DE MONCOFA DESALINIZADORA (CASTELLÓN)

Transcripción

1 DESALINIZADORA DE MONCOFA (CASTELLÓN) Con el objetivo de abastecer la creciente demanda de agua en los municipios de la franja litoral de la comarca de la Plana Baixa de Castellón, ACUAMED ha desarrollado este proyecto con una inversión total de 55 M. La instalación tiene una capacidad de producción de m 3 /día para abastecer a los municipios de Moncofa y Chilches, sin embargo las instalaciones están dimensionadas para una futura ampliación que genere hasta m 3 /día. Septiembre Marzo -- Abril Octubre

2 Pablo Martin Mira ACUAMED 1. ANTECEDENTES Las previsiones de crecimiento urbanístico en los municipios de la franja litoral de la comarca de la Plana Baixa de Castellón hacen necesaria la búsqueda de recursos hídricos para abastecer las demandas crecientes esperadas. A continuación se muestra un plano de ubicación de las obras de la desaladora de Moncofa. Actualmente el suministro de agua potable a las poblaciones de Moncofa y Chilches, se lleva a cabo mediante la captación de agua de pozos de acuíferos salinizados, como consecuencia de la intrusión marina provocada por la sobreexplotación de los mismos. Con este objetivo, la planta desaladora propuesta tiene una capacidad de producción de m 3 /dia para los municipios de Moncofa y Chilches, que permite la aportación de 9,90 Hm 3 /año de agua para consumo humano. Sin embargo, en previsión del aumento futuro de las demandas, se han dimensionado las instalaciones para una futura ampliación que genere hasta m 3 /dia. Las obras fueron adjudicadas por la sociedad estatal Acuamed a la UTE formada por las empresas OHL Medioambiente INIMA - ISOLUX CORSÁN RENOS FACSA. La UTE i.v. INGENIEROS CON- SULTORES-EUROCONSULT es responsable de la asistencia técnica a la dirección de obra. La inversión destinada a la construcción es de 55 millones de euros. El contrato incluye la explotación de la planta durante un periodo de 3 años. 2. OBJETO DEL PROYECTO Las obras de la desaladora de Moncofa, tienen una capacidad de producción diaria de m 3 /día de agua desalada. Esta producción diaria corresponde a una producción anual de 9,90 24 Septiembre - Octubre 2013

3 Hm 3 /año en un periodo de operación de 330 días al año. Las obras de la desaladora de Moncofa constan de los siguientes elementos: Obra de toma y estación de bombeo de agua de mar. Planta desaladora de m 3 /día de capacidad de producción. Vertido al mar de la salmuera de la planta desaladora mediante emisario terrestre y emisario submarino. Almacenamiento en planta y bombeo de agua producto. Red de distribución de agua producto. 3. DATOS DE PARTIDA 3.1. Capacidad de tratamiento Cationes ION mg/l meq/l Ca ++ Mg ++ Na + K + Sr ++ Ba ++ Fe ++ Mn ++ NH , ,9 6,8 21, , , ,9188 0, La planta objeto del presente proyecto tiene una capacidad de producción de m 3 /dia, con una producción anual de 9,90 Hm 3 de agua desalada en un periodo de operación de 330 días al año. Dicha cantidad producida es neta una vez descontado el autoconsumo propio de la IDAM. El caudal de agua desalada será tratado en tres líneas con una capacidad unitaria de m 3 /día, con un rango de temperaturas entre 14ºC y 27ºC. Aniones ppm CaCO 3 ION mg/l meq/l 1.087, , ,80 545,94 7, CO 3 = HCO 3 - SO 4 = Cl - Br - NO 3 - PO 4 3- F - SiO 2 B 3-4,5 177, , ,0 1,0 1,0 5,0 0,1491 2, , , ppm CaCO 3 7,46 145, , , , Total ,7 665, ,89 Total ,6 663, , Características del agua de mar El agua a desalar es agua de mar, procedente de una toma abierta diseñada para la producción total de la planta en el año horizonte, esto es m 3 /día. Se divide en tramo marino y tramo terrestre. Las características del agua de mar utilizadas para el diseño de la planta son las descritas en la tabla. Septiembre - Octubre

4 2. Pretratamiento. 3. Ósmosis inversa. 4. Postratamiento. 5. Almacenamiento y bombeo de agua producto. 6. Evacuación de salmueras. 7. Tratamiento de los efluentes. 8. Instalaciones auxiliares. 9. Instalación eléctrica. 10. Sistema de control. 6. DESCRIPCIÓN DE LAS INS- TALACIONES 6.1. Inmisario/emisario Salinidad total (TDS): ,36 mg/l ph: 8,10 Al utilizar sistema de recuperación de energía con mezcla parcial de salmuera con agua de mar, se considera un incremento del 2,8% en la salinidad del agua de alimentación al proceso de ósmosis inversa, resultando una salinidad total (TDS) de ,24 mg/l en el diseño de los bastidores de ósmosis. 4. RESULTADOS A OBTENER Teniendo en cuenta que el agua producto tiene como destino el abastecimiento de la población, deberá cumplir en todos sus parámetros con lo estipulado en el REAL DECRETO 140/2003, de 7 de febrero, por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano. 5. LÍNEA DE TRATAMIENTO ADOPTADA El tratamiento del agua de mar para convertirse en agua potable se divide en los siguientes procesos: 1. Captación del agua de mar. El sistema de captación y vertido de la desaladora de Moncofa, está integrado por dos líneas para su funcionamiento, un inmisario que toma agua del mar (agua a desalar) y un emisario que vierte el agua de rechazo (salmuera). Ambas conducciones están compuestas de dos tramos, uno marino y uno terrestre. Inmisario La planta desaladora se diseña, en una primera etapa, para un caudal de producción de m 3 /día, lo que corresponde a un caudal de toma de ,00 m 3 /día. Posteriormente, en una segunda etapa, se ampliará la capacidad de la planta a m 3 /día y requerirá un caudal de toma de ,00 m 3 /día. Emisario Por su parte, el caudal de diseño del emisario será de ,00 m 3 /día correspondiente al caudal de salmuera producido en la situación futura en la que la planta produzca m 3 /dia de agua producto Torre de toma La torre de toma es la encargada 26 Septiembre - Octubre 2013

5 de captar el agua en el fondo marino. La torre estará apoyada sobre la cota del terreno. Se realiza un dragado previo y un relleno con escollera y enrase con grava para garantizar la estabilidad de la torre sobre el terreno Bombeo de agua de mar Este edificio además de cumplir la función de estación de bombeo, realiza la labor de alojar el sistema de dosificación de hipoclorito sódico, los transformadores y los cuadros de control de motores (CCM). Cuenta con una única cámara de agua ó cámara de aspiración, la cuál es la encargada de recibir el agua de la tubería submarina de captación. Se dispone una compuerta mural para independizar la conducción en caso de labores de mantenimiento o reparación. También cuenta con una cámara seca, junto a la cámara de aspiración. Esta cámara se aprovecha para realizar la conexión entre el tramo terrestre del emisario y el marino. La Estación de Bombeo de Agua de Mar tiene una capacidad para alojar 7 bombas, en una primera fase se instalarán 3+1 equipos de bombeo y en la ampliación 6+1. En este edificio también se encuentra el calderín antiariete de litros y se prevé una ampliación a 2 calderínes. El agua es impulsada por las bombas a través de un único colector de impulsión, de 1200 mm. Septiembre - Octubre

6 El pretratamiento físico de filtración consta de siete filtros de 1º etapa y siete filtros de 2º etapa. Los filtros de arena tienen por objeto retener las partículas en suspensión presentes en el agua de mar Filtración de 1ª etapa Se instalan siete filtros cerrados. El medio filtrante está formado por un lecho de las siguientes características: Material filtrante Talle efectiva Coeficiente uniformidad Altura (mm) Arena silícea 1,00 mm < 1, Filtración de 2ª etapa De la cántara de captación aspiran cuatro bombas centrífugas de cámara partida verticalizadas una en reserva, de 935 m 3 /h de caudal unitario a 84,05 m.c.a., equipadas con variador electrónico de frecuencia. En la impulsión de las bombas se instalan las correspondientes válvulas de retención y una válvula de mariposa de accionamiento motorizado. La instalación de válvulas motorizadas en la impulsión de las bombas permite, realizar el arranque de las bombas con la válvula cerrada y su posterior apertura lenta, evitando aumentos bruscos de presión en la tubería de impulsión. Para permitir el cebado de las bombas de captación se instalan un grupo de vacío. Se ha previsto un sistema de desinfección mediante la adición de hipoclorito sódico en la cántara de captación, pudiendo realizarse su dosificación en el punto de entrada del inmisario de captación o en la conducción general de impulsión Pretratamiento físico. FILTRACIÓN Se instalan siete filtros cerrados de las mismas características que en la 1ª etapa. El medio filtrante está formado por un lecho de las siguientes características: Material filtrante Arena silícea de grano fino Talle efectiva Coeficiente uniformidad 6.5. Sistema de lavado de filtros Altura (mm) 0,40 mm < 1,6 400 Antracita 1,00 mm < 1,4 800 El lavado de los filtros se realiza con salmuera de rechazo, para evitar los desarrollos biológicos en el lecho filtrante. Dicha salmuera produce choques osmóticos de enorme mag- 28 Septiembre - Octubre 2013

7 nitud en los organismos vivos impidiendo su agrupación y desarrollo. El caudal de agua necesario para el lavado será suministrado por tres bombas centrífugas horizontales de agua de lavado, una en reserva. El aire de lavado será suministrado por dos grupos una en reserva Filtros de cartuchos La filtración de seguridad propuesta consiste en hacer que el agua de mar, después de pasar por los filtros de arena, atraviese otros tres filtros, equipados con 312 cartuchos bobinados de 5 μ de calidad de filtración Pretratamiento químico Desinfección hipoclorito sódico El hipoclorito para desinfección del agua de mar se ha previsto dosificarlo directamente en la conducción general de entrada de agua de mar a la planta Dosificación de coagulante En previsión de que el agua de mar captada tenga un alto índice de atascamiento (SDI), se ha previsto instalar un sistema para dosificar un coagulante inorgánico, generalmente, cloruro férrico Dosificación de ácido sulfúrico La finalidad de esta reducción de ph es doble: Impedir la precipitación del CaCO 3 en el interior de las membranas. Aumentar el contenido en CO 2 del permeado reduciendo así su consumo Dosificación de metabisulfito sódico Al dosificar hipoclorito sódico al agua de mar, el agua a la salida de los filtros de cartucho podrá contener tanto cloro libre residual como oxidantes, con unos niveles del orden de los 0,5 mg/l aproximadamente. Estos oxidantes habría que eliminarlos totalmente ya que degradarían irreversiblemente las membranas de poliamida aromática. Para conseguir dicha eliminación, así como para estabilizar las membranas, se ha previsto dosificar metabisulfito sódico Dosificación de dispersante En las condiciones de diseño de la planta (características químicas del agua de mar, conversión de trabajo, ph de alimentación, etc), se precisa adicionar algún dispersante o antincrustante. Para ello, se ha previsto poder dosificar un dispersante orgánico Dosificación de hidróxido sódico En condiciones de alta temperatura de funcionamiento, se ha previsto aumentar el ph del agua de alimentación al primer paso de ósmosis para reducir el contenido en boro en el permeado del primer paso. Este ajuste de ph se realiza dosificando hidróxido sódico en la salida de los filtros de cartuchos. Septiembre - Octubre

8 6.8. Ósmosis inversa Bombas de alta presión Con el fin de reducir el consumo energético en el sistema de alta presión, se propone un sistema de cámaras isobáricas para recuperar la energía del rechazo debido a su alta eficacia, lo que supone reducir de forma apreciable el consumo de energía eléctrica frente al uso clásico de una turbina Pelton. En la solución propuesta se instalan tres bombas de alta presión y tres bombas booster Sistema de recuperación de energía Se ha seleccionado como sistema de recuperación de energía del rechazo del proceso de ósmosis inversa, la utilización de sistemas de cámaras isobáricas. En el presente proyecto, para cada bastidor de ósmosis inversa, los parámetros de diseño del sistema de recuperación de energía (PX-260) son: Número de líneas: 3 Ud Modelo de recuperadores adoptado: PX-260 Nº de recuperadores por línea: 10 Ud Los recuperadores de ciclo rápido como los PX de ERI (Energy Recovery Inc.) consisten en un rotor con una o dos hileras concéntricas de conductos y dos tapas también de cerámica con salidas de alta y baja presión Ósmosis inversa Se proyecta la instalación de tres bastidores de ósmosis inversa con una capacidad unitaria de 420,83 m 3 /h de permeado, lo que supone una producción diaria de m 3 /d por línea. El caudal de agua de mar que llega a cada bastidor, trabajando con una conversión del 45%, es de 935,19 m 3 /h y el rechazo de 514,35 m 3 /h. Las membranas propuestas inicialmente están construidas con poliamida aromática y de configuración espiral. Incluyéndose en el proyecto las fabricadas por la empresa HY- DRANAUTICS. Cada caja o contenedor de presión tendrá capacidad para siete membranas. Para cada uno de los tres bastidores se disponen: Nº de tubos: 110 Ud Nº de membranas por tubo: 7 Ud Nº de membranas por bastidor: 770 Ud 6.9. Equipos de lavado de las membranas Los reactivos de limpieza se prepararán en un deposito de 50 m 3 de 30 Septiembre - Octubre 2013

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10 Dosificación de CO2 En el presente proyecto se ha previsto almacenar el CO 2 en forma líquida, a -20 o C y 20,5 kg/cm 2 de presión, siendo evaporado posteriormente para, una vez transformado en gas, introducirlo en el agua desalada Dosificación de cal. El equipo de dosificación de hidróxido cálcico consta de un silo de almacenamiento de 42 m 3 de capacidad que estará equipado con los siguientes elementos: Filtro de mangas. Control de pesaje Válvulas control sobrepresióndepresión. Rompe-bóvedas Tornillo dosificador Bombeo de agua producto y depósito de almacenamiento capacidad, construida en poliéster reforzado con fibra de vidrio. La impulsión de los reactivos de limpieza se efectuará mediante tres bombas centrífugas horizontales, una en reserva Sus aspiraciones se conectarán tanto con la cuba de preparación como con el depósito de desplazamiento, ya que se utilizan los mismos equipos para realizar el desplazamiento. Para retener la materia en suspensión extraída de las membranas, y la que pueda introducirse en el circuito a través de los reactivos de limpieza, se ha previsto filtrar estos a través de un filtro de cartucho Unidad de desplazamiento Durante la parada de una línea, si tras haber transcurrido un tiempo no se reanuda su funcionamiento, arrancarán automáticamente las dos bombas de desplazamiento previstas, procediendo a desplazar el agua de mar existente en el interior de los módulos, tuberías, bombas y tuberías de acero inoxidable Postratamiento Depósito de almacenamiento en I.D.A.M. Para el almacenamiento del agua producida en el proceso de ósmosis inversa, tras la remineralización, y antes de su impulsión a la red de distribución, se dispone de dos depósitos de almacenamiento de m 3 de capacidad conjunta total. De estos depósitos aspiran las bombas de distribución de agua producto Evacuación de salmuera El rechazo procedente de la ósmosis inversa es conducido a un depósito de 238,50 m 3 de capacidad cuya misión es almacenar suficiente agua para realizar el lavado de los filtros de arena. 32 Septiembre - Octubre 2013

11 La salida de la salmuera de este depósito se realiza mediante vertedero de labio fijo. Desde cámara de descarga del vertedero, parte la conducción de vertido de salmuera DN mm de PRFV. Esta conducción entronca en la arqueta de reunión, de la que sale el emisario general de vertido Tratamiento de los vertidos Los efluentes líquidos procedentes del lavado de filtros, lavado de membranas, reboses de depósitos, etc., se enviarán al depósito de neutralización de efluentes, de 300 m 3 de capacidad, para su neutralización y posterior evacuación al emisario de vertido de salmuera Control y automatismo El sistema de control permitirá el funcionamiento automático de la estación de tratamiento con la máxima fiabilidad, facilitará al personal encargado de la explotación y gestión de la planta toda la información precisa para conocer el estado de la misma y permitirá que se pueda actuar sobre el proceso. Se propone una Red de supervisión y control ethernet tolerante a fallo FTE (Fault Tolerant Ethernet) en configuración redundante. A esta red irán conectados todos los equipos de control y los asociados directamente a la interfase hombre máquina. El sistema de supervisión está basado en una arquitectura clienteservidor, en el que el servidor es el corazón del sistema ya que gestiona las comunicaciones con los controladores de proceso (CPUs) y con los SCADA de sistemas de terceros. Además, se encarga de almacenar los eventos del sistema, realizar los registros históricos y almacenar la configuración de todo el sistema de control. Dada la importancia de este equipo, al gestionar la base de datos global del sistema, se ha considerado redundante. Adicionalmente al sistema estándar de registro histórico, se ha considerado incluir un sistema de almacenamiento masivo denominado Process History Database (PHD) que ofrece funcionalidades adicionales al registro estándar como la conexión a los sistemas ERP, PPMS o la integración de supervisiones remotas centralizadas. Septiembre - Octubre