¿INNOVAR? MEJORA CONTÍNUA - enginyersbcn.cat · 2 ¿innovar? mejora contÍnua estudios nuevas...
-
Upload
truongdiep -
Category
Documents
-
view
223 -
download
0
Transcript of ¿INNOVAR? MEJORA CONTÍNUA - enginyersbcn.cat · 2 ¿innovar? mejora contÍnua estudios nuevas...
1
¿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
¿INNOVAR? MEJORA CONTÍNUA
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)
3
• 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
RED DE ABASTECIMIENTO REGIONAL
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
6
PLANTAS (ETAPs+ITAM)
¿INNOVAR? MEJORA CONTÍNUA
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
RED DE ABASTECIMIENTO REGIONAL
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)
7
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
8
ETAP TER
Tratamiento convencional avanzado
• Proceso principal:
Tratamiento convencional
avanzado
ITAMTORDERA
VERANO 2010
600.000m3
CoagulanteCl2 Cl2
Cl2/ClO2Máx. 8m3/s
Sistemaembalses
Filtración
CAGSediment.Coagulación
TamicesKMnO4O2NaClO
ETAP TER
Tratamiento convencional avanzado
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
RRííooLlobregatLlobregat
Coagulación
Floculación
DEC. Filt.
CAG
Filt.
Arena
Cl2ClO2
EDR REM
Máx. 4 m3/s1.7 m3/s
2.3 m3/s
CO2
CO2
COAGULANTEFloculanteKMnO4
Cl2
RRííooLlobregatLlobregat
Coagulación
Floculación
DEC. Filt.
CAG
Filt.
Arena
Cl2ClO2
EDR REM
Máx. 4 m3/s1.7 m3/s
2.3 m3/sCOAGULANTEFloculanteKMnO4
Cl2
RRííooLlobregatLlobregat
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
10
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.
13
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
17
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%)
18
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
19
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
20
• 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.
21
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
23
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
24
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
COAGULANTEFloculanteKMnO4
Cl2
RRííooLlobregatLlobregat
Coagulación
Floculación
DEC. Filt.
CAG
Filt.
Arena
Cl2ClO2
EDR REM
Máx. 4 m3/s1.7 m3/s
2.3 m3/s
CO2
CO2
COAGULANTEFloculanteKMnO4
Cl2
RRííooLlobregatLlobregat
Coagulación
Floculación
DEC. Filt.
CAG
Filt.
Arena
Cl2ClO2
EDR REM
Máx. 4 m3/s1.7 m3/s
2.3 m3/sCOAGULANTEFloculanteKMnO4
Cl2
RRííooLlobregatLlobregat
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
26
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
28
Desarrollos específicos para Operaciones de O&M
TERMOGRAFÍA
DETECCIÓN DE VOLTAJE MULTIPUNTO
ESTUDIOS PILOTOACTIVOS
EDR GENERAL ELECTRIC
EDR MEGA
20 m3/h2 líneas independientes
29
¡¡¡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!!!
30
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