análisis multivariante de la línea de aguas consuntivas en
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1. 1 748 NTUB 0 0517 VoIB 94 561 FLOCB 0 0181 ALB 1 015 SSB 740 738 FLOCB 0 002 NTUB 0 005 SSB 5 155 ALB 8 974 NTUB 764 980 FLOCB 53 244 SSB 9729 632 SSB 0 014 VolB 0 063 NTUB 15 365 FLOCB 0 006 ALB 44 240 1150 XVI Congreso Internacional de Ingenier a de Proyectos Valencia 11 13 de julio de 2012 Modelos lineales con variables relacionadas salida deshidrataci n NTUS 0 029 ALS 8 524 SeqF 146 507 ALS 9 940 NTUS 152 600 SeqF 3740 500 SeqF 0 002 NTUS 0 001 VoISC 16 408 VoISC 13 372 SeqF 0 854 Recir 230 854 Recir 0 973 VolSC 48 818 Los modelos entrada deshidrataci n el resultado es incongruente de acuerdo a la experiencia personal del proceso 4 Conclusiones De las pruebas realizadas y con el estudio estadistico multivariante practicado se puede concluir e Las variables de la entrada son independientes de las variables de deshidrataci n y salida e Las variables de salida presentan una intensa correlaci n entre ellas mismas y ninguna o nula con el resto de variables e Las dosificaciones de pol mero al lodo y en floculaci n deben ser fijas dado que la eficiencia en su aplicaci n no varia ante diferentes calidades en la calidad del agua consuntiva e Las variables de deshidrataci n mantienen entre ellas una correlaci n baja destacando la existente entre la sequedad y la turbidez y aluminio en el agua escurrida Tambi n se destaca una relaci2. The obtained models can be implemented in package SCADA Software of Control and Data Acquisition on the sludge line simulating the qualities of the water and mud at every moment doing of this tool of optimization and prediction of possible scenes and consequently allows us to act in the treatment of sludge of one more a more efficient form Keywords Drinking water treatment plant sludge line Resumen Para el estudio de la correlaci n multivariante de los diferentes par metros f sico y qu micos en la l nea de aguas consuntivas o l nea de lodos en una ETAP Estaci n de Tratamiento de Aguas Potables se ha realizado una toma de datos durante 4 a os por medio de instrumentaci n electr nica y medios manuales en laboratorio homologado 1142 XVI Congreso Internacional de Ingenier a de Proyectos Valencia 11 13 de julio de 2012 Las variables analizadas en cada fase del tratamiento de las aguas consuntivas han sido 5 en la entrada de agua a la l nea de aguas consuntivas 5 en el proceso de tratamiento de lodos 2 en la salida de agua de la l nea y 5 en el proceso de deshidrataci n de lodos Del an lisis estad stico realizado se han obtenido diversos modelos matem ticos que redundan en una optimizaci n en el proceso de tratamiento de las aguas consuntivas Se comprueba una intensa correlaci n entre variables de salida turbidez y aluminio y asimismo entre las variables a la entrada turbidez floculaci n aluminio y s lido
3. di metro 250 mm de agua a tratar e Medidor electromagn tico di metro 300 mm de agua a restituir e Medici n de s lidos en suspensi n en arqueta de floculaci n e Medidor electromagn tico di metro 125 mm de caudal de fangos recirculados e Medidores electromagn ticos di metro 100 mm de caudal de fangos a deshidrataci n e Medidor ultras nico de nivel en tolva de fangos 1 ud e Equipo port til tomamuestras para laboratorio e Aut mata programable 2 Materiales y m todos Las variables adoptadas para el presente trabajo son 12 de los que 5 pertenecen a la fase de entrada de agua a la LAC 5 al tratamiento de los lodos y por ltimo 2 a la salida del agua tratada Los datos obtenidos pertenecen al intervalo de a os 2005 2007 ambos inclusive La informaci n se a tomado a partir de medios manuales y autom ticos Por otro lado se han tomado tambi n las variables del proceso de deshidrataci n durante los primeros 6 meses en el a o 2008 Para la toma de datos han jugado un papel crucial en la continuidad y solvencia racional las siguientes circunstancias del proceso de tratamiento de las aguas potables De un lado las limpiezas de decantadores y con ello los vol menes de fango extraordinario Y por otro lado las elevadas turbideces del agua a la entrada de la LAC 1147 XVI Congreso Internacional de Ingenier a de Proyectos Valencia 11 13 de julio de 2012 Estas dos situaciones junto con las tareas propias de l
4. la arqueta aguas consuntivas en el proceso de lavado de filtros Las purgas y vaciados de los decantadores est n comunicadas por unas conducciones e impulsadas las aguas por electrobombeos sumergibles hasta el tanque de homogeneizaci n Para poder laminar las puntas de los vol menes de agua consuntiva a tratar el la LAC y dotar a las instalaciones de decantaci n espesamiento de un caudal de alimentaci n constante o controlado la planta de lodos consta de un tanque de acumulaci n y homogeneizaci n de las aguas consuntivas La homogeneizaci n de las diferentes aguas de tratamiento que se conducen al dep sito de homogeneizaci n se consigue por medio de la instalaci n de tres electroagitadores sumergidos de alta revoluci n en el giro convenientemente instalados en el tanque evitando las deposiciones del fango en el mismo Para evitar el funcionamiento en vac o de los agitadores se instala una boya de nivel de m nimo que ordena su parada de forma el ctrica 1143 XVI Congreso Internacional de Ingenier a de Proyectos Valencia 11 13 de julio de 2012 Figura 1 Arqueta de reuni n de las aguas consuntivas de la ETAP Para la alimentaci n de las instalaciones de decantaci n espesamiento existen tres electrobombas sumergibles Est n ubicadas en el interior del tanque de homogeneizaci n y en el trasdosado del muro de hormig n armado divisorio entre el tanque de homogeneizaci n y el equipo de decantaci n espesado El fun
5. n de baja correlaci n 0 44 entre la sequedad y la turbidez del agua bruta e Los diferentes niveles de recirculaci n probados en la LAC no suministran una mejor correlaci n entre las diferentes variables analizadas 5 Bibliograf a Ayuntamiento de Logro o Estudios de sedimentabilidad y extracci n de purgas en decantaci n en la ETAP r o Iregua a os 1996 1998 y 1999 Convenios de colaboraci n entre el Ayuntamiento de Logro o y el INEM Pav n B Pacheco V F 8 C rdenas L M Tratamiento de lodos de una planta potabilizadora para la recuperaci n de aluminio y hierro como coagulantes Art culo 2008 Cornwell D Gesti n de residuos de las plantas de tratamiento de agua Calidad y tratamiento de agua 997 1048 Ed McGraw Hill 2003 Cerde o del Castillo F J P rez L Viabilidad t cnica de uso de lodos de Estaciones de Tratamiento de Aguas Potables ETAP en la fabricaci n de materiales cer micos para la construcci n Conarquitectura n 30 pag 89 92 2005 1151 XVI Congreso Internacional de Ingenier a de Proyectos Valencia 11 13 de julio de 2012 Degr mont Manual t cnico del agua Ed Urmo ISBN 8430016511 1979 DYTRAS S A Proyecto de construcci n de las instalaciones de tratamiento de las aguas consuntivas en la ETAP r o Iregua Logro o Empresa privada 2009 DYTRAS S A Manual de instrucciones generales de funcionamiento y mantenimiento de las instalaciones de tratamiento de aguas consun
6. ptimas en el contexto en el que se encuentre teniendo en cuenta la informaci n disponible por el conjunto de datos analizado 3 An lisis de los resultados Una vez obtenidos los datos de las 12 variables analizadas durante los tres a os objeto de estudio se someten a estudio estad stico obteniendo los siguientes resultados con una clasificaci n diferenciada A partir del estudio multivariante obtendremos los gr ficos de correlaci n entre las variables y sus modelos lineales Para ello el programa realizar una clasificaci n y un an lisis con la eliminaci n de datos dispares o clusters 1149 XVI Congreso Internacional de Ingenier a de Proyectos Valencia 11 13 de julio de 2012 Figura 1 Mapa de correlaci n multivariante El 0 4000 5 20 O 4000 0 120000 Y a i m i mC 0 600 0 1000 gt gt gt gt el 12 20 IPA IL ILICIGICICE DONALJEJE JEJEJE LIO Q se 0 2000 gt ial b 10 a JEL L LJ SO OOOO HDO E E A LIE e bss di ey 5 p 7 z y A ol E E a m 2 a E z H Wean o a DEJO O i o ad 7 OOO g 0 4000 s 20 0 600 0 25000 0 10 3 1 Modelos matem ticos Se estudia la relaci n de las variables de entrada con la salida y las de la salida con las de deshidrataci n y se obtienen los siguientes modelos lineales Modelos lineales con variables relacionadas entrada salida VolB 0 2000 NTUB 0 0077 ALB 0 6195 SSB
7. XVI Congreso Internacional de Ingenier a de Proyectos Valencia 11 13 de julio de 2012 AN LISIS MULTIVARIANTE DE LA L NEA DE AGUAS CONSUNTIVAS EN LA ETAP RIO IREGUA DE LOGRONO Rafael lvarez Secci n de Proyectos y Obras Ayuntamiento de Logro o Eliseo Vergara Marina Corral Departamento Ingenier a Mec nica rea Proyectos de Ingenier a Universidad de La Rioja lvaro Navarro ANC G nesis de una Invenci n S L P Abstract For the study of the multivariant correlation of the different chemical physical parameters and in the sludge line in a drinking water treatment plant we have been taking during four years by electronic instrumentation and manuals in accredited laboratory The variables analyzed in each phase of the treatment have been 5 in the water entrance to the line of consumptive waters 5 in the process of mud treatment 2 in the exit of water of the line and 5 in the process of mud dehydration From the realised statistic analysis diverse mathematical models have been obtained that result in an optimization in the process of treatment of consumptive waters One verifies an intense correlation between exit variables turbidity and aluminum and also enters the variables the entrance turbidity flocculation aluminum and solids in suspension On the other hand certain correlation between the dryness of the sludge and variables of the volume of recirculation and the volume of water of narrow hipped is verified
8. a explotaci n reparaciones y conservaci n de equipos hacen que la toma de datos se interrumpa y la continuidad genere la toma de datos en fechas posteriores a la paralizaci n de la LAC A continuaci n se muestra el tipo y rango de los valores posibles en cada variable Tabla 1 tipo y rango de los valores posibles en cada variable Fase del proceso Nombre de la variable aca la Rango A a g Agua bruta Vol B 400 5 000 med a A Turbidez NTU_B 20 4 600 NTU E Floculaci n FLOC_B 5 25 ppm E Aluminio AL_B a aa ppb Ww S lidos sedimentables SS B 10 1000 ppm g T NTU C 0 25 2 00 NTU O E E ALC 200 20 000 ppb 2 Sequedad lodo SeqF 10 25 E Agua centrifugada VolSC 1 250 m Recirculaci n Recir 5 120 E 33 Turbidez salida NTUSC 6 00 900 00 NTU E E Aluminio salida ALSC 10 200 Ppb Caudal de poli rot metro Qrpolicentr 400 1000 h E 8 Caudal de fango Qfango 0 5 1 5 l s m Concentraci n de poli Cpoli 2 0 2 4 g l m Dosis de poli Dpolicentrif 0 200 0 600 g l 1148 XVI Congreso Internacional de Ingenier a de Proyectos Valencia 11 13 de julio de 2012 2 1 Toma de datos Los diferentes equipos para la medici n de las variables comunes en el proceso de tratamiento de las aguas consuntivas son las siguientes Para la medici n del caudal y vol menes de agua y lodo se cuenta en la instalaci n con caudal metros electromagn ticos Para la medici n de los s lidos
9. cionamiento autom tico del electrobombeo de alimentaci n a las instalaciones de decantaci n espesamiento se realiza por medio sondas de nivel y la lectura de caudales de las aguas consuntivas Para aforar el volumen de aguas que llegan al tratamiento la instalaci n cuenta con un caudal metro electromagn tico en la conducci n forzada entre el bombeo de alimentaci n y el decantador espesador Mediante la c mara de floculaci n se consigue la mezcla entre el agua y el pol mero floculante por medio de un agitador accionado por un motor el ctrico La agitaci n se realiza mediante dos electrofloculadores lentos con h lice tripala Se contempla la dosificaci n de polielectrolito ani nico por provenir las aguas a tratar de una floculaci n previa basada en sulfato de al mina y polielectrolito tanto para las condiciones actuales como para las futuras previsibles as como para los momentos de baja y alta turbidez 1144 XVI Congreso Internacional de Ingenier a de Proyectos Valencia 11 13 de julio de 2012 Figura 2 Tanque de homogeneizaci n El decantador espesador es del tipo lamelar con recirculaci n de fangos por medio de electrobombas externas El aparato consta de tres zonas diferenciadas e Zona pist n o plug e Zona lamelar e Zona de espesamiento almacenamiento En la zona pist n o plug el agua y el fango provenientes de la c mara de floculaci n se tranquilizar y se expande prepar ndose para entrar en la
10. en suspensi n se usa un cono aforado Imhoff La medici n de la turbidez se realiza en laboratorio Para ello se emplea un turbidimetro de la marca Hach La dosificaci n de floculante se realiza por medio electrobombas dosificadoras y el control del caudal dosificado se realiza en la nave de m quinas donde se encuentran los rot metros En la determinaci n de la concentraci n de aluminio se usa el espectrofot metro de Absorci n Molecular Para la determinaci n de la sequedad del lodo una vez deshidratado se cuenta en el laboratorio con los siguientes materiales Una balanza anal tica un desecador provisto de un desecante calorim trico y una estufa de desecaci n a 103 110 C 3 c psulas de porcelana 2 2 T cnicas de an lisis estad stico multivariante La t cnica anal tica e inform tica utilizada para el an lisis de las 12 variables que describen el comportamiento de la LAC se lleva a cabo por medio de un an lisis estad stico multivariante Pe a D 2002 y cuyo soporte de c lculo se desarrolla a trav s de la herramienta inform tica R Este an lisis lo componen un grupo de m todos estad sticos cuya finalidad es analizar simult neamente conjuntos de datos multivariantes Su raz n de ser radica en un mejor entendimiento del fen meno objeto de estudio obteniendo informaci n que los m todos estad sticos univariantes y bivariantes son incapaces de conseguir El objetivo perseguido es la toma de decisiones
11. fase de separaci n s lido l quido En la zona lamelada aunque en planta las aguas tienen una alta velocidad ascensional debido a la gran superficie espec fica m efectiva m planta de las lamelas se consigue la separaci n s lido l quido 1145 XVI Congreso Internacional de Ingenier a de Proyectos Valencia 11 13 de julio de 2012 Figura 3 Decantador lamelar En la zona de espesamiento la inferior del recinto el fango separado en la zona lamelada cae y se tranquiliza funcionando como un espesador t pico de gravedad En esta zona inferior existe un mecanismo con rasquetas de fondo cuya misi n es homogeneizar los fangos y conducirlos es estado espesado hacia el pozo de extracci n Las aguas consuntivas una vez captadas homogeneizadas floculadas y decantadas pasan a un pozo de bombeo adosado al decantador espesador desde donde se restituir n 6 bien a la arqueta de mezcla de la ETAP bien a una arqueta para regar los parques y jardines de la ciudad 1 2 La l nea de lodos La l nea de lodos o fangos de la LAC tiene por objeto extraer y secar los lodos generados en decantaci n y filtraci n para reducir los costes de transporte a vertedero controlado y evitar la ocupaci n de vol menes extraordinarios que dificultan el almacenamiento en la ETAP a n de forma temporal La extracci n de lodos de la zona c nica del espesador y su conducci n a la deshidrataci n se efect a por medio de dos electrobombas de
12. s en suspensi n Por otro lado se comprueba cierta correlaci n entre la sequedad del lodo y variables del volumen de recirculaci n y el volumen de agua de escurrido Los modelos obtenidos se pueden implementar en el paquete SCADA Software de control y adquisici n de datos del proceso en continuo de la l nea de aguas consuntivas o l nea de lodos simulando las calidades del agua y del lodo en cada momento haciendo de esto una herramienta de optimizaci n y predicci n de escenarios posibles y en consecuencia nos permite actuar en el tratamiento de los lodos de una forma m s eficiente Palabras clave ETAP l nea de lodos 1 Introducci n El proceso de tratamiento de la l nea de aguas consuntivas LAC en la estaci n de tratamiento de aguas potables ETAP consta de dos l neas la l nea de agua y la l nea de fangos 1 1 La l nea de agua La l nea de aguas consuntivas LAC de Logro o consta de un almacenamiento de aguas para la regulaci n de caudal en tratamiento un decantador que clarifica el fango y de una serie de electrobombeos que env an el agua tratada a cabecera de la ETAP o bien se env a a una conducci n para el riego de los parques y jardines de la ciudad La captaci n formada por dos arquetas de obra de f brica sirve para realizar el electrobombeo al dep sito de homogeneizaci n Debido a que las dos fuentes de aguas consuntivas se construyen dos arquetas diferenciadas la arqueta de los lodos decantados y
13. tivas de la ETAP r o Iregua Empresa privada Ender Hauser Aguas residuales Medici n y automatizaci n Reinach 1993 Empresa privada Hern ndez A Depuraci n de aguas residuales Madrid Ed Paraninfo ISBN 9788438001387 1990 HUBER Espesador de fangos Cat logo Abril 2007 Empresa privada LABORSUR S L Campa a de muestreos y aforos en las instalaciones de la ETAP r o Iregua para la caracterizaci n de las aguas consuntivas Laboratorio de ensayos 2010 Lothar Hess M Espesamiento de lodos A gravedad y por flotaci n Sao Paulo 1995 Publicaci n acad mica Mar n Galv n R An lisis de aguas y ensayos de tratamiento Barcelona Ed GPESA 1995 Martinez Arias R El An lisis Multivariante en la Investigaci n Cient fica Ed La Muralla 2000 Pav n B Pacheco V F amp C rdenas L M Tratamiento de lodos de una planta potabilizadora para la recuperaci n de aluminio y hierro como coagulantes Ponencia 2008 Pe a D An lisis de datos multivariantes Madrid Ed McGraw Hill 2002 R Development Core Team Introducci n a R Versi n 1 8 1 Publicaci n acad mica 2000 Correspondencia Para m s informaci n contacte con Eliseo P Vergara Gonz lez Phone 34 941299 121 Fax 34 941 299 121 E mail eliseo vergara unirioja es URL http www unirioja es 1152
14. tornillo exc ntrico que aspiran de la poceta central del decantador espesador los lodos y los env a a las centr fugas Antes de introducir el lodo espesado en las centr fugas se acompa a con una dosis de polilectrolito cati nico Para la deshidrataci n del fango espesado la LAC incluye dos centr fugas deshidratadoras El tiempo de funcionamiento m ximo para las condiciones de dise o m s desfavorable ser 1146 XVI Congreso Internacional de Ingenier a de Proyectos Valencia 11 13 de julio de 2012 de 10 horas al d a trabajando 5 d as a la semana y los s bados media jornada La sequedad de la torta se obtiene con una sequedad superior al 20 El transporte de fangos deshidratados se realiza mediante una electrobomba de tornillo exc ntrico Esta a su vez es alimentada por un tornillo transportador que retira los fangos deshidratados procedente de las centr fugas y los conduce hasta una tolva o silo de almacenamiento de lodos de fondo plano y sistema de extracci n rotativo instalada en el exterior y junto al edificio de deshidrataci n Una vez que el lodo se ha deshidratado se transporta por medio de un tornillo sinf n hasta una tolva acumuladora para la deposici n final en el silo de almacenamiento de lodos La instrumentaci n electr nica y los sistemas de control para el almacenamiento de datos en continuo y la regulaci n y control del proceso consta de e Medidor de pH a la entrada e Medidor electromagn tico
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