Desaladora de Agua Marina del Nuevo Canal de Cartagena

Transcripción

1 La Mancomunidad de los Canales del Taibilla es un organismo autónomo adscrito al Ministerio de Medio Ambiente encargado del abastecimiento de agua potable en red primaria (alta) a los núcleos de población de 77 municipios de las provincias de Murcia (43; todos excepto Yecla y Jumilla), Alicante (32; Alicante, Elche, Orihuela, Torrevieja, Santa Pola, etc) y Albacete (2; Férez y Socovos), con una población estable superior a los habitantes, que en época estival se aproxima a los 3 millones. A partir del año hidrológico 1999/2000, que inicia el actual periodo de extraordinaria sequía de aportaciones del río Taibilla, los recursos hidráulicos legalmente asignados a la Mancomunidad han sido insuficientes para atender la demanda, por lo que el Ministerio de Medio Ambiente otorgó las concesiones para la construcción y explotación de las Plantas Desaladoras de Agua Marina del Canal de Alicante (puesta en servicio en Septiembre de 2003) y del Nuevo Canal de Cartagena (con posible puesta parcial en servicio en mayo de 2005 y total a primeros de 2006), al objeto de aportar 42 Hm3 anuales de nuevos recursos a su sistema hidráulico. Con la misma finalidad de garantizar el abastecimiento de agua potable al sureste español, el programa A.G.U.A. del Ministerio de Medio Ambiente incluye las ampliaciones de las desaladoras de la Mancomunidad de los Canales del Taibilla en Murcia y Alicante, así como la Desaladora del Campo de Cartagena, contempladas entre las actuaciones prioritarias y urgentes del Real Decreto- Ley 2/2004, de 18 de junio. La primera de ellas se materializa en la ejecución de la Nueva Desaladora del Nuevo Canal de Cartagena (San Pedro del Pinatar), a instalar en las inmediaciones de la actual, y con capacidad similar (24Hm3 anuales); la segunda comprende dos proyectos: por un lado la ampliación de la capacidad de la actual Desaladora del Canal de Alicante hasta los 24 Hm3/año y por otro la construcción de la Nueva Desaladora del Canal de Alicante, también en sus inmediaciones, con capacidad similar a la actual ampliada (24 Hm3 anuales); finalmente la Desaladora del Campo de Cartagena gestionada por la sociedad estatal Aguas de la Cuenca del Segura S.A., aportará al sistema hidráulico de Mancomunidad la parte destinada a abastecimiento (20 Hm3) de su producción total (hasta 57 Hm3) Con las instalaciones de desalación actuales y programadas se obtendrá un volumen anual de 116 Hm3, que garantiza el abastecimiento de agua potable a corto y medio plazo. 1

2 La concesión correspondiente a la Desaladora del Nuevo Canal de Cartagena fue otorgada a la Unión Temporal de Empresas UTE Abengoa-Pridesa formada por las empresas ABENGOA S.A. y PRIDESA. La Dirección Técnica de las Obras ha sido realizada por la Mancomunidad de los Canales del Taibilla, con la Asistencia Técnica de la empresa INTECSA-INARSA S.A. La Desaladora de Agua Marina del nuevo Canal de Cartagena, con una producción de m3 diarios( 24 Hm3 anuales), comprende las siguientes unidades: TOMA DE AGUA DE MAR. NAVE DE PROCESO. IMPULSIÓN DE AGUA DESALADA AL DEPÓSITO REGULADOR. DEPÓSITO REGULADOR. VERTIDO DE AGUA DE RECHAZO Y DE EFLUENTES TOMA DE AGUA DE MAR Después de un estudio de alternativas para la toma de agua de mar, que incluía pozos verticales y perforaciones horizontales dirigidas, se determina que la solución óptima dadas las características del terreno es: Toma mediante Perforaciones Horizontales Dirigidas (P.H.D.) La estructura del perfil litológico de esta zona costera constituida por Margas Yesíferas y Calizas Lacustres hasta llegar a la zona de Calcarenitas y Bioarenitas, permiten, gracias a su estructura permeable, la entrada del agua marina libre de impurezas. Perfil geológico conceptual. Perforación Horizontal Dirigida. Perforación En esta zona de Calcarenitas y Bioarenitas es donde se encuentran perforados los drenes para permitir la filtración del agua de mar y conducir esta a la estación de bombeo situada en la costa. 2

3 Con el fin de conseguir el caudal de agua necesario para abastecer a la desaladora se han colocado un total de 20 drenes que se adentran en el mar en forma de abanico consiguiendo así una optimización de la captación Para la recogida del agua procedente de los drenes se ha proyectado una obra civil soterrada que consta de tres compartimentos. Una primera cámara seca para la ubicación de válvulas de corte. Una segunda cámara tranquilizadora de agua con una capacidad de m 3 y una tercera para el bombeo hacia la IDAM, en la cual se dispondrán cuatro bombas sumergibles de impulsión de 150 CV cada una y fabricadas en acero DUPLEX. Bloque diagrama de drenes. La impulsión del agua de mar se hace a través de una conducción de Poliéster Reforzado con Fibra de Vidrio de diámetro mm de diámetro y m de longitud El agua marina obtenida llega a la Desaladora a través del edificio de captación, que consta de una cántara con una capacidad de m 3 y una sala bombeo con cinco grupos de impulsión ampliables a seis. NAVE DE PROCESO La Desaladora del Nuevo Canal de Cartagena presenta en la actualidad 9 líneas de tratamiento capaces de producir m 3 /día. El proceso previsto para la desalación consta de los siguientes pasos: PRETRATAMIENTO OSMOSIS INVERSA POSTRATAMIENTO 3

4 PRETRATAMIENTO El pretratamiento del agua de mar garantiza las condiciones óptimas del agua de alimentación a los bastidores de osmosis inversa, tanto desde el punto de vista de sus propiedades químicas como físicas. Debido a la calidad del agua de toma, se han previsto siete etapas: Desinfección. Coagulación. Dosificación de ácido sulfúrico. Filtración sobre arena. Adición de dispersante. Dosificación de bisulfito sódico. Filtración sobre cartuchos. 1 Desinfección. En caso de detectar una actividad biológica importante en el agua bruta de mar, se procederá a una desinfección del agua procedente de la captación. La desinfección se realizará con hipoclorito sódico mediante equipos instalados en el edificio de captación, consistentes en un depósito de 20 m 3 con su bomba de carga, y dos bombas dosificadoras (una de reserva). 2 Coagulación. Se ha previsto instalar en el edificio de captación, como medida de seguridad contra un alto índice de atascamiento (SDI), un equipo dosificador de coagulante inorgánico (Cloruro férrico), formado por un depósito de 15 m 3 con su bomba de carga, y dos bombas dosificadoras (una de reserva). 3 Dosificación de ácido sulfúrico. El agua de mar debe acidificarse para evitar la precipitación de carbonato cálcico sobre las membranas. El diseño se ha hecho en principio para un ph final del agua de alimentación a los bastidores de 6,5, pudiendo variarse más adelante. La dosificación se realizará mediante equipos instalados en el edificio de captación, consistentes en un depósito de 15 m 3 con su bomba para trasiego desde el camión cisterna al depósito, y tres bombas dosificadoras (una de reserva). Depósito de Ácido Sulfúrico. 4 Filtración sobre arena. El agua de mar clorada y floculada (si procede) será filtrada a través de doce filtros horizontales cerrados de presión, construidos en acero al carbono ebonitados interiormente, con un diámetro de mm y una longitud cilíndrica de mm. El lecho filtrante será de arena, con una altura de capa filtrante de mm. La velocidad de filtración será de 11 m/h en condiciones normales y 12 m/h cuando un filtro se esté lavando. 4

5 Para el lavado del lecho filtrante se utilizarán tanto aire como agua. Como agua de lavado se utilizarán las aguas procedentes del rechazo del proceso de ósmosis inversa. El aire de lavado será suministrado por dos grupos motosoplantes. La secuencia de lavado se efectuará de forma automática, y por ello se han previsto válvulas con accionamiento neumático. Un sistema de medida de la pérdida de carga originará una alarma por ensuciamiento del lecho de arena. 5 Adición de dispersante. Batería de Filtros Contra las posibles precipitaciones de sales de calcio, estroncio y bario que podrían atascar las membranas se ha previsto dosificar un polímero orgánico como dispersante. La dosificación se realizará mediante dos cubas de l., provistas de agitadores eléctricos, y tres bombas dosificadoras (una de reserva). 6 Dosificación de bisulfito sódico. En caso de clorar el agua de mar, el agua filtrada contendrá cloro libre residual, siendo precisa su reducción total, ya que dicho oxidante degrada irreversiblemente las membranas de poliamida. Cubas para preparación de dispersante y bisulfito sódico. 5

6 La reducción se realizará con bisulfito sódico mediante consistentes en dos cubas de l., provistas de agitadores eléctricos, y tres bombas dosificadoras (una de reserva). 7 Filtración sobre cartuchos. Como último paso del pretratamiento el agua pasa a través de diez filtros de cartuchos verticales de diámetro mm y altura mm., con elementos filtrantes de polipropileno con un grado de filtración de 5 micras. El ensuciamiento de los cartuchos se controla mediante un manómetro de presión diferencial que origina la alarma correspondiente, cuya misión es activar el lavado de los filtros. DETALLES FILTROS DE CARTUCHOS OSMOSIS INVERSA Descripción general. La Osmosis Inversa es la etapa fundamental dentro del proceso de la desalación y consta de tres fases: Bombeo de Alta Presión y recuperación de energía Bastidores de osmosis inversa Sistema de desplazamiento y limpieza química La Osmosis Inversa se produce en los bastidores de membranas a los cuales llega el agua de mar pretratada con una presión de 70 atm suministrada por los denominados grupos o trenes de alta presión. Turbobombas 6

7 1 Bombeo de Alta Presión y recuperación de energía. Las bombas de alta presión son el corazón de la planta de ósmosis inversa ya que impulsan la solución a tratar hacia las membranas ala presión requerida por éstas. La Desaladora de Cartagena presenta en la actualidad 10 grupos de alta presión (uno de reserva). Cada grupo consta de: Bomba de alta presión, centrífuga horizontal y multietápica. Potencia consumida: Kw. Turbina Pelton de recuperación de energía. Potencia recuperada: 585 Kw. Motor eléctrico de accionamiento, de doble extensión de eje. Potencia nominal: Kw. a V 2 Bastidores de osmosis inversa. El agua impulsada por el tren de bombeo es recogida en el bastidor, donde se encuentran las membranas de arrollamiento en espiral. Dichas membranas tiene la función de recoger la solución a tratar y obtener, mediante el proceso de osmosis inversa, un agua producto o permeado y un rechazo o salmuera. Las características principales de cada bastidor de módulos de O.I. son las siguientes: Conversión: 45%. Bastidores de osmosis inversa. Nº de tubos por bastidor: 102. Nº de membranas por tubo: 7 (714 por bastidor). Productividad en condiciones normalizadas: m 3 /dia. Salinidad del permeado: <400 mg/l. 7

8 Las características más significativas de las membranas utilizadas en esta Desaladora son las siguientes: Tipo de membrana: De arrollamiento en espiral. Material: Poliamida aromática de tejido cruzado. (TFC). Productividad en condiciones standard: 18,9 m 3 /dia. Rechazo de sales: 99,4%. Presión máxima de operación: PSI (69,2 bar). 3 Sistema de desplazamiento y limpieza química. Cuando el agua producto no cumple con los requerimientos de salinidad exigidos en el interior de las cajas de presión, se activa el sistema de desplazamiento y limpieza química. El objetivo de la limpieza es eliminar la suciedad que se acumula en las membranas. Los productos de limpieza se introducen el interior de las cajas de presión desplazando el agua desalada que no ha alcanzado la calidad exigida. La mezcla resultante de esta limpieza se conduce hacia la planta de tratamiento de efluentes. POSTRATAMIENTO Descripción general. La función del postratamiento del agua desalada sirve para garantizar las condiciones óptimas del agua dulce, tanto desde el punto de vista de sus propiedades químicas como físicas antes de su entrega a la red de abastecimiento de la Mancomunidad de los Canales del Taibilla. Depósito de agua producto. Remineralización. Dosificación de hipoclorito sódico 8

9 1 Depósito de agua producto. El agua producida por los diferentes bastidores de O.I. se recoge en un colector general, a partir del cual se conduce al depósito de almacenamiento del permeado, de m 3 de capacidad, construido en hormigón armado y de sección rectangular, y que llevará un evestimiento epoxy interiormente. 2 Remineralización. El agua ha de ser remineralizada mediante dosificación de hidróxido cálcico y CO 2 al objeto de cumplir los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano (R.D. 140/2003, de 7 de febrero) 3 Dosificación de hipoclorito sódico. Como el agua que se va a desalar ha sido desprovista de sus características oxidantes mediante la dosificación de bisulfito sódico, en el agua producto no existe rastro de cloro residual. Debido a que antes de su uso esta agua se almacena en un depósito regulador existe el riesgo de que se contamine por lo que es necesario volverla a clorar para cumplir la normativa sanitaria en cuanto a presencia de cloro en la red. Para ello de dosifica hipoclorito sódico. Depósito, Saturador y Sala de Postratamiento. IMPULSIÓN DE AGUA DESALADA AL DEPÓSITO REGULADOR. Una vez desalada y postratada el agua de mar se impulsa a través de una conducción de fundición, de 800 mm en su diámetro y 7,5 Km de de longitud, hasta el depósito regulador, para su posterior entrega al Nuevo Canal de Cartagena. Bombeo de agua producto La salida del depósito de agua producto conecta con las bombas que impulsan el agua hasta el depósito regulador, mediante cinco grupos motobomba (uno de reserva), de 315 Kw de potencia, capaces de bombear un caudal de 813 m 3 /h. A una altura de 90 m.c.a. Al inicio de la conducción se dispone un calderín como dispositivo de protección frente al golpe de ariete. 9

10 DEPÓSITO REGULADOR. El depósito regulador está situado junto al Nuevo Canal de Cartagena propiedad de la Mancomunidad de los Canales del Taibilla, al que vierte sus aguas, y consta de los siguientes elementos: Cámaras de regulación Cámaras de válvulas Entrega al canal 1 Cámaras de regulación En el depósito se encuentran ubicadas dos cámaras de m3. cada una, para permitir las oportunas tareas de mantenimiento. Su construcción es de hormigón armado y tiene una capacidad total de m3, el equivalente a la producción diaria. El depósito incluye dos entradas de agua en la parte posterior conectadas a la impulsión que procede de la desaladora, dos tomas de fondo, dos desagües de fondo y un aliviadero. La salida conecta con los canales de la Mancomunidad mediante sendas arquetas de entrega. Las dimensiones interiores en planta son 110 x 118 metros, con una altura de lámina de agua de mas de 5 metros. 2 Cámaras de válvulas. El depósito consta de dos cámaras de válvulas, una en la parte trasera desde la que se distribuye el agua procedente de la impulsión, y otra en su parte frontal de la que parte la conducción hacia la obra de entrega del agua producto al nuevo canal de Cartagena. Ubicándose también en ésta la salida del desagüe de fondo del depósito. La conducción dentro de la arqueta de válvulas de salida se efectúa en tubería de chapa de acero galvanizada con diámetros de 400mm para los desagües de fondo y 800mm para la toma de agua. Estas tuberías disponen de sus correspondientes válvulas de mariposa. 3 Entrega al canal. La entrega al canal desde el depósito se realiza con tubería de fundición dúctil de 800 mm. Tras la salida de la arqueta de válvulas se sitúa una arqueta con un caudalímetro para controlar el caudal de entrega. La arqueta se compone de dos cuerpos con un vertedero intermedio de forma que en ella de produce una ruptura de carga y el agua entra al canal exenta de carga con el fin de no interferir en el funcionamiento del mismo. 10

11 VERTIDO DE AGUA DE RECHAZO Y DE EFLUENTES 1 Agua de rechazo. Del agua de mar, tras la ósmosis inversa, se obtiene agua desalada y agua de rechazo con una concentración de sales aproximadamente del doble que la del agua de mar, que se devuelve al mismo. 2 Tratamiento de efluentes. Los efluentes generados en la planta desaladora, procedentes del lavado de filtros y membranas de ósmosis inversa son tratados para conseguir la calidad exigida por la Declaración de Impacto Ambiental antes de ser vertidos al mar. La instalación de tratamiento está formada por los siguientes elementos principales: Depósito recogida de rechazo salmuera para lavado de filtros de arena. Balsa de neutralización de los vertidos procedentes del lavado de membranas. Planta de tratamiento de efluentes 3 Obras de vertido. Tanto el agua de rechazo como el efluente tratado, serán conducidos al mar mediante un emisario de metros de longitud y mm de diámetro. El emisario que conduce al mar el agua de rechazo consta de los siguientes elementos: Un tramo terrestre, desde la cámara de salida hasta la ribera del mar construido con tubería de Poliéster Reforzado con Fibra de Vidrio y de 700 m de longitud y construido en parte bajo el canal perimetral del Parque Regional de Las Salinas de San Pedro del Pinatar. Un tramo de conducción submarina de metros que constituye el propio emisario, que a su vez se compone de tres tramos. Uno primero proyectado con un microtunel de 315 m de tubería de hormigón (hasta salvar la zona de rompientes de la playa), un segundo tramo de m con tubería de Polietileno enterrada en zanja bajo escollera y un último tramo de m también con tubería de Polietileno lastrada sobre el lecho marino. 11

12 Pozo de ataque del microtunel. El emisario submarino atraviesa la pradera de Posidonia Oceánica, incluida con la calificación de hábitat natural de interés comunitario en la Directriz Hábitat, superando en más de 1 Km su límite inferior. Su ejecución fué prescrita en la Declaración de Impacto Ambiental de la Desaladora formulada en diciembre de 1999 por el órgano competente de la Comunidad Autónoma de la Región de Murcia, para garantizar que la hipersalinidad del vertido no afectara a la pradera, dada su elevada fragilidad ante las perturbaciones de origen antrópico. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS CONVERSIÓN: PRODUCCIÓN DIARIA: PROCESO DE DESALACIÓN: Nº DE LÍNEAS DE PROCESO: TIPO DE CAPTACIÓN: VERTIDO DE AGUA DE RECHAZO POTENCIA INSTALADA: CONSUMO ENERGÉTICO ESPECÍFICO DE LA PLANTA: CONDUCCIÓN DE IMPULSIÓN: DEPÓSITO REGULADOR: INVERSIÓN: FINANCIACIÓN FONDO DE COHESIÓN: 45% m3 Osmosis inversa 9 unidades Conjunto de 20 drenes horizontales Emisario de m. en 1.400mm. 15 MVA 3,75 KW/m m en Ø 800 mm m3 72 Millones de euros 85 % del Coste Elegible 12