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“BÚSQUEDA DEL PRETRATAMIENTO MÁS ADECUADO
FRENTE A EPISODIOS DE FLORACIONES ALGALES NOCIVAS
EN DESALADORAS DE AGUA DE MAR.
UN PROBLEMA SIN RESOLVER Y UN RETO POR SUPERAR”
(cod.41)
Belén Gutiérrez López (GS INIMA ENVIRONMENT S.A)
Antonio Ordóñez Fernández (GS INIMA ENVIRONMENT, S.A)
X Congreso InternacionalSevilla > 26, 27 y 28 de noviembre de 2014
1. INTRODUCCIÓN
2. ESPECIES HABITUALES
3. IMPACTOS
4. MÉCANISMOS DE CONTROL
5. IMPACTOS DE LAS FLORACIONES ALGALES EN LA DESALACIÓN
6. ESTUDIO REALIZADO
7. CONCLUSIONES
ÍNDICE
X Congreso InternacionalSevilla > 26, 27 y 28 de noviembre de 2014
1. INTRODUCCIÓN
1. INTRODUCCIÓN
Las floraciones algales, en sentido estricto, o «mareas rojas» son discoloraciones del
agua,visibles a simple vista y debidas a proliferaciones de microorganismos
planctónicos pigmentados (microalgas, ciliados, bacterias) que alcanzan
concentraciones del orden de 106 cel•ml-1.
TÓXICAS INOCUAS
El término "mareas rojas" se puede prestar a equívocos; muchas de ellas no son
rojas, sino pardas, anaranjadas, incluso verdosas
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NOCIVAS
1. INTRODUCCIÓNTÓXICAS
Están constituidas por organismos planctónicos portadores de toxinas y que pueden
causar diversos trastornos al ser ingeridas por moluscos bivalvos filtradores que
actúan como bioacumuladores de las toxinas, constituyéndose en vectores que
transfieren estos venenos a niveles superiores de la cadena trófica.
Los episodios tóxicos más conocidos que se originan de esta forma son:
«Intoxicación Paralizante por Marisco» (Paralytic Shellsfish Poisoning = PSP)
«Intoxicación Diarreogénica por Marisco» (Diarrhetic Shellfish Poisoning = DSP)
«Intoxicación Amnésica por Marisco» (Amnesic Shellfish Poisoning = ASP)
«Intoxicación Neurotóxica por Marisco» (Neurotoxic Shellfish Poisoning = NSP).
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1. INTRODUCCIÓN
NOCIVAS
Los organismos que la forman no son portadores de toxinas, pero que pueden, no
obstante, crear serios problemas en la acuicultura o en el bentos local al alterar las
condiciones físico-químicas del medio de distintas maneras
Especies con apéndices espinosos, como
Dictyocha speculum y algunas especies de
Chaetoceros del grupo Phaeoceros, que
erosionan físicamente e irritan las agallas de
los peces, aumentando el riesgo de
infecciones patógenas
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1. INTRODUCCIÓNNOCIVAS
Los organismos que la forman no son portadores de toxinas, pero que pueden, no
obstante, crean serios problemas al alterar las condiciones físico-químicas del
medio de distintas maneras
Especies que segregan SUSTANCIAS MUCILAGINOSAS (como las
floraciones de Phaeocystis spp., Gymnodinium impudicum) que vuelven
viscosa al agua de mar y afectan al sistema filtrador/branquial de los
organismos, u ocasionan acumulaciones de espuma en las playas;
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1. INTRODUCCIÓNNOCIVAS
Los organismos que la forman no son portadores de toxinas, pero que pueden, no
obstante, crear serios problemas en la acuicultura o en el bentos local al alterar las
condiciones físico-químicas del medio de distintas maneras
Especies que alcanzan densidades tan elevadas que
puede hacer variar bruscamente los niveles de oxígeno
disuelto o el pH del medio;
Su elevada biomasa compite por los nutrientes y hace
disminuir la penetración de luz, afectando negativamente
a los productores primarios bentónicos;
Especies que no son consumidas por los herbívoros y al
morir libera niveles importantes de amonio, o causa
fermentaciones en el fondo.
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INOCUAS
Floraciones producidas por organismos que no poseen toxinas y que normalmente
no suponen un peligro para ningún organismo del ecosistema.
Un buen ejemplo de este último tipo serían las manchas del ciliado Mesodinium
rubrum, que aparece casi todos los años en las Rías Gallegas en el mes de agosto, y
que puede provocar la alarma entre los turistas.
1. INTRODUCCIÓN
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2. ESPECIES HABITUALES
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2. ESPECIES HABITUALESLas algas son organismos OPORTUNISTAS. Están presentes en las aguas
superficiales, por lo general en concentraciones pequeñas o en etapa de reposo (quiste o esporas), esperando a condiciones adecuadas para florecer.
La floración terminará debido al agotamiento de los nutrientes, la inhibición del crecimiento por patógenos y parásitos y/o pastoreo por los organismos superiores.
Procesos
naturales
Actividades
humanas
RADIACIÓN SOLAR CORRIENTES
SALINIDAD
CARGA DE NUTRIENTES
FENÓMENOS NATURALES
FACTORES
Descarga del río de las
aguas residuales sin tratar
Escorrentía del tratado desechos del ganado
Fertilizantes residuales
de las zonas agrícolas
TormentasVientos
TEMPERATURA
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Un episodio de floración de algas suele estar dominado por un grupo
o de una especie de alga.
La duración puede ser por un período de unos pocos días a varias semanas, dependiendo de los ciclos
vitales de las especies causantes.
Los principales grupos de algas que a menudo causan las floraciones
graves son:
• Diatomeas• Dinoflagelados• Cianobacterias
Alga Forma Tamaño (*) Efecto potencial/consecuencia
µm µmDinoflagelados
Alexandrium tamarense RE 25‐32 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2Cochlodinium polykrikoides RE 20‐40 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2
Karenia brevis RE 20‐40 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2Noctiluca scintillans Es 200‐2000 marea roja/rosa/verde, agotamiento de O2Procentrum micans FE 30‐60 marea roja/marrón, gotamiento O2
Diatomeas Chaetoceros affinis OC 8‐25 Agotamiento O2, irritación branquias pecesPseudo‐nitzshia spp. 0,8*PP 3‐100 Floración tóxica, agotamiento O2
Skeketonema costatum Cy 2‐25 Agotamiento O2Thalassiosira spp. Cy 10‐50 Agotamiento O2
CianobacteriasAnabaena spp. Sp 3‐12 Floración tóxica, agotamiento O2Microcystis spp. Sp 2‐7 Floración tóxica, agotamiento O2Nodularia spp. Cy 6‐100 Floración tóxica, agotamiento O2
HaptophytesEmiliania huxleyi Sp 2‐6 Agotamiento O2Phaecocystis spp. 0,9*Sp 4‐9 Formación de espumas, agotamiento O2
RaphidophytesChattonella spp. Co+0,5*Sp 10‐40 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2
Heterosigma akashiwo Sp 15‐25 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2
Chlorophytes Chlorella vulgaris Sp 2‐10 Marea verde, agotamiento O2Scenedesmus spp. RE 2‐25 Marea verde, agotamiento O3
RE: elipsoide rotativo; S: esférico; FE: Elipsoide plano; OC: cilíndrico ovalado; PP: paralelípedo; Cy: Cilíndrico; Co: Cónico
Alga Forma Tamaño (*) Efecto potencial/consecuencia
µm µmDinoflagelados
Alexandrium tamarense RE 25‐32 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2Cochlodinium polykrikoides RE 20‐40 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2
Karenia brevis RE 20‐40 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2Noctiluca scintillans Es 200‐2000 marea roja/rosa/verde, agotamiento de O2Procentrum micans FE 30‐60 marea roja/marrón, gotamiento O2
Diatomeas Chaetoceros affinis OC 8‐25 Agotamiento O2, irritación branquias pecesPseudo‐nitzshia spp. 0,8*PP 3‐100 Floración tóxica, agotamiento O2
Skeketonema costatum Cy 2‐25 Agotamiento O2Thalassiosira spp. Cy 10‐50 Agotamiento O2
CianobacteriasAnabaena spp. Sp 3‐12 Floración tóxica, agotamiento O2Microcystis spp. Sp 2‐7 Floración tóxica, agotamiento O2Nodularia spp. Cy 6‐100 Floración tóxica, agotamiento O2
HaptophytesEmiliania huxleyi Sp 2‐6 Agotamiento O2Phaecocystis spp. 0,9*Sp 4‐9 Formación de espumas, agotamiento O2
RaphidophytesChattonella spp. Co+0,5*Sp 10‐40 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2
Heterosigma akashiwo Sp 15‐25 Floración tóxica, marea roja, agotamiento de O2
Chlorophytes Chlorella vulgaris Sp 2‐10 Marea verde, agotamiento O2Scenedesmus spp. RE 2‐25 Marea verde, agotamiento O3
RE: elipsoide rotativo; S: esférico; FE: Elipsoide plano; OC: cilíndrico ovalado; PP: paralelípedo; Cy: Cilíndrico; Co: Cónico
2. ESPECIES HABITUALES
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2. ESPECIES HABITUALES
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ORGANISMO CAUSATIVE ORGANISM
SÍNDROME SYNDROME
ZONAS AFECTADAS AFFECTED AREAS
Alexandrium spp. Paralytic shellfish poisoning (PSP)
US west coast including Alaska New England coastal states Canada Chile Brazil Europe South Africa Asia Australia New Zealand
Dinophysis spp. Diarrhetic shellfish poisoning (DSP)
Europe Japan Atlantic Canada South Africa Chile Thailand New Zealand Australia
Gambierdiscus toxicus Ciguatera fish poisoning (CFP)
Hawaii Gulf of Mexico Puerto Rico Caribbean Australia many Pacific islands
Gymnodinium catenatum Paralytic shellfish poisoning (PSP)
US west coast New England coastal states Canada Chile Brazil Europe South Africa Asia Australia New Zealand
Karenia brevis Karenia brevisulcatum
Neurotoxic shellfish poisoning (NSP)
US Gulf coast New Zealand
Karlodinium veneficum fish kills
US mid Atlantic coast US southeast coast US Gulf coast Australia South Africa
Lyngbya Swimmer's itch Dermatitis
Australia Florida Worldwide throughout the tropics and subtropics
Pfiesteria piscicda Pfiesteria spp.
Possible estuary-associated syndrome (PEAS)
North Carolina Maryland Delaware
Prorocentrum lima Diarrhetic shellfish poisoning (DSP)
Europe Japan Atlantic Canada South Africa Chile Thailand New Zealand Australia
Protoperidinium crassipes Azaspiracid shellfish poisoning (AZP)
England Scotland Ireland France Spain Morocco Norway
3. IMPACTOS
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3. IMPACTOSZONAS AFECTADAS
Hace varias décadas relativamente
pocos países parecían estar afectados
por HAB, pero ahora la mayoría de los
países costeros están amenazados
Hace varias décadas relativamente
pocos países parecían estar afectados
por HAB, pero ahora la mayoría de los
países costeros están amenazados
Muchos países se enfrentan con una
desconcertante variedad de especies
e impactos tóxicos o nocivos.
Muchos países se enfrentan con una
desconcertante variedad de especies
e impactos tóxicos o nocivos.
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3. IMPACTOSÁREAS DE IMPACTO
INDUSTRIA PESQUERAINDUSTRIA PESQUERA
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CONTAMINACIÓN
PECES Y MARISCOS
CONTAMINACIÓN
PECES Y MARISCOS
ZONAS DE ANOXIA AFECCIÓN ESPECIES BENTÓNICAS
ECONOMÍACONSUMO TURISMO
DESALADORAS
4. MECANISMOS DE CONTROL
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4. MECANISMOS DE CONTROLEs el uso de especies que se alimentan de, infectan, o pudren especies
que causan FANs.
Estos incluyen copépodos y ciliados, y algunos virus, parásitos, y bacterias: son abundantes en ecosistemas acuáticos y marinos y tienen
tasas de reproducción altas.Falta de criaderos de alto volumen, y problemas logísticos relacionados
con su almacenaje y despliegue en el campo.
CONTROL BIOLÓGICO
CONTROL QUÍMICO
Se han probado muchos productos químicos para matar o reducir el número de células de especies relacionadas con FANs. Entre estos se
encuentran el sulfato de cobre, esteroles, hipoclorito de sodio, hidróxido de magnesio y muchos otros.
La mayoría de los productos han sido demasiado caros y demasiado generalistas (causan daños a otros componentes no-blanco del
ecosistema)
CONTROL FÍSICO
Eliminación de las células nocivas por medios físicos
Por varias razones, la mayoría de estas técnicas no han dado buenos resultados para el control de los FANs.
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4. MECANISMOS DE CONTROL
USO DE ARCILLAS
Una prometedora estrategia es el trato de florecimientos con arcillas floculantes que capturan partículas del agua, incluyendo las células tóxicas, y
las trasladan a los sedimentos en el fondo.
Las consecuencias ambientales de esta estrategia aún no han sido evaluadas.
CONTROL QUÍMICO
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5. IMPACTOS DE LAS FLORACIONES ALGALES EN LA
DESALACIÓN
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5. IMPACTOS DE LAS FLORACIONES ALGALES EN LA DESALACIÓN
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• Se consume el oxígeno disuelto en el agua. Esto causa la proliferación de
bacterias anaerobias (generan sulfuro de hidrógeno y otros compuestos como
resultado de la descomposición de la materia orgánica). Agregan los olores y
sabores desagradables en el agua. Pueden causar la contaminación biológica de
las membranas.
• Los datos existentes de los efectos de las mareas rojas sobre las desaladoras son
escasos y no existen muchas publicaciones.
• Altas concentraciones de células pueden provocar la obstrucción de los sistemas
de pretratamiento.
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• Este mucílago es característicamente pegajoso, y se adhiere y
acumula en la superficie de las membranas y separadores.
• La limpieza química podría no ser efectiva en la eliminación
de estas sustancias
• Los niveles de TEP no están relacionados con los niveles de
recuento de algas o clorofila, lo que implica que los recuentos
de algas y clorofila son menos relevantes para la predicción
del ensuciamiento de membrana
• El denominado mucílago (Transparent exopolymer particles, TEP) representa el
efecto más peligroso para los sistemas de pretratamiento y membranas.
5. IMPACTOS DE LAS FLORACIONES ALGALES EN LA DESALACIÓN
6. ESTUDIO REALIZADO
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6. ESTUDIO REALIZADO
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Buscar y conocer de la tecnología existente, el pretratamiento más adecuado según
la especie y zona de afectación, analizando diferentes pretratamientos desde el
punto de vista técnico y económico.
Este estudio es teórico y servirá como punto de partida para la optimización de
procesos y búsqueda de tratamientos innovadores que hagan frente a estos
episodios garantizando el funcionamiento en continuo de las plantas
30.000 m3/día 100.000 m3/día Prorocentrum lima
CHILE (CH)
DAF + UF
DAF + DMF
Sistema de filtración en profundidad, flujo
ascendente y lavado continuo
Toma abierta Toma abierta Toma abierta Desbaste Desbaste Desbaste
Estación de bombeo de toma
Estación de bombeo de toma
Estación de bombeo de toma
DAF DAF
Filtración en flujo en profundidad, flujo
ascendente y lavado continuo
Depósito de agua clarificada
Depósito de agua clarificada
Depósito de agua clarificada
Estación de bombeo de proceso
Estación de bombeo de proceso
Estación de bombeo de proceso
Filtro de anillas (seguridad UF) DMF Filtros de cartucho
Sistema de UF Filtros de cartucho Sistema de OI Sistema de OI Sistema de OI Espesamiento
Deshidratación de lodos Deshidratación de lodos Deshidratación de lodos Neutralización efluente Neutralización efluente Neutralización efluente
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6. ESTUDIO REALIZADO
Prorocentrum lima
GOLFO PÉRSICO (PG)
DAF + UF
DAF + DMF
Sistema de filtración en profundidad, flujo
ascendente y lavado continuo
Toma abierta Toma abierta Toma abierta Desbaste Desbaste Desbaste
Estación de bombeo de toma
Estación de bombeo de toma
Estación de bombeo de toma
Filtro de discos Filtro de discos Filtro de discos
DAF DAF Filtración en flujo en
profundidad, flujo ascendente y lavado
continuo Depósito de agua
clarificada Depósito de agua
clarificada Depósito de agua
clarificada Estación de bombeo de
proceso Estación de bombeo de
proceso Estación de bombeo de
proceso Filtro de anillas (seguridad UF) DMF Filtros de cartucho
Sistema de UF Filtros de cartucho Sistema de OI Sistema de OI Sistema de OI Espesamiento
Deshidratación de lodos Deshidratación de lodos Deshidratación de lodos Neutralización efluente Neutralización efluente Neutralización efluente
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Noctiluca scintillans
Cochlodinium Polykrikoides
6. ESTUDIO REALIZADO
200‐2000μm
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DAF vs Filtración en profundidad, FA y lavado continuo
6. ESTUDIO REALIZADO
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DAF vs Filtración en profundidad, FA y lavado continuo
6. ESTUDIO REALIZADO
7. CONCLUSIONES
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7. CONCLUSIONES
Tanto los sistemas de pretratamiento estudiados como las compañías fabricantesde estos sistemas disponen de referencias suficientes en instalaciones depretratamiento de Plantas Desaladoras de agua de mar con proceso de ósmosisinversa.
Todos los sistemas estudiados tienen capacidad, según sus fabricantes, paraadmitir, y retirar, las concentraciones de células previstas en el estudio, exceptopara las concentraciones de células consideradas en el bloom de Noctilucascintillans previsto en las instalaciones del Golfo Pérsico; (es necesario instalarun tratamiento previo, en todos los casos)
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Es necesario conocer en profundidad la especie de microalga para determinar elpretratamiento requerido.
El denominado mucílago representa el efecto más peligroso para los sistemas depretratamiento y membranas.
Desde el punto de vista económico, tanto por CAPEX como por OPEX, la soluciónmás ventajosa es el sistema de filtración sobre lecho profundo.
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Desde el punto de vista técnico ambas soluciones pueden cumplir los requisitosde calidad de agua tratada previstos en el estudio.
• En el Golfo Pérsico o en el Golfo de Omán, con captaciones de agua de mar a pocaprofundidad, posibilidad de blooms de algas masivos y peligro potencial de vertidos depetróleo, puede ser conveniente la instalación de un sistema DAF de pretratamiento.
• En la costa occidental de Suramérica (Chile, Perú), con captaciones de agua de mar a granprofundidad y escasa posibilidad de blooms de algas masivos, es más aconsejable lainstalación de un sistema de filtración en profundidad, flujo ascendente y lavado continuode pretratamiento debido a su menor coste.
Cada proyecto tiene unas características específicas que requieren de su estudioantes de seleccionar un proceso de tratamiento. Por ejemplo:
7. CONCLUSIONES
• La información existente es muy escasa.
• Independientemente de las investigaciones particulares y el know-how de las
empresas, es necesario que SE PUBLIQUEN Y SE CONOZCAN LAS
EXPERIENCIAS EN LAS PLANTAS. De esta manera, se podrán mejorar los
pretratamientos de las futuras plantas y estar cada vez mejor preparados frente
a los episodios de floraciones algales.
• Estudio de partida para proyecto de la Convocatoria EEA GRANTS (CDTI)
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7. CONCLUSIONES
GRACIAS
POR
VUESTRA ATENCIÓN
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“BÚSQUEDA DEL PRETRATAMIENTO MÁS ADECUADO
FRENTE A EPISODIOS DE FLORACIONES ALGALES NOCIVAS
EN DESALADORAS DE AGUA DE MAR.
UN PROBLEMA SIN RESOLVER Y UN RETO POR SUPERAR”
(cod.41)
Belén Gutiérrez López (GS INIMA ENVIRONMENT S.A)
Antonio Ordóñez Fernández (GS INIMA ENVIRONMENT, S.A)
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