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¿Estamos innovandoen el tratamiento deaguas?

Dr. Fernando ValeroE.T.I. Angel Barceló

18/2/2010

[email protected]@atll.catwww.atll.cat

¿INNOVAR? MEJORA CONTÍNUA

CANTIDAD

CALIDAD

CONTINUIDADASEGURAR

CUMPLIRLEGISLACION

AGUA DE LA MEJOR CALIDAD POSIBLE PARA EL CONSUMIDOR

2


ESTUDIOSNUEVAS

TECNOLOGÍAS

PLANTAS

RED

RECURSO

MEMBRANAS

SCADA

GIS

LEGISLACIÓN

SUBPRODUCTOS

REMINERALIZACION

DESALACIÓN

RED DE ABASTECIMIENTO REGIONAL

. Depósitos

--- Red existente--- Red en construcción

ETAP

ITAM- DesalinizadoraETAP LLOBREGAT (ATLL)

ETAP TER (ATLL)

ITAM LLOBREGAT(ATLL)ITAM TORDERA(ACA)

ETAP SJD (AGBAR) ETAP BESÓS (AGBAR)

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• Ámbito Ter- Buena calidad que proviene del sistema de embalses Sau-Susqueda-Pasteral- Problemas puntuales debido a episodios de algas- A nivel organoléptico el agua de consumo de este orígen es la mejorconsiderada


Características generales

• Ámbito Llobregat- Escaso e irregular caudal del río- Elevada concentración de sales y materia orgánica- Contaminaciones puntuales de microcontaminantes orgánicos e inorgánicos.

• Sistema regional Ter-Llobregat- Fragilidad del sistema para garantizar la calidad, cantidad y continuidad

CICLO GLOBAL DEL AGUA

RECURSO:ríos, embalses, pozos, mar

ETAP/ITAM: TRATAMIENTO

DISTRIBUCIÓN EN ALTA

DISTRIBUCIÓN A CONSUMIDOR

REUTILIZACIÓN DEPURACION (EDAR)

LEGISLACIÓN

SUBPRODUCTOS

RESÍDUOS

SUBPRODUCTOS

RESÍDUOS

INDUSTRIAHOGAR

R

E

R

E

E

Reactivos

Energía

AGUA CONSUMO

RER

4

ETAP CONVECIONAL AVANZADA TRATAMIENTO TIPO A3

PARÁMETROSELIMINABLES %��

(p.ej. Fe, Mn,Metales pesados,Mic. Orgánicos,Materia orgánica,Microbiología,..)

PARÁMETROSDIFICILMENTEELIMINABLES(compuestospolares, sales solubles,Cloruros, bromuros,Sodio...)

COMPUESTOS NOLEGISLADOS(p.ej. Lista Prioritaria)

SUBPRODUCTOSTRATAMIENTO

?

MEMBRANASÓSMOSISEDR...

TRATAMIENTOESPECÍFICO

€

MEMBRANASÓSMOSISEDR...

TRATAMIENTOESPECÍFICO

€

TransposiciónRD 140/2003, POTABLES

RDL 1/2001 Texto Refundido de la

ley de Aguas

TransposiciónArt. 129 de la Ley

62/2003

DM 2000/60/CE

Marco legislativo

RD 927/1988 DIRECTIVA/98/83/CE, POTABLES

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CONTROL RECURSO


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PLANTAS (ETAPs+ITAM)


Tres soluciones inmediatas, basadas en tecnologías de membranas:

Nuevas posibilidades de mezclas con efectos en la calidad organoléptica del agua producto, que incluyen ajustes mediante las etapas de remineralización


Estrategias de mejora

- Incluir una etapa de desalación por Electrodiálisis Reversible (EDR) con

Remineralización en la ETAP del Llobregat-Abrera (ATLL)

- Construir una desalinizadora (ITAM) en la cuenca del Llobregat que incluye una etapa de Remineralización (ATLL).

- Incluir una etapa de desalación por UF+OI con Remineralización en la ETAP del Llobregat-Sant Joan Despí (AGBAR)

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ETAP SJD AGBAR CONV FS X FC FS+FC+O3 PILOTS UF+OI

ETAP TER ATLL PILOT CONV FS X FC

ETAP LLOBREGAT ATLL CONV PILOT FC FC PILOT OI PILOT EDR EDR

ETAP BESOS AGBAR PILOT NF NF1 NF2 NF3

ITAM ATLL PILOT UF+OI

AIGÜES PRAT AP+ATLL STRIP OI

1955 1963 1966 1978 1980 1991 1992 1993 1995 1998 2002 2004 2005 2006 2008 2009

ACTUAL

PLANTA m3/s

ETAP SJD AGBAR 5,5 CONVENCIONAL AVANZADO + MEMBRANAS

ETAP TER ATLL 8 CONVENCIONAL AVANZADO

ETAP LLOBREGAT ATLL 4 CONVENCIONAL AVANZADO + MEMBRANAS

ETAP BESOS AGBAR 0,37 MEMBRANAS

ITAM ATLL 2 MEMBRANAS

AIGÜES PRAT AP+ATLL 0,3 STRIPPING+ MEMBRANAS

TIPO (2010)

ETAP SJD AGBAR CONV FS X FC FS+FC+O3

ETAP TER ATLL PILOT CONV FS X FC

ETAP LLOBREGAT ATLL CONV

1955 1963 1966 1978 1980 1991 1992

EVOLUCIÓN ETAPs MÁS DESTACADAS

ETAP Sant Joan Despí

Tratamiento convencional avanzado

• Proceso principal:

Tratamiento convencional avanzado con incorporación de recurso complementario de agua subterránea

O3Cl2

RRííooLlobregatLlobregat

Coagulación

Floculación

Decantación. Filtración

CAGFiltración

ArenaAgua SubterrAgua Subterrááneanea

Cl2

ClO2

Máx. 5.5 m3/sCoagulante

Floculante

> 2009 nueva etapa membranascon Remineralización

UF OI REM

> 200950% caudal

UF OI REM

> 200950% caudal

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ETAP TER


• Proceso principal:

Tratamiento convencional

avanzado

ITAMTORDERA

VERANO 2010

600.000m3

CoagulanteCl2 Cl2

Cl2/ClO2Máx. 8m3/s

Sistemaembalses

Filtración

CAGSediment.Coagulación

TamicesKMnO4O2NaClO

ETAP TER


9

Tratamiento de Fangos: 2007

- vertedero- cementera

Instalaciones Fotovoltaicas: 2009

ETAP TER

ETAP LLOBREGAT-AbreraTratamiento convencional avanzado y nueva etapa de desalación por EDR

> Julio 2008

Proceso alternativo o complementario:Tratamiento convencional

COAGULANTEFloculanteKMnO4

Cl2


Coagulación

Floculación

DEC. Filt.

CAG

Filt.

Arena

Cl2ClO2

EDR REM

Máx. 4 m3/s1.7 m3/s

2.3 m3/s

CO2

CO2


Cl2


Coagulación

Floculación

DEC. Filt.

CAG

Filt.

Arena

Cl2ClO2

EDR REM

Máx. 4 m3/s1.7 m3/s

2.3 m3/sCOAGULANTEFloculanteKMnO4

Cl2


Coagulación

Floculación

DEC. Filt.

CAG

Filt.

Arena

Cl2ClO2

EDR REM

Máx. 4 m3/sMáx. 4 m3/s1.7 m3/s1.7 m3/s

2.3 m3/s2.3 m3/s

CO2

CO2

Ampliación colector salmuerasTratamiento de Fangos: 2009Instalaciones Fotovoltaicas: 2009

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ITAM-DESALINIZADORA de la cuenca del Llobregat

COAGULANTE

Floculante

MarMarabiertoabierto

Flotación Filt 2.

bicapa

Filt. 1

bicapa

ClO2

Máx. produción 2 m3/s

MF + OI

NaClO

REM

H2SO4

NaClOReductorAntiincrustante CO2

• TecnologÍa de membranas con

MF+OI y Remineralización

> Verano 2009

Esquema general de la ETAP Sagnier y de la ETAP Mas Blau

ETAP AIGÜES DEL PRATTratamiento avanzado con aireación y O.I.

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CIERRE DEL CICLO

RED DE ABASTECIMIENTO


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SCADA(Recurso, Plantas y RED)

GIS

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Inspección de TuberíasPresurizadas en Operación

Agua de servicio

Dosificación

3%

Sal comúnen pastillas

Célula electrolítica

Descalcificador

Rectificador

Depósito Hipoclorito

0.8%

Depósito Salmuera

30%

H2

HCl15%

f(t)

Producción “in situ” de hipoclorito sódico al 0,8%, a partir de sal común y agua, aplicando una corriente eléctrica.

ELECTROCLORACIÓN

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EJEMPLO

Desalinizadora de la cuenca del Llobregat

Desalinizadora de la cuenca del Llobregat

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CAPTACIÓN E IMPULSIÓN DE AGUA DE MAR


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IMPULSIÓN DESALINIZADORA – DEPÓSITO FONTSANTA

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DISEÑO DE LA ÓSMOSIS INVERSA

1er paso OI. 10 bastidores- 230 tubos/bastidor- 1.610 membranas/bastidor

2º paso OI. 2 bastidores (T>23ºC)- 78 tubos/bastidor- 546 membranas/bastidor

Conversió: 45%

Bomba Alta P- 10 unidades- Q 856 m3/h- ∆P 67 bar- 2.150 kW

Bomba booster- 10 unidades- Q 1.012 m3/h- ∆P 3-6 bar- 200 kW

18.680 m3/h2,50 bar39.700 mg/l12 a 25,5 ºC

Sistema de intercambio depresión

- 23 unidades/bastidor

10.280 m3/h72.300 mg/l

Bomba 2º paso- 2 unidades- Q 808 m3/h- ∆P 11-16 bar- 560 kW

Conversión: 85% 8.400 m3/h200 mg/l

• 10 Bastidores de 1er paso, de 20.000 m3/día de producción unitaria

•Diseño: Boro < 1mg/l; Cl < 150 mg/l, TDS< 400 mg/l

• 2º paso para tratamiento parcial de permeado del 1er paso (eliminación de Boro) para T>23ºC

RECUPERACIÓN DE ENERGÍA

Recuperación de energía mediante intercambiadores de presión• Aprovechamiento de la presión de la salmuera de rechazo de la

ósmosis inversa• Ahorro de cerca del 50% de la energía necesaria para la ósmosis

inversa• 230 equipos de intercambio de presión (23 por bastidor)

5,84 kWh/m3 2.34 kWh/m3 (-53.5%)

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TRATAMIENTO DE EFLUENTES

EFLUENTES:•De Flotadores, Filtros y limpieza de la Ósmosis Inversa

TRATAMIENTO:•Decantación, Espesamiento, Deshidratación y Evacuación de fangos

DECANTACIÓN Y ESPESADOR DE FANGOS

DEPÓSITO FANGOS ESPESADOSDESHIDRATACIÓN DE FANGOS

ALMACENAMIENTODE FANGOS

SOBRENADANTES(a salida salmuera)

EFLUENTE

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SUMINISTRO DE ENERGÍA

Acometida eléctrica a 220 kV• Subestación eléctrica situada en la propia planta• Potencia consumida 35 MW• Alimentación a bombas de alta presión a 10 kV

3,9330Total

3,00%0,1180Pérdidas

1,94%0,0764Consumos comunes

0,36%0,0140Tratamiento efluentes

0,09%0,0034Reactivos

0,35%0,0137Bombeo efluentes

6,64%0,2611Bombeo agua producto

0,83%0,0328Lavado Filtros

69,91%2,7495Ósmosis Inversa

12,44%0,4891Pretratamiento

4,45%0,1750Bombeo captación

kWh/m3Operación

RESUMEN CONSUMOS DE ENERGIA

1

2

3

7

6

5

4

8

1

2

3

7

6

5

4

8

REMINERALIZACIÓNLECHOS DE CALCITA DE FLUJOASCENDENTE Y ALTURA CONSTANTE

Diseño FCCA

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• Volumen de agua producido: 60.000.000m3/año• Nº membranas instaladas: 17.200 unidades• Longitud tuberías: 37.200 m• Longitud de cables instalados: 354 km• Nº válvulas instaladas: 2.753 unidades• Nº de bombas instaladas: 184 unidades• Nº crepinas (fondos filtros): 256.640 unidades• Cantidad hormigón utilizado: 47.534 m3

• Cantidad de acero utilizado: 6.366.092 kg• Duración proceso tratamiento: captación-Fontsanta: 5.5h (Q

punta)

ITAM-DESALINIZADORA de la cuenca del Llobregat

EJEMPLO

Optimización del tratamiento convencional y calidad del producto.

Ejemplo de la formación y reducción de THMs.

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Subproductos: THMs

Materia Orgánica(TOC, UV, SUVA…)

THMsCl2+

TTªªBromurosBromuros

THMsTr

THMs

THMs

ETAP del Llobregat

6474

106 108

0

20

40

60

80

100

120

2004 2005

Salida ETAP Red

22

Medidaspara reparar

contaminaciones

AGUA

BRUTAPROCESO

RED

DISTRIBUCIÓN

GRIFO

CLIENTE

MEDIDAS DE PREVENCIÓNDesinfectantesAlternativos

al cloro

Optimizacióndel proceso

Eliminación deprecursores

Control del cloro,otros oxidantes

Medidasde mantenimiento

(limpieza...) Rehabilitación reddoméstica

(eliminación depósitos...)

MEDIDAS DE REPARACIÓN

En el recurso(p.ej. no usar cloropara evitar algas)

Eliminación THMsformados (CAG,membranas...)

Optimizacióndel proceso

Minimización THMs(ej. Programas de

‘flushing’ y ‘scrapping’)

Eliminación THMs(‘stripping’)

Eliminació THMsen el punto de entrega

Eliminación THMsen el punto de uso

EvitarvertidosR

ECURSO

MEDIAS DE REPARACIÓN en ETAP1995: Etapa de FiltracióN per CAG con

reactivaciones periódicas 2001: Instalación de CAP

MEDIDAS DE PREVENCIÓ en ETAP2003: Desinfectantes alternativos al cloro2003: Optimización del proceso de coagulación-floculación2004-06: Estudio piloto EDR

MEDIDAS DE PREVENCIÓN en LA RED DE ABASTECIMIENTO2002: limpieza de depósitos2004: disminución del tiempo de contacto2005: Mezclas de agua de consumo en la RedEn estudio: Desinfectantes alternativos al cloro

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THMs F.A.

050

100150200250300350400

10/0

1/20

00

10/0

5/20

00

10/0

9/20

00

10/0

1/20

01

10/0

5/20

01

10/0

9/20

01

10/0

1/20

02

10/0

5/20

02

10/0

9/20

02

10/0

1/20

03

10/0

5/20

03

10/0

9/20

03

10/0

1/20

04

10/0

5/20

04

10/0

9/20

04

10/0

1/20

05

10/0

5/20

05

10/0

9/20

05

10/0

1/20

06

10/0

5/20

06

ETAP LLOBREGATDOSIS: DIOXID DE CLOR / PERMANGANAT POTÀSSIC / CLOR

0

0,3

0,6

0,9

1,2

1,5

2001 2002 2003 2004 2005

mg

/L P

erm

ang

anat

Po

tàss

ic //

m

g/L

Diò

xid

de

clo

r

0

3

6

9

12

15

mg

/L C

lor

Diòxid de Clor Permanganat Potàssic Clor

ESTUDIO PILOTO EDR marzo 2004-junio 2006

3,6 m3/h producto> 26 meses estudio> 9.500 hr producción> 40.000 m3

FASE VI

TOTAL MOSTRES ESTUDI: 91FILTRADA PER CARBÓ(ALIMENTACIÓ EDR) 37

SORTIDA_EDR 37

SALMORRA_EDR 17

TOTAL DETERMINACIONS 4.579BALANÇOS IÒNICS 17Nº mostres 51Nº paràmetres x mostra 53Nº paràmetres FQ x mostra 53Nº paràmetres ORGÀNICS x mostra 0Nº paràmetres MICROBIOLOGIA x mostra 0ANÀLISIS COMPLETS 6Nº mostres 12Nº paràmetres x mostra 133Nº paràmetres FQ x mostra 53Nº paràmetres ORGÀNICS x mostra 75Nº paràmetres MICROBIOLOGIA x mostra 5PFTHMs 14Nº mostres 56Nº paràmetres x mostra 5Nº paràmetres FQ x mostra 0Nº paràmetres ORGÀNICS x mostra 5Nº paràmetres MICROBIOLOGIA x mostra 0

ANALÍTIQUES

FASE INICI FINAL AIGUA OBJECTIU Hr. Acumulades m3/s Produït acumul.

I 18/03/2004 18/04/2004 FS Posada en servei 547 1.969

II 21/04/2005 02/06/2004 FC Rendiments 1/2 etapes 1.346 4.846

III 08/09/2004 20/11/2004 FC Rendiments , PFTHMs 2.194 7.898

IV 22/11/2004 03/05/2005 FS Reactivació CAG 4.989 17.960

V 04/05/2004 30/05/2004 FC Projecció Planta Industrial 5.400 19.440

VI 01/06/2005 01/06/2006 FC Projecció Planta Industrial + RM 9.550 40.281

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Fuente: General Electric Water & Process

Proceso de Electrodiálisis Reversible (EDR)

Conclusiones de los estudios

… o se cambia el recurso…

… o se desala por EDR

- Es la técnica más robusta

- Es la técnica más fácil de integrar en la ETAP actual

- Es la técnica más fácil de explotar

- Es una técnica que permite obtener un PFTHMs (48h, 25ºC) < 100 µg/L que rinde mejor en verano (T alta)

- Es la técnica con mayor rendimiento hidraúlico

Estudio II. Planta piloto industrial

%Reducción conductividad vs Temperatura

55%

65%

75%

85%

0 5 10 15 20 25 30

25

ETAP LLOBREGAT-Abrera


Cl2


Coagulación

Floculación

DEC. Filt.

CAG

Filt.

Arena

Cl2ClO2

EDR REM

Máx. 4 m3/s1.7 m3/s

2.3 m3/s

CO2

CO2


Cl2


Coagulación

Floculación

DEC. Filt.

CAG

Filt.

Arena

Cl2ClO2

EDR REM

Máx. 4 m3/s1.7 m3/s

2.3 m3/sCOAGULANTEFloculanteKMnO4

Cl2


Coagulación

Floculación

DEC. Filt.

CAG

Filt.

Arena

Cl2ClO2

EDR REM

Máx. 4 m3/sMáx. 4 m3/s1.7 m3/s1.7 m3/s

2.3 m3/s2.3 m3/s

CO2

CO2

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Indice de Langelier

-2,50

-2,00

-1,50

-1,00

-0,50

0,00

0,50

1,00

27-0

3-07

02-0

5-07

12-0

6-07

17-0

7-07

18-0

9-07

23-1

0-07

11-1

2-07

29-0

1-08

05-0

3-08

17-0

6-08

29-0

7-08

Alimentació Producte

27

Nº módulos de EDR 9

Líneas en paralelo por módulo 32

Etapas en serie por línea 2

Pilas membranas totales 9*32*2=576

Pares de células por pila 600

Nº total membranas 600*2*576=691,200

Caudal alimentación a la EDR 220,000 m3/dia

Caudal agua producto EDR 200,000 m3/dia

Caudal salmuera 2,000 m3/dia

Caudal alimentación módulo 24,444 m3/dia

Caudal producto módulo 22,222 m3/dia

Conversión estimada EDR 90%

• 7 transformadores de 2.500kVA• 180 km cables• 2.330 válvulas automatizadas• 4.300 equipos automatizados• 12,000 señales• 31.000 parámetros (digitales y analógicos) comunicados entre el SCADA y PLC’s

Tratamiento de fangos

Instalaciones fotovoltaicas: 3,6 MW

Ampliación colector de salmueras

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Desarrollos específicos para Operaciones de O&M

TERMOGRAFÍA

DETECCIÓN DE VOLTAJE MULTIPUNTO

ESTUDIOS PILOTOACTIVOS

EDR GENERAL ELECTRIC

EDR MEGA

20 m3/h2 líneas independientes

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¡¡¡INNOVAR A LA FUERZA!!!

Minimización y revalorización de residuos

Minimización de subproductos del proceso

Minimización de reactivos

Recuperación de recursos

Nuevos contaminantes

Minimización de energía

Mejoras en O&M

Prevención y control de riesgosSeguimiento en el recurso de parámetros No Legislados,

- PPCPs: Residuos de Fármacos, Cosméticos y productos de higiene

- Toxinas de algas

- Parásitos: Giardia y Cryptosporidium

- ECD: Disruptores endocrinos

- Orgánicos: Geosmina

- Bacterias: E. coli 0157, L. pneumophila

- Virus

- Microcontaminantes Lista Prioritaria Directiva Marco

• No Deseables,• En estudio,• Emergentes

¡¡¡INNOVAR A LA FUERZA!!!

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FUTURO INMEDIATO

PLANES SANITARIOS DEL AGUA (WATER SAFETY PLANS)

Aplicar el Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control (APPCC), de laindustria alimentaria, a la gestión del abastecimiento, desde la captaciónhasta el grifo del consumidor, evaluando los riesgos asociados a cada unode los procesos y su funcionamiento tanto en situación normal como ante incidencias.

INNOVAR EN EL ENFOQUE DEL CONTROL SANITARIO DEL AGUA

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