N-plant, Japón

Kubota ayudó a demostrar que la combinación de filtración de alta velocidad y MBR era la solución más adecuada para renovar la línea de tratamiento Este aprovechando las obras civiles existentes.

La línea de tratamiento anterior constaba de sedimentación primaria, fangos activados convencionales con tanques biológicos de aireación, sedimentación secundaria y desinfección. La nueva línea utiliza filtración de alta velocidad en lugar de sedimentación primaria y MBR en sustitución del CAS. La sedimentación secundaria y la desinfección dejan de ser necesarias.

Se instalaron unidades de membrana sumergidas en los tanques aerobios existentes, convirtiéndolos en tanques de biorreactor de membranas y permitiendo producir agua tratada de alta calidad con una configuración más compacta. La filtración de alta velocidad se instaló antes del MBR para aumentar la capacidad de tratamiento durante los periodos de lluvia y mejorar el control de los CSO. Dado que el medio filtrante flotante elimina prácticamente todos los residuos, también contribuye a proteger las membranas situadas aguas abajo frente a obstrucciones y daños físicos.

Mantener el consumo energético de la planta renovada lo más bajo posible fue una parte importante del proyecto. Kubota combinó varias medidas en un único concepto integrado. El sistema SCRUM controla el suministro de aire adicional para el tratamiento biológico mediante un sensor de amonio y también regula el aire de limpieza necesario para mantener limpias las membranas mediante un modelo de predicción de la presión transmembrana. En la práctica, el MBR requiere dos tipos de aire: aire adicional para el tratamiento biológico y aire de limpieza para las membranas durante el funcionamiento. Al permitir ajustar los caudales de aire realmente necesarios, el sistema SCRUM también contribuye a reducir el consumo energético de los soplantes, responsables de más del 75 % de la demanda energética total de la planta.

El ahorro energético adicional procede del uso de bombas air-lift para recircular los fangos desde los tanques de membranas hasta los tanques anóxicos, con un consumo de energía un 95 % inferior al de las bombas de recirculación convencionales, y de la filtración por sifón para la extracción del permeado, que utiliza un 99 % menos de energía que las bombas convencionales de filtración por membranas. En conjunto, estas medidas ayudan a mantener la demanda energética operativa de la planta renovada lo más baja posible.

El sistema combinado de filtración de alta velocidad y MBR está diseñado para responder de forma diferente en condiciones de tiempo seco y lluvioso.

En condiciones de tiempo seco, el caudal medio de entrada de 40.000 m³/día pasa primero por el sistema de filtración de alta velocidad y posteriormente por el MBR.

En condiciones de tiempo lluvioso, el caudal medio de entrada puede aumentar hasta 96.000 m³/día. En esta situación, los mismos 96.000 m³/día pasan por el sistema de filtración de alta velocidad y posteriormente pueden ser tratados por el MBR durante un máximo de 4 horas al día.

En condiciones de máxima pluviometría, un caudal diario máximo de entrada de 576.000 m³/día puede pasar por el sistema de filtración de alta velocidad. De este caudal, un máximo de 96.000 m³/día puede ser tratado por el MBR durante un máximo de 4 horas al día. Los 480.000 m³/día restantes pueden derivarse como desbordamiento del sistema de alcantarillado combinado, pero con una ventaja importante: la calidad del agua es significativamente mejor que la del efluente procedente de un proceso convencional de sedimentación primaria. Esto contribuye a reducir la carga contaminante durante los periodos de lluvia.

N-plant constituye un claro ejemplo para los municipios que necesitan renovar infraestructuras obsoletas de tratamiento de aguas residuales sin ampliar las instalaciones, mejorando al mismo tiempo la calidad del efluente y el rendimiento durante los periodos de lluvia. Demuestra que la filtración de alta velocidad y el MBR pueden trabajar conjuntamente como una solución práctica de renovación cuando el espacio disponible, la mejora de la calidad del agua, el control durante los periodos de lluvia y la eficiencia operativa son factores determinantes.