RECARGA ARTIFICIAL DE ACUIFEROS EN ESPAÑA
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- Jorge Cárdenas Ávila
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1 RECARGA ARTIFICIAL DE ACUIFEROS EN ESPAÑA PLANTA DE REGENERACIÓN DE AGUA DE EL PRAT EXPERIENCIA DE UN AÑO EN FUNCIONAMIENTO. Manuel Gonzalo ADECAGUA y Jose Luis Pitarch AREMA Jornada Tecnica en Madrid 14 de Abril de 2011
2 Introducción. La publicación a finales de 2007 del RD 1620/207, ha supuesto un gran avance y una nueva etapa en la apertura de nuevas posibilidades en la gestión del recurso que supone la posibilidad de la regeneración de aguas depuradas. Hoy tenemos a nuestra disposición tecnologías de tratamiento que pueden aplicarse a las aguas depuradas con el fin de obtener un agua regenerada de alta calidad a un costo energético asumible en general y desde luego muy alejado del que tenemos en la obtención de agua desalada a partir de tomas de agua de mar. Cuando se planteaba el RD, se debatió y existía una preocupación lógica en cuanto a la calidad del agua regenerada en los diferentes usos previstos en el mismo. La experiencia de que disponemos ahora, después de los dos o tres años transcurridos, relativa al funcionamiento integral de las plantas en servicio, es muy importante y ahora ya conocemos datos que avalan la fiabilidad de los sistemas. el fin de obtener un agua regenerada de alta calidad a un costo energético asumible en general y desde luego muy alejado del que tenemos en la obtención de agua desalada a partir de tomas de agua de mar.
3 Una de las instalaciones pioneras en regeneración de agua depurada, es la situada en el Prat de Llobregat, agua regenerada utilizada para crear una barrera hidráulica contra la intrusión salina en el Delta del Llobregat, en el que la excesiva explotación del acuífero profundo y el consiguiente descenso piezométrico general había favorecido la aparición de un fenómeno de intrusión salina con consecuencias negativas sobre la calidad química del agua. En los últimos veinte a treinta años se había detectado un importante avance de las aguas de origen marino hacia el interior de ese acuífero, dándose casos vividos personalmente, en los que la conductividad del agua en los años 70 era de a µs/cm, en los 90 de a y en el 2005 de a Todo ello propicio la ejecución de un tratamiento de las aguas depuradas provenientes de la planta de DEPURBAIX, realizado en dos fases, tratamiento que en ambas fases incluyo, etapas de desbaste previo, microfiltración, ultrafiltración y ósmosis inversa con mezcla de caudales de ultrafiltración y osmosis y un tratamiento final mediante radiación UV. El objetivo fue el poder disponer de un volumen total de agua producida de m3/d, para inyectar en la barrera contra la intrusión salina, equivalentes a unos 5,5 Hm3 anuales.
4 Volúmenes y datos de capacidad. La capacidad total de agua que se utiliza en la alimentación a proceso en la instalación en sus dos fases es de m3/día. Los volúmenes de tratamiento en cada una de las etapas de las que se compone el conjunto de la planta de regeneración se indican en la tabla que se muestra a continuación.
5 volumen en los diversos procesos alimentación a ultrafiltración rechazo de ultrafiltración alimentación a ósmosis Inversa rechazo de ósmosis inversa osmosis inversa y desinfección por Ultravioletas agua ultrafiltrada y desinfectada por ultravioleta para mezcla total de agua para inyección al acuífero volumen en 1ª Fase (marzo 2.007) volumen en 2ª Fase ( ) volumen total de tratamiento Fases m 3 /d m 3 /d m 3 /d 393 m 3 /d m 3 /d m 3 /d m 3 /d m 3 /d m 3 /d 838 m 3 /d m 3 /d m 3 /d m 3 /d m 3 /d m 3 /d m 3 /d m 3 /d m 3 /d m 3 /d m 3 /d
6 Composición del agua a tratar y regenerada. Las características del agua de alimentación a la planta de regeneración, que fueron consideradas en el diseño de la 2ª fase, se ajusto a las calidades correspondientes del agua obtenida en el tratamiento terciario, aunque las del secundario se podrían alimentar en caso extremo. En realidad dichas aguas, no se diferencian en cuanto al contenido salino, siendo sus características según análisis efectuados en febrero de 2008, las que se indican en la tabla nº 2. Evidentemente la presencia de Coliformes fecales es diferenciada en uno y otro punto, así como el recuento de partículas obtenido que es aproximadamente 3,5 veces mayor en el agua obtenida del secundario que la del terciario. El agua procedente del tratamiento terciario tiene las características descritas y un recuento de partículas puntual de 2.164/ml con tamaño igual o inferior a 1.5 µm de las que 54/ml eran de tamaño superior a 10 µm y 392/ml se situaban entre 5 y 10 µm. El contenido de Boro era inferior a 1 mg/l y no se detecto Legionella spp, en la muestra analizada
7 Agua a tratar: Parámetro Unidad Valor DBO 5 mg/l <10 SST mg/l <10 DQO mg/l <30 Conductividad a 25ºC µs/cm Coliformes Fecales ufc/100 ml <10 3 Turbidez UNF <2 ph unidad 7,6 Fosfatos mg/l 1 Nitratos mg/l 8 Sulfatos mg/l 262 Bicarbonatos mg/l 423,7 Calcio mg/l 162 Magnesio mg/l 57,9 Sodio mg/l 375,6 Sílice mg/l 13,7 TOC mg/l 10 Tabla nº 2: Características del agua del tratamiento terciario.
8 Agua regenerada: El agua regenerada básicamente debía cumplir: Parámetro Unidad Valor DBO 5 mg/l despreciable SST mg/l despreciable DQO mg/l despreciable Conductividad µs/cm 150 Coliformes Fecales ufc/100 ml 10 Tabla nº 3. Características del agua regenerada
9 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO. - Bombeo del agua de alimentación. - Ultrafiltración. - Deposito de acumulación de agua Ultrafiltrada. - Osmosis Inversa. Acondicionamiento químico. Filtración de seguridad. Monitorización de los parámetros de agua de aportación. Bombeo de alta presión. Bomba booster entre 1ª y 2ª etapa.
10 Bastidores de osmosis inversa. Membranas y porta membranas. Instrumentación de control. Válvulas de regulación, control y tuberías. Equipo de limpieza química. - Desinfección mediante radiación UV. - Experiencia de dos años de operación.
11 Distribucion de las instalaciones
12 Vista general de las instalaciones
13 Parámetros Diseño Caudal medio diario de diseño m 3 /d Número de trenes o tanques de membrana 3 Número de casetes de membrana por tanque 3 Número de hueco para casetes por tanque 3 Número total de casetes instalados 9 Número total de huecos para casetes 9 Número de módulos de membrana instalados por casete 57 Número de espacios para módulos por casete 60 Número total de módulos instalados 513 Espacio de reserva por tren de membranas 5 % Tipo de modulo de membrana ZW-1000 Superficie de membrana por módulo 46,45 m 2 Flujo de Diseño Neto: Condición N ( m 3 Un tren fuera de servicio (N-1) (7.083 m 3 /d) 24,77 l/m 2 h 24,77 l/m 2 h
14 Detalle de un modulo de membrana.
15 Parámetros físicos del agua ultrafiltrada Agua Bruta Agua Tratada Temperatura mininima de diseño 15ºC 15ºC Turbidez n.d UNF 0,3 UNF TSS Media: 10 Máxima: 25 mg/l < 1 mg/l DBO 5 Máximo: < 10 mg/l n.d. mg/l NH 4 < 0,2 mg/l SDI n.d. Un. n.d. < 3 mg/l Un.
16 Vista de los 3 trenes de membranas de ultrafiltración
17 TIPO DE AGUA FLUJO (l/m2h) Agua de pozo Agua de mar Agua depurada y ultrafiltrada Ejemplo de flujo aplicado.
18
19 Detalle de los 4 bastidores de osmosis
20 Detalle dosificaciones
21 Detalle de las unidades de radiación ultravioleta
22 Experiencia de dos años de operación. En general se puede indicar que los resultados de operación de las instalaciones en su conjunto son muy buenos. En lo referente a la operación especifica de planta, las incidencias producidas son absolutamente irrelevantes o no se han producido. Equipo de ultrafiltración: Los grupos de ultrafiltración, se contralavan según lo previsto, en tiempos de cada 20 a 30 minutos de producción nominal, al llegar al 90% de capacidad de ultrafiltrado y se realiza con agua ultrafiltrada y aire. Diariamente se lleva a cabo una limpieza y desinfección con utilización de una solución de Hipoclorito Sodico con una concentración de 100 mg/l. Una vez al año y de modo preventivo, se ha aplicado una limpieza química, utilizando una mezcla de acido cítrico y clorhídrico a ph 2.5, enjuague y después aplicación de hipoclorito.
23 Equipo de osmosis inversa: Analíticas del agua osmotizada realizadas a día de hoy, confirman que con la alimentación de agua depurada y pretatada en la forma que se indica, con una conductividad de aporte de a µs/cm, se esta obteniendo un permeado con 20 a 40 µs/cm, lo que equivale a un rechazo en sales referido a conductividad del 98-99%. La perdida de carga que se obtiene en diseño a los caudales especificados de trabajo es de 0,81 y 1,16 bar en 1ª y 2ª etapa respectivamente, estos valores no han sido prácticamente modificados y se mantienen en un régimen muy estable. Por esta razón, en el tiempo transcurrido desde el arranque de la 2ª fase, no ha sido necesario hasta este momento, llevar a cabo ninguna operación de limpieza química de las membranas. Diariamente se lleva a cabo un lavado de las membranas con agua permeada. Una vez al año, por seguridad se cambian los cartuchos de los filtros de finos situados en cabeza de la línea de alimentación de agua a membranas.
24 Conclusión. En consecuencia de lo expuesto, mantenidos los criterios de calidad y operación del conjunto de las instalaciones, dados los resultados prácticos obtenidos, se puede confirmar que el cumplimiento de objetivos de forma global es altamente satisfactorio. Es muy significativo y de esta forma se debe seguir trabajando, para que la obtención de los datos de operación, pueda servir en la forma adecuada, para profundizar en estos temas y aplicaciones tan necesarias en muchos casos, fundamentalmente en las áreas con déficit de agua disponible en los acuíferos. Debemos optimizar los recursos de agua disponibles, rentabilizando de forma global y sostenible su gestión y pensamos que la adopción de sistemas de tratamiento como el expuesto pueden servir sin duda para para la obtención de este fin.
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