombas de recirculación ni para mantener la biomasa en elreactor ni para recircular los nitratos (NO3) a las zonas anóxicas como en unsistema convencional. Esto es debido a que la biomasa siempre permanece enel reactor biológico así como los nitratos producidos. Se podría decir que larecirculación es total.

5. El ABJ además posee unas magnificas propiedades de sedimentación yaque apenas hay flujo ascendente como en un decantador secundario, lo quepermite que el fango existente permanezca sedimentando duranteaproximadamente 2 horas. Es decir, se consigue que el manto de fangossiempre alcance su máximo ratio de sedimentación tal y como se muestra en lasiguiente gráfica:

MLSS= 2-5,5 gr/l

MLSS= 2-5,5 gr/l

3 Diseño y operación del proceso ABJ® ICEAS

El sistema ABJ® ofrece las siguientes opciones de proceso con el fin de maximizar laflexibilidad operacional de la planta y alcanzar los requerimientos deseados.

Proceso NIT (Nitrificación) Diseñado para la reducción de:_ DBO_ SST_ Amonio

Proceso NDN (Desnitrificación): Diseñado para la reducción de:_ DBO_ SST_ Nitrógeno total

La eliminación de fósforo se puede realizar o bien con un diseño específico contiempos anaeróbicos o bien lo más común mediante coagulación química. Sinembargo, sin diseño de tiempos anaeróbicos específicos se ha contrastado con el ABJque durante la fase de sedimentación y decantación los fangos alcanzan estadosanaeróbicos que gracias al constante aporte (Alimentación continua) de ácidos grasosvolátiles, se consigue una reducción de fósforo vía biológica del 3-4% por DBOeliminada, frente al 1,5-2% típico de un sistema convencional.

Una gran ventaja del proceso ABJ es que al trabajar por tiempos, permite variar laduración del proceso óxico y anoxico optimizándose de esta forma la eliminación deNitrógeno.

Aireación60 minutos

Agitación48 minutos

Aireación 60 minutos

Sedimentación 52 minutos

Vaciado 68 minutosTotal 288 minutos (4,8 horas)

Óxica

41%

Anóxica

17%

Decantación

42%

Decantador

Zonaóxica

Bombasrecirculación

ZonaAnóxica

30%

30% 70%

70%

ABJ

CONVENCIONAL

4 Componentes del ABJ® ICEAS

El reactor de un proceso ABJ® está dividido mediante una pared deflectora en doszonas: reactor preliminar y reactor principal.Las aguas residuales llegan continuamente a la zona preliminar y, a través de unasaberturas en la zona inferior de la pared deflectora, pasan al reactor principal, de estemodo se consigue que el agua bruta entrante no afecte a la calidad del efluente en lafase de sedimentación.

4.1 Reactor preliminar: Selector biológico

Esta zona actúa como selector biológico, dado que al entrar el influentecontinuamente en él, tenemos en un reactor de pequeño volumen, una altarelación entre la concentración de DBO de entrada y la concentración debiomasa existente, y por consiguiente obteniéndose una carga másica “zonal”más alta.Por lo tanto, esta zona potencia la proliferación de los organismos deseables(bacterias formadoras de flóculos) y minimiza el crecimiento de las bacteriasfilamentosas, que son causantes de bulking, mala sedimentación.

4.2 Reactor Principal.

En el reactor principal se produce la degradación de la materia orgánica y laeliminación del nitrógeno y fósforo si es que se ha diseñado para este fin elproceso.

La profundidad del tanque, como se muestra en la figura, se diseña en funciónde la altura del manto de fangos calculada, de una zona de seguridad y de lazona de clarificado.

Sludge Blanket

Buffer Zone

Drawdown

Esta zona de seguridad resulta de vital importancia para el diseño de estesistema robusto y fiable desde el punto de vista de calidad del efluenteobtenido.

4.3. Sistema de aireación por difusores de burbuja fina

El sistema ABJ® usa los difusores de burbuja fina de Sanitaire los cualesposeen el mayor rendimiento de transferencia de aire del mercado,consiguiéndose la optimización en consumo energético en cuento a latransferencia de oxígeno calculada con el % SOTE.

4.4 Decantador ABJ_

El proceso ICEAS utiliza un decantador móvil y actuado mecánicamente para laretirada del agua ya tratada del reactor.Este decantador patentado, de construcción muy robusta en acero inoxidable,dispone de un flotador para prevenir el arrastre de flotantes/espumas quepueden aparecer en los reactores biológicos.

Un actuador tipo tornillo con un pequeño motor permite al decantadordesplazarse verticalmente desde el nivel máximo hasta el nivel mínimo deagua. El motor dispone de un variador de frecuencia para adecuar la velocidadde descarga al ciclo con el que se esté trabajando (normal o de tormenta).

Este tipo de decantador-actuador permite extraer el agua clarificadamanteniendo constantes el tiempo de decantación y el nivel mínimo deoperación para permitir una operación estable del sistema. Esto se consiguegracias al actuador mecánico que puede llegar incluso a sumergircompletamente el decantador para extraer el máximo caudal posible.

4.5 Panel de control. PLC y SCADA

Todo el proceso ABJ® ICEAS está controlado por un PLC y Scada desde el quese pueden configurar los ciclos de trabajo.

Sonda oxígenodisuelto

Sonda de nivelultrasóni

ca

Interruptor denivel

Válvula

EfluenteInfluente

Desdepretratamiento

M

M

Decantador

M

Bomba de purgade fangos

S

Parrilla 2Parrilla 1 Parrilla 3

M Caudalde aire

Soplantes

Purga de aire

Válvula de aire

En el SCADA se pueden visualizar todos los componentes de la instalación, asícomo la situación de cada uno de ellos, la fase del ciclo en la que se encuentracada reactor y las alarmas que pudieran aparecer.

4.6 Control y Monitorización remota.

Xylem Water Solutions España, además ofrece la posibilidad de monitorizar ycontrolar el sistema de forma remota en nuestras oficinas de Madrid,realizando un análisis de los principales parámetros de operación y el ajuste delos mismos para una optimización del sistema. Actualmente se estánmonitorizando las EDARs de Riaza (Segovia), Serrada (Valladolid) y Magallón(Zaragoza).

Este tipo de control y monitorización se puede llegar a realizar coninstrumentación básica o extendida:

Control de aireación directamente entre la sonda de oxígeno de cadareactor y una soplante compartida por cada 2 reactores (no coincidenlas fases de aireación de ambos reactores), evitando el control porpresión o caudal de aire típico en un sistema convencional.

Medidor de sólidos en suspensión para monitorizar la biomasa existenteen el volumen fijo de cada reactor.

Control y monitorización de la nitrificación y desnitrificación mediante lassondas de Redox, PH y NO3-NH4.

4.7 Sistema de control de purga de fangos.

Xylem Water Solutions también ofrece la posibilidad del SIMS (Solids InventoryManagement System). Es un sistema que controla la purga automática delfango del reactor biológico para mantener la edad de fango deseada.

5. VENTAJAS DEL SISTEMA ABJ®

1. No necesita de decantador secundario para alcanzar los mismos parámetrosde salida que cualquier proceso de fangos activados.

2. Requiere menor superficie de implantación que un proceso convencional,entre un 10%- 40% menor.

3. Evita la construcción de los decantadores secundarios reduciendo ysimplificando la obra civil y acortando los plazos de ejecución. Ademásde ahorrarse la implantación del bombeo de recirculación.

4. Su alimentación continua y el reparto equitativo a todos los tanques le permitendar una respuesta mejor que en los SBR convencionales ante las variacionesde carga y caudal.

5. Mayor rendimiento de eliminación de fósforo por vía biológica que unsistema convencional sin zonas anaeróbicas, entorno al 3-4% del Peliminado por Kg de DBO eliminada.

A diferencia de otros procesos, el ICEAS es un proceso conceptualmente igual que losFangos activos convencionales por lo que su diseño está basado también en normasque aplican para ambos procesos.

Persona de contacto del ABJ en Xylem Water Solutions España:

David AmbronaEmail: david.ambrona@xyleminc.comTelf. Contacto: 647 41 42 11

REFERENCIAS EN ESPAÑA DE ABJ®

Más de 1.000 referencias a nivel mundial!!

EDAR LugarCaudal medio

(m3/d)

1 Covaleda Soria 940

2 Vinuesa Soria 1.130

3 Duruelo Soria 600

4 Abejar Soria 700

5 Fuentesaúco Zamora 1.650

6 Riaza Segovia 1.814

7 Magallón Zaragoza 865

8 Serrada Valladolid 440

9 Tramacastilla Huesca 800

10 Formigal Huesca 2.400

11 Pueyo Huesca 3.000

Fecha Planta Descripción Pobl. equiv. Caudal máx.

(m3/d)

2005 Stirling 4 reactores ICEAS 80.000 32.466

2004 South Queensferry 4 reactores ICEAS 13.000 7.967

2004 Aviemore 4 reactores circulares ICEAS 12.500 6.273

2004 Holyhead 4 reactores ICEAS 30.000 21.859

2002 Wexford 4 reactores ICEAS 46.400 16.860

2001 Watchet 4 reactores ICEAS 18.000 10.368

2001 Llanasa & Prestatyn 4 reactores ICEAS 39.300 20.131

2001 Whitehaven 4 reactores ICEAS 40.000 36.288

2000 Dublin Bay 24 reactores SBR (híbrido) 1.200.000 658.000

2000 West Moray 4 reactores ICEAS 60.000 38.806

2000 East Moray 4 reactores ICEAS 20.000 10.576

2000 Girvan 4 reactores circulares ICEAS 28.000 15.890

2000 Kinneil Kerse 4 reactores ICEAS 79.450 56.160

1999 Kinnegar 4 reactores ICEAS (BNR) 106.850 77.013

1998 Afan & Baglan 8 reactores ICEAS 143.500 105.958

1998 Cardiff 16 reactores ICEAS 933.167 541.074

1998 Ganol 8 reactores SBR / ICEAS 84.517 44.928

1997 Cardigan 4 reactores ICEAS 19.933 6.048

Diseño

Población servida: 993.167 h-eq

Caudal medio: 286.193 m3/d

Caudal máximo: 541.047 m3/d

EDAR Vinuesa

EDAR Cardiff

•Diseño NDN

•Caudal medio: 1.130 m3/d

•Caudal Invierno: 300 m3/d

•PEM: 2008

EJEMPLOS DE REFERENCIAS:

•Diseño NDN

•Caudal medio: 940 m3/d

•Caudal Invierno: 560 m3/d

•PEM: 2008

EDAR Covaleda

•Diseño NDN

•Caudal medio: 600 m3/d

•Caudal Invierno: 450 m3/d

•PEM: 2008

EDAR Duruelo

•Diseño NDN

•Caudal medio: 700 m3/d

•Caudal Invierno: 180 m3/d

•PEM: 2008

EDAR Abejar

EDAR Fuentesauco

•Diseño NIT

•Nº Reactores= 4

•Caudal Verano: Medio:1.650 m3/d Punta: 5.775 m3/d

•Caudal Invierno: Medio:864 m3/d Punta: 3.000 m3/d

•PEM: 2009

•Diseño NIT

•Nº reactores = 2

•Caudal Temp. Alta: Medio:1.814 m3/d Punta: 4.356 m3/d

•Caudal Temp. Baja: Medio:510 m3/d Punta: 1.224 m3/d

•PEM: 2010

EDAR Riaza

EDAR Magallón

•Diseño NDN

•Nº Reactores= 2

•Caudal Verano: Medio:750 m3/d Punta: 1.875 m3/d

•Caudal Invierno: Medio:400 m3/d Punta: 896 m3/d

•PEM: 2011