RETEMA • Septiembre/Octubre 2017

30 AÑOS DE

TRAYECTORIA

1987 - 2017

Nº 202 I SEPTIEMBRE/OCTUBRE 2017 I AGUAS

www.retema.es

Desalación española, ejemplo mundial

REPORTAJE Nueva depuradora de Utebo

El gas renovable como nuevo vector energético

REPORTAJE Ampliación y remodelación de la EDAR de Estepona

REPORTAJE Implantación del tratamiento de ozono en la ETAP de l’Ampolla

ACTUALIDAD

España ofrece a América Latina su experiencia para forjar un acuerdo global sobre el agua

L

EXPERIENCIA ESPAÑOLA

a tercera edición de los Diálo-

biaron puntos de vista y experiencias en

gos del Agua América Latina-

torno a uno de los mayores desafíos a

España, organizados por CAF -

los que se enfrenta el planeta: cómo me-

En su intervención, la ministra de

banco de desarrollo de América

jorar la gestión de un bien finito como el

Agricultura, Alimentación Medio Am-

Latina-; el Ministerio de Agricultura, Ali-

agua y la financiación de las infraestruc-

biente, Isabel García Tejerina, destacó

mentación y Medio Ambiente; el Minis-

turas hídricas en un contexto global mar-

“la importancia de las políticas públi-

terio de Economía, Industria y Compe-

cado por la escasez de este recurso.

cas para resolver los retos principales

titividad y el Ministerio de Asuntos

La apertura de la jornada corrió a

del agua de manera consensuada y

Exteriores y Cooperación de España,

cargo de la ministra española de Agri-

sostenible, para garantizar la seguri-

se celebraron el pasado 23 de octubre

cultura, Alimentación y Medio Ambien-

dad hídrica e impulsar su adaptación a

en Madrid bajo el título ʻHacia un Pacto

te, Isabel García Tejerina; del presiden-

los efectos del cambio climático”. La

Político del Aguaʼ.

te ejecutivo de CAF, Luis Carranza, del

meta, señaló, es promover una orien-

La jornada reunió en la Casa de Amé-

secretario de Estado de Cooperación

tación “solidaria, orientadora y perdu-

rica a ministros de España, Costa Rica,

Internacional y para Iberoamérica y el

rable, que haga efectivo el derecho hu-

Bolivia y Panamá, a altos funcionarios y

Caribe, Fernando García Casas y de la

mano a este bien insustituible en

a representantes de instituciones del

secretaria de Estado de Economía y

cantidad y en calidad”.

sector privado. Estos expertos intercam-

Apoyo a la Empresa, Irene Garrido.

Para alcanzar ese objetivo, García Tejerina resaltó la importancia de intercambiar conocimiento entre los agentes implicados -gobiernos, empresas, instituciones y expertos- a través de foros como los Diálogos del Agua y agradeció a CAF su colaboración para incrementar la cooperación entre España y América Latina. En ese sentido, puso como ejemplo el Pacto Nacional por el Agua impulsado en España, que persigue “un uso más eficaz, solidario, sostenible e integrado de los recursos hídricos del país”.

Un acuerdo que, según recalcó, “se hará desde el consenso, al margen de rivalidades, para construir una política de Estado”. “Nos gustaría que estos diálogos sirvieran para presentar nuestra expe-

Isabel García Tejerina en la apertura de la Jornada

riencia y confrontar con la de los países iberoamericanos aquí re-

2

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

ACTUALIDAD

presentados a la hora de forjar acuerdos sobre el agua”, señaló la ministra.

El presidente de CAF -banco de desarrollo de América Latina-, Luis Carranza, expuso la necesidad de una estrategia global en torno a la gestión del agua en forma de un pacto político para América Latina, continente que aglutina el 15% del territorio del planea y el 33% de las fuentes de agua. De ello dependen, explicó, “no sólo el bienestar de la población en lo que se refiere a tener acceso a agua y alcantarillado” sino también en ocasiones “la salud pública”, en particular de los grupos humanos con menores ingresos.

Luis Carranza también destacó la idoneidad de debatir las posibilidades actuales de crear resiliencia ante las nuevas condiciones generadas por el

Luis Carranza, presidente ejecutivo de CAF, durante su intervención

cambio climático. Para el presidente ejecutivo de CAF es muy importante “contener estos fenómenos para una

ron todas estas cuestiones a lo largo

cuenta América Latina, hay 20 millones

estrategia a largo plazo”. Y también pa-

de tres sesiones de trabajo que permi-

de personas que aún no tienen acceso

ra ese objetivo cree que “el pacto políti-

tieron compartir experiencias de los

a agua de calidad y 100 millones que

co es fundamental”, del mismo modo

distintos estados. Así, el ministro de

carecen de saneamiento. Las socieda-

que considera un requisito imprescindi-

Ambiente y Energía de Costa Rica,

des, advirtió, deben “tomar medidas”

ble “el fortalecimiento institucional”.

Edgar Gutiérrez, centró su interven-

que garanticen la seguridad hídrica, la

El secretario de Estado de Coopera-

ción en los “problemas de infraestruc-

disponibilidad de agua para consumo

ción Internacional y para Iberoamérica

turas” de su país, que han emergido

humano, para los sectores productivos

y el Caribe, Fernando García Casas,

tras dos años de sequía provocando

y para controlar los riesgos asociados

habló de la importancia del agua como

conflictos. Su solución necesariamen-

a factores como el cambio climático. “Y

derecho, pero también como un factor

te “pasa por la gobernanza”, explicó.

eso es algo que no se puede hacer sin

de desarrollo cuya “gestión en toda la

En el mismo sentido, el ministro de

inversiones”, resaltó.

comunidad iberoamericana tiene que

Medio Ambiente y Agua de Bolivia,

Con los ponentes compartieron las

ser objeto de grandes consensos”.

Carlos Ortuño, afirmó que “la proble-

mesas de debate personalidades como

Igualmente, la secretaria de Estado de

mática hídrica se ha vuelto un tema al-

el director de la Agencia Española de

Economía y Apoyo a la Empresa, Ire-

tamente prioritario” y pidió “desarrollar

Cooperación para el Desarrollo, Luis

ne Garrido, abogó por aprovechar la

una adecuada institucionalidad dedi-

Tejada, y la directora general del Agua,

jornada para “analizar en detalle las

cada a la gestión del agua”.

Liana Ardiles.

dificultades que tienen que afrontar

El vicepresidente de Desarrollo Social

También tomaron la palabra otros

los países para adoptar políticas públi-

de CAF, José Carrera, intervino con una

expertos internacionales de renombre,

cas que permitan garantizar la seguri-

ponencia titulada ʻEl agua como política

entre ellos los directores del Agua de

dad hídrica”.

de Estado, un acuerdo de todos los sec-

Brasil, Paraguay y Uruguay; la directo-

tores'. En su intervención remarcó que

ra de Cuencas Hidrográficas de Pana-

COLABORACIÓN ENTRE

“el objetivo de la jornada es generar un

má y la directora de la Práctica Global

ESPAÑA Y AMÉRICA LATINA

desarrollo inclusivo, resiliente y produc-

de Agua para Latinoamérica del Banco

tivo” en torno a la gestión del agua.

Mundial, además de especialistas pro-

Los participantes en la tercera edi-

José Carrera recordó que, entre los

ción de los Diálogos del Agua aborda-

600 millones de habitantes con que

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

venientes de instituciones como CAF, la OCDE y el ámbito académico.

RETEMA

3

MEDIAKIT2018 EDITA C & M PUBLICACIONES, S.L. DIRECTOR Agustín Casillas González agustincasillas@retema.es

Marca la diferencia con tu competencia Posiciónate y llega a nuevos clientes

PUBLICIDAD David Casillas Paz davidcasillas@retema.es REDACCIÓN, ADMINISTRACIÓN, PUBLICIDAD Y SUSCRIPCIONES C/ Jacinto Verdaguer, 25 - 2º B - Esc. A 28019 MADRID Telf. (+34) 91 471 34 05 info@retema.es REDACCIÓN Luis Cordero luiscordero@retema.es ADMINISTRACION Y SUSCRIPCIONES Silvia Lorenzo suscripciones@retema.es

Ya disponible en: www.retema.es/publicidad

EDICIÓN Y MAQUETACIÓN Departamento propio IMPRIME PENTACROM Suscripción 1 año (6 + 2 núm.): 103 € Suscripción 1 año resto de europa: 184 € Suscripción 1 año resto de paises (Air mail): 208 € Suscripción Digital 1 año: 60 € Depósito Legal M.38.309-1987 ISSN 1130 - 9881 La dirección de RETEMA no se hace responsable de las opiniones contenidas en los artículos firmados que aparecen en la publicación.

La aparición de la revista RETEMA se realiza a meses vencidos.

www.retema.es

© Prohibida la reproducción total o parcial por cualquier medio sin autorización previa y escrita del autor.

www.retema.es

SUMARIO SUMARIO

SEPTIEMBRE/OCTUBRE 2017 AÑO XXIX · Nº 202 TRIBUNA LA DESALACIÓN ESPAÑOLA, EJEMPLO MUNDIAL DOMINGO ZARZO, AEDYR Página 8 REPORTAJE NUEVA ESTACIÓN DEPURADORA DE AGUAS RESIDUALES DE UTEBO (ZARAGOZA) Página 14

PRESENCIA E IMPACTO AMBIENTAL DE RESIDUOS FARMACÉUTICOS EN AGUAS PROCEDENTES DE DEPURADORAS Página 26 NUEVO ROTOBIORREACTOR DE BIOPELÍCULA COMO ALTERNATIVA A LOS BIODISCOS Página 32 EL GAS RENOVABLE COMO NUEVO VECTOR ENERGÉTICO Página 38 REPORTAJE IMPLANTACIÓN DEL TRATAMIENTO DE OZONO EN LA POTABILIZADORA DE L’AMPOLLA (TARRAGONA) Página 42 APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE HIDROCICLONADO PARA LIMPIEZA DE DIGESTORES ANAEROBIOS Página 54 REPORTAJE AMPLIACIÓN Y REMODELACIÓN DE LA ESTACIÓN DEPURADORA DE ESTEPONA Página 64 UTILIZACIÓN DE MODELOS MATEMÁTICOS EN LA OPTIMIZACIÓN DE LOS PROCESOS EN UNA DEPURADORA Página 76 BIOSORCIÓN DE METALES PESADO: UNA TECNOLOGÍA DE FUTURO Página 84 GRANDES RETOS PARA LA INDUSTRIA DEL AGUA Página 98

ACTUALIDAD

Europa lanza una hoja de ruta para evaluar la Directiva sobre el tratamiento de las aguas residuales urbanas

L

a Directiva 91 /271 de 21 de mayo de 1991 sobre el tratamiento de las aguas residuales urbanas tiene como objetivo

principal proteger el medio ambiente de los efectos adversos de las descargas de aguas residuales urbanas, aguas residuales de determinados sectores industriales y mezclas de aguas residuales tanto en su recogida como en su tratamiento.

Según los últimos datos disponibles, se recogen el 95% de las aguas residuales urbanas y el 85% son tratadas según los estándares fijados en la Directiva. Sin embargo, sigue habiendo retos por abordar como una gobernanza apropiada, inversiones adecuadas a

Esta evaluación se hará en base a 5

identificados durante la evaluación, con-

las necesidades actuales y tratamien-

criterios: efectividad, eficiencia, cohe-

tactos o cuestionarios directos con

tos eficaces a implementar. Después

rencia, relevancia y valor añadido de la

agentes de organismos relevantes co-

de 25 años de la aplicación de la Direc-

Directiva.

mo la Organización para la Cooperación

tiva, los cambios tecnológicos y científi-

Para la evaluación se va a poner en

y el Desarrollo Económicos (OCDE), el

cos, así como los ecológicos y socioe-

marcha una consulta entre ciudada-

Banco Mundial o la Organización Mun-

conómicos, el aumento del turismo y la

nos y stakeholders, como pueden ser

dial de la Salud (OMS).

demanda social de aguas más limpias,

industrias y servicios públicos relacio-

es necesario de una revisión de la Di-

nados con el agua, agentes ambienta-

Esta consulta complementará otras

rectiva para considerar los cambios

les, autoridades locales, regionales y

fuentes de información, así como todos

que podrían adoptarse para mejorarla

nacionales, científicos y académicos,

los informes que se han realizado has-

y actualizarla. Además, esta Directiva

así como industrias. La evaluación

ta ahora en materia de aguas residua-

también debe adaptarse a la filosofía

constará de:

les como de aguas en general.

de la Economía Circular.

Por otra parte, también debe armoni-

• Una consulta pública on-line dirigida

zarse con otras Directivas tales como la

al gran público abierta hasta el 9 de no-

Directiva Marco del Agua (2000/60/EC)

viembre.

y la Directiva 2008/56/CE, de 17 de ju-

• Una conferencia con los agentes di-

nio de 2008, por la que se establece un

rectamente implicados en la implemen-

marco de acción comunitaria para la

tación de la Directiva.

política del medio marino.

• Encuentros específicos de sub-temas

6

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

Alexandra Farbiarz Mas TERRAQUI

I www.retema.es I

ACTUALIDAD

El agua para el consumo humano en Europa cumple los requisitos de calidad más estrictos del mundo

L

a European Federation of Na-

pa gozan de buena salud, ya que

mete a rigurosos controles, para lo cual

tional Associations of Water

muestran mayores tasas de conexión,

los operadores de agua urbana emple-

Services (EurEau) publicó el

más kilómetros de red, mayor inver-

an los métodos más avanzados y aplican las más modernas tecnologías.

pasado mes de octubre el estu-

sión, una mayor adaptación a los crite-

dio “Europeʼs water in figures 2017”,

rios de la economía circular y una ma-

que refleja el estado del sector del

yor protección del medio ambiente.

El estudio refleja que se invierten alrededor

de

93,5

euros

por

El agua para el consumo humano en

habitante/año, en más de 7 millones de

Según reflejan los datos del Estudio,

Europa cumple los requisitos de cali-

kilómetros de tuberías, para suminis-

los servicios de agua urbana en Euro-

dad más estrictos del mundo y se so-

trar y tratar 45.000 millones de m³ de

agua urbana en Europa.

agua. Según los últimos datos actualizados por AEAS, en España estamos invirtiendo 60 euros por habitante/año, lejos de la media europea, que tampoco cubre todas las necesidades reales.

Las cifras del Estudio ponen de manifiesto la necesidad de una mayor inversión en los servicios del agua en Europa, para garantizar a las generaciones futuras los mismos niveles de calidad y servicio de los que disfrutamos en la actualidad. Además, según EurEau tanto la Comisión Europea como los Estados miembros deberían invertir más para lograr una protección ambiental aún mayor.

Los datos del Estudio completo se encuentran disponibles a través del siguiente enlace: http://bit.ly/2kmdsBQ EurEau, de la que AEAS es miembro asociado y forma parte de su Comité Ejecutivo, agrupa a las asociaciones nacionales de agua de países europeos y es la voz tanto de los operadores públicos como privados que prestan los servicios de abastecimiento y saneamiento en Europa. De manera colectiva, proporcionan estos servicios a más de 400 millones de personas y reflejan la diversidad de los operadores europeos.

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

7

Domingo Zarzo Presidente AEDYR

La desalación española, ejemplo mundial a han pasado aquellos tiem-

Y

conciliables para la solución a la se-

po que trabaja intensamente en la re-

pos no tan lejanos en los que

quía se han diluido por la evidencia y la

ducción del consumo de energía y la

la disyuntiva artificial entre de-

necesidad; bienvenido sea.

reducción de los impactos ambientales;

salación y trasvase generaba

No deja de sorprender, sin embargo,

quizá las mayores desventajas de la

debates intensos y no siempre amiga-

que mientras se reclaman los trasva-

desalación, o al menos, las que se han

bles. También afortunadamente se han

ses aduciendo una terrible sequía que

utilizado tradicionalmente en su contra.

ido apagando los ecos de algunos

nunca nos abandona, todavía sigamos

Veamos ahora cual es el estado ac-

asuntos no muy edificantes que han

teniendo desaladoras paradas o infrau-

salpicado a la desalación en España

tilizadas; alguien debería poner orden

en los últimos años y fueron aprove-

en esta situación.

chados de nuevo por sus detractores para atacarla.

En la actualidad todos los recursos

tual de estos dos aspectos.

Respecto al consumo de energía en desalación, ésta puede representar

El sector español de la desalación,

más de un 50-60% de los costes de

sin embargo, no deja de crecer y cose-

producción de agua, siendo el mayor

char éxitos internacionales y hace tiem-

de ellos, por lo que cualquier medida

de agua conviven más o menos en ar-

que nos permita su reducción redunda-

monía (aguas superficiales (y sus tras-

rá en unos menores costes del agua

vases), subterráneas, desalación, reu-

desalada.

tilización, etc.) salvo quizá por la tradicional demanda del sector agrícola que considera que el coste del agua desalada es demasiado elevado y algunas tensiones territoriales que van

El sector español de la desalación no deja de crecer y cosechar éxitos internacionales

Desde la primera desaladora de agua de mar instalada en España, allá por el año 1964 en Lanzarote, el consumo de energía se ha reducido desde valores superiores a 20 kW-h/m3 (con tecnologías

ses. Aparentemente también, los distin-

de evaporación) a los actuales valores próximos a 3 kW-h/m3, con la implanta-

tos modelos políticos que parecían irre-

ción de los modernos recuperadores de

en crecimiento en contra de los trasva-

8

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

No deja de sorprender que todavía sigamos teniendo desaladoras paradas o infrautilizadas, hay que poner orden en esta situación

de ahorro energético y nos permite so-

La adecuación de la producción de

lo progresar en pequeños escalones.

las plantas a las tarifas de menor cos-

Otras medidas como la producción

te es otra estrategia para la reducción

de energía por medio de turbinado de

del coste de energía, aunque no

corrientes como la salmuera (por dife-

siempre es posible aplicarla por falta

rencias de cota entre la desaladora y

de capacidad de almacenamiento y/o

el vertido) o mediante tecnologías

por adecuación de la producción a la

emergentes como la Forward Osmo-

demanda.

sis, podrían ser útiles para reducir el

Hablando de tarifas y coste de la

balance energético global, aunque no

energía, también el sector tiene una

son siempre aplicables y en algunos

antigua reivindicación sobre la reduc-

casos requieren todavía de mayor in-

ción del precio de ésta para la produc-

vestigación y desarrollo.

ción de agua, siendo como es una acti-

El recurrente deseo del uso de ener-

vidad vital y estratégica para toda la

gías renovables para la desalación es

población y otros sectores industriales

energía. Por supuesto, hablando de

asimismo algo que nunca acaba de

aguas salobres, el consumo es siempre

cuajar totalmente, por las grandes ne-

inferior dependiendo de la salinidad pero

cesidades de las desaladoras (aquí en-

en valores casi siempre inferiores o próximos 1 Kw-h/m3.

tra el debate de si es mejor construir

Desgraciadamente, en estos valores

tamaño distribuidas por la costa), la ne-

estamos próximos al límite termodiná-

cesidad de almacenamiento de estas

mico para la desalación, por lo que no

energías y la confluencia de localiza-

es esperable que estos consumos pue-

ción adecuada de la desaladora y del

dan reducirse mucho más. A pesar de

sistema de producción de renovables.

megadesaladoras o plantas de menor

los esfuerzos de los fabricantes de

Por otro lado, el coste energético y

membranas por reducir consumos, au-

su huella ambiental están muy relacio-

mentar flujos, usar nuevos materiales,

nados con el modelo energético del pa-

nanotecnologías, etc. y los esfuerzos

ís, y para nuestra desgracia, en Espa-

de los diseñadores por usar distintos

ña el uso de renovables no solo no está

recuperadores de energía, pretrata-

promovido, sino que está penalizado,

mientos, sistemas híbridos y configura-

para extrañeza de todos los países de

ciones optimizadas, es finalmente la

nuestro entorno (y de los propios po-

termodinámica la que nos fija el límite

tenciales usuarios).

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

El consumo de energía se ha reducido desde valores superiores a 20 kW-h/m3 a los valores actuales próximos a 3 kW-h/m3 con la implantación de recuperadores de energía

RETEMA

9

DOMINGO ZARZO, AEDYR I LA DESALACIÓN ESPAÑOLA, EJEMPLO MUNDIAL

como el de la producción de alimentos

otros compuestos), la tendencia es lle-

(trinomio agua-energía-alimentación).

var al sistema a la máxima concentra-

Hablando de los efectos de la desalación sobre el medio ambiente, debemos decir que quizá España haya sido uno de los países donde el vertido de salmueras al mar haya sido más cuidado y estudiado, con grandes profesionales de prestigio mundial diseñando y controlando los vertidos y dando ejemplo a otros países, que han hecho su-

Los estudios de impacto ambiental han demostrado que nuestras desaladoras no producen impacto negativo sobre el mar

ción para reducir el volumen de rechazo para posteriormente evaporar éste bien mediante lagunas de evaporación (que pueden ser mejoradas con diferentes tecnologías) o mediante sistemas de evaporación industriales (que son viables económicamente en pocos casos).

Una práctica extendida en otros países, como Estados Unidos, consiste en la inyección de la salmuera en acuífe-

yas nuestras recomendaciones.

En el caso de las desaladoras de

ros profundos, como por ejemplo en

agua de mar, los estudios de impacto

pozos de petróleo abandonados (práctica que tiene lugar sobre todo en Te-

ambiental previos y los de seguimiento posterior, garantizan y han demos-

una única solución viable técnica y eco-

xas). Esta solución, aunque ha sido es-

trado que nuestras desaladoras no es-

nómicamente. Dejando aparte solucio-

tudiada en algunos casos en España,

tán produciendo un impacto negativo

nes no autorizadas, como el vertido a

no parece que pueda ser autorizada

detectable sobre el mar y los organis-

redes de saneamiento, aguas superfi-

por los organismos de Cuenca por los

mos marinos.

ciales o al mar (donde puede no ser

riesgos de contaminación de acuíferos

Un asunto diferente es la solución a

adecuado por la diferente composición

si éste no está bien aislado.

los vertidos de las desaladoras instala-

del agua salobre, que puede contener

Una tendencia que gana fuerza en

das en interior. En este caso no existe

altas concentraciones de nutrientes u

los últimos años y que parece la solu-

10

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

DOMINGO ZARZO, AEDYR I LA DESALACIÓN ESPAÑOLA, EJEMPLO MUNDIAL

Las tecnologías de desalación emergentes podrían ser aplicadas a sistemas híbridos junto con la ósmosis inversa para mejorar la eficiencia del sistema

ción más adecuada es la de la valorización de las salmueras, aunque es todavía algo incipiente y no desarrollado a gran escala industrial. Las opciones son muchas; extracción de sales o productos químicos de la salmuera o producción de derivados, uso en acuicultura, restauración ambiental (p.e. humedales), usos industriales, control de heladas, etc., pero la complejidad y coste de su aplicación o las pequeñas cantidades requeridas por algunas de estas aplicaciones, hacen que no sea fácil su generalización.

En este sentido, las conocidas como tecnologías emergentes (Forward Osmosis, Pervaporación, Destilación de membrana, Desionización capacitiva, electrodiálisis metátesis o con membranas bipolares, etc) que surgieron como un intento (¿fallido?) de sustituir a la ósmosis inversa como tecnología de menor consumo energético, sin embargo parece que quizá puedan ser aplicadas a las salmueras en diferente medida (producción de energía, obtención de productos químicos, etc.) o aplicadas en sistemas híbridos junto con la ósmosis inversa para mejorar la eficiencia del sistema.

Otro asunto interesante, que supone una característica diferencial de la desalación en España, es la extensión del uso del agua desalada para agricultura

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

11

DOMINGO ZARZO, AEDYR I LA DESALACIÓN ESPAÑOLA, EJEMPLO MUNDIAL

A nivel mundial el uso de agua desalada para agricultura no supera el 3% de los usos, en España estamos en valores superiores al 22%

la productividad y calidad de los culti-

procedentes de distintos aportes (tras-

vos, mejora los suelos (si está correcta-

vases, subterráneas, desaladas, reutili-

mente equilibrada) y reduce las necesi-

zadas), que les garantizan sus necesi-

dades del regadío, aunque es necesario

dades y optimizan su precio.

tener bajo control aspectos como la con-

Como conclusión a la situación de la

centración de Boro, que es tóxico para

desalación en España, ya no es previ-

ciertos cultivos y suele ser un problema

sible que se construyan nuevas gran-

con agua de mar desalada o el equilibrio

des desaladoras de agua de mar en la

iónico recomendable para riego (SAR).

costa (salvo quizá plantas de tamaño

En cualquier caso, también es curioso

pequeño y mediano) y el futuro de la

que, en su mayoría, los segundos pasos

desalación se enfoca hacia la mejora

de las grandes desaladoras de agua de

de la calidad de las aguas continenta-

mar que se instalaron en España para

les (potabilizadoras con membranas) y

reducir los niveles de Boro (y que fueron

la reutilización avanzada, donde em-

exigencia de los usuarios agrícolas y

pieza a preocupar la presencia de con-

condición para la compra de agua desa-

taminantes emergentes y la previsible-

y en ese sentido llama la atención que,

lada) no se utilizan, porque suponen un

mente más restrictiva legislación

mientras que a nivel mundial el uso de

incremento al precio del agua.

Europea que no tardará en llegar.

agua desalada para agricultura no su-

Por supuesto, no toda la agricultura

Para finalizar, no me cansaré de re-

pera el 3% de los usos, en España es-

puede soportar los precios del agua

cordar que el sector de la desalación

tamos en valores superiores al 22%, lo

desalada; pero la potente industria

español es de los más potentes del

cual demuestra la viabilidad de la apli-

agrícola implantada en las provincias

mundo (si no el que más), con muchas

cación en contra de la opinión pública

de Alicante, Murcia y Almería, con pro-

grandes empresas con proyectos por

generalizada. Este ejemplo ha llamado

ductos de alto valor añadido que, en su

todo el mundo a las que acompañan

la atención de numerosos países que

mayor parte, se dedican a la exporta-

proveedores, ingenierías y proyectistas

se han interesado por estos usos, con

ción, no solo pueden permitírselo, sino

y centros de investigación de primer ni-

delegaciones de países como Omán,

que lo tienen claramente implantado,

vel mundial, del que tendríamos que

Arabia Saudí, Australia o Marruecos vi-

mediante un inteligente “mix” de aguas

sentirnos orgullosos.

sitando nuestras instalaciones y aprendiendo de nuestras experiencias (y en algunos casos empezando a implantarlas, como en Australia).

El uso del agua desalada para agricultura está demostrado que incrementa

No me cansaré de recordar que el sector de la desalación español es de los más potentes del mundo, si no el que más

12

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

REPORTAJE

Nueva depuradora de Utebo Iván Rebanal García Jefe de Obra Ferrovial I www.ferrovial.com

OBJETO DE LA EDAR

SITUACIÓN DE LA EDAR Y PARÁMETROS DE DISEÑO

- Q máximo: 2.917 m3/h (2,5 x Qmed)

La EDAR de Utebo se encuentra incluida dentro del Plan Especial de

- Q punta: 1.984 m3/h (1,7 x Qmed) - Q mínimo: 467 m3/h (0,4 x Qmed)

Situación de la planta Características del agua

Depuración de Aragón y tiene por ob-

afluente:

jeto el tratamiento de las aguas resi-

La planta se encuentra ubicada en el

duales de los núcleos de población

término municipal de Utebo, en la pro-

- DQO: 384 mg/l

de Utebo, La Joyosa (Marlofa), Pin-

vincia de Zaragoza.

- DBO5: 150,00 mg/l - S.S.T: 143 mg/l

seque, Sobradiel, Torres de Berrellén, Zaragoza (Casetas, Garrapini-

Parámetros de diseño y

- N.T.K.: 47 mg/l

llos y Villarrapa). El proyecto ha sido

resultados a obtener

- P total: 4 mg/l - Aceites y grasas: 96 mg/l

ejecutado por una UTE formada por Ferrovial Agroman, Cadagua y MLN y

Caudales: Resultados a obtener:

se enmarca dentro de un contrato de mantenimiento de las instalaciones

- Habitantes equivalentes: 70.000 - Q medio: 28.000 m3/día

- DQO: 125 mg/l

durante 20 años.

- Q horario medio: 1.167 m3/h

- DBO5: 25 mg/l

concesión que incluye la operación y

14

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

REPORTAJE I NUEVA DEPURADORA DE UTEBO (ZARAGOZA)

- S.S.T: 35 mg/l - Nt: <15 mg/l - P: <2 mg/l Como mínimo, el fango procedente de la depuración después de tratado y analizado, tiene las siguientes características: - Contenido en volátiles (MSV/MS en peso) < 65% - Sequedad (% en peso de materia seca) > 20% DESCRIPCIÓN PRINCIPAL DE LOS ELEMENTOS DE PROCESO DE LA EDAR LÍNEA DE AGUA Las características fundamentales resumidas de todos los elementos de la lí-

bles de 3 mm de luz libre de paso. El

La extracción de las arenas se reali-

nea de agua se describen a continuación.

tercer canal, de by-pass, se equipa con

za mediante dos bombas centrífugas

una reja manual de 15 mm de paso.

verticales, instaladas sobre los puentes

Los residuos sólidos se recogen con un

Pretratamiento

tornillo transportador compactador, que,

desarenadores, de caudal unitario 30 m3/h a 1,50 m.c.a. y un clasificador la-

Se ha construido un pretratamiento

a su vez, descarga en un contenedor.

vador de tipo tornillo de capacidad 60

totalmente nuevo que se compone de

Los canales de desbaste se encuen-

m3/h, y que descarga las arenas eva-

tran aislados mediante compuertas de

cuadas en un contenedor metálico de 4

accionamiento eléctrico a la entrada y

m³ de capacidad.

los siguientes elementos: • Obra de llegada

a la salida.

Las grasas y los flotantes arrastrados por la rasqueta motorizada del puente

Los colectores provenientes de los

• Desarenador-desengrasador

móvil, se evacúan mediante una tajadera motorizada situada en uno de los ex-

bombeos de Casetas-Aliviadero y Utebo de diámetro 600 y 800 mm respecti-

Se han instalado dos unidades del ti-

tremos del canal y son conducidas por

vamente, tras llegar a la arqueta de

po longitudinal aireado de longitud

medida de caudal en la EDAR se intro-

22,00 m, ancho de la zona de desare-

gravedad a un concentrador metálico de 20 m3/h de capacidad, que descar-

ducen en la obra de llegada del pretra-

nado 3,00 m, ancho de la zona de de-

ga las grasas y los flotantes concentra-

tamiento donde se descarga el agua

sengrasado 1,50 m, altura recta y una

bruta. Dicha obra está dotada de un ali-

lámina de agua de 3,07 m, proporcio-

dos en un contenedor metálico cerrado de 1 m3 de capacidad.

viadero de seguridad de 7,7 m de longitud, que evacua el caudal excedente

nando un volumen unitario de 249,5 m3 y un tiempo de retención a caudal

• Medida y regulación de caudal a tra-

de agua bruta y permite realizar el by-

máximo de 10,27 min.

tamiento primario

pass total de la planta.

La aportación de aire a los desarenadores se realiza mediante tres soplantes

En la salida de los desarenadores

(1 en reserva) de caudal unitario 695 Nm3/h a 4,20 m.c.a. que impulsan el aire

desengrasadores se ha construido un

Formado por tres canales (dos en

a sendas parrillas de distribución dota-

caudal, con una longitud de 10 m.

funcionamiento) de 1,0 m de anchura,

das, cada una de ellas, de 50 difusores

dotados con dos tamices autolimpia-

non-clog, en una sola línea por canal.

• Tamizado de sólidos finos

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

vertedero para alivio del exceso de El control se realiza mediante una compuerta reguladora ubicada en la tu-

RETEMA

15

REPORTAJE I NUEVA DEPURADORA DE UTEBO (ZARAGOZA)

de 0,37 KW de potencia unitaria, un dosificador volumétrico y un cuadro de control y mando, y 3 (2+1) bombas dosificadoras de tornillo helicoidal de caudal unitario 50-250 l/h, todas con variador de frecuencia electrónico.

- Sosa comercial, cuya instalación se compone de una bomba de carga de caudal unitario 10 m3/h a 10 m.c.a., un depósito de almacenamiento en PRFV de volumen unitario 10 m3, y 3 (2+1) bombas dosificadoras de membrana de caudal unitario 8-83 l/h, todas con variador de frecuencia electrónico.

Decantación primaria Se ha previsto la posibilidad de realizar un by-pass parcial de la decantación primaria por necesidades de proceso. Para el caudal de diseño, el

pretratada al tratamiento físico quími-

depósito de almacenamiento en PRFV de volumen unitario 30 m3, y 3 (2+1)

co, la cual se posiciona en función de la

bombas dosificadoras de membrana

0 y el 25% siendo este último el por-

señal del medidor de caudal magnético

de caudal unitario 30-300 l/h, todas con

centaje que mejor rendimiento propor-

instalado en la citada tubería.

variador de frecuencia electrónico.

ciona en el proceso biológico.

bería DN 700 de conducción de agua

porcentaje de by-pass variará entre el

El agua excedente se alivia por el

- Polielectrolito aniónico, cuya instala-

El by-pass se realiza mediante una

vertedero y es conducida al by-pass ge-

ción se compone de un sistema de dilu-

compuerta reguladora de 400x400 mm

neral mediante una tubería DN 1000.

ción en continuo automático de 700 l/h

situada en el canal de by-pass del tratamiento físico químico. Dicha com-

Tratamiento físico-químico

formado por tres cubas de capacidad unitaria 0,23 m3, dos electroagitadores

puerta es regulada por un caudalímetro

Formado por dos cámaras de mezcla de dimensiones 3,00 m x 3,00 m x 3,00 m, proporcionando un tiempo de

PUBLICIDAD

retención a caudal medio de 167 seg.,

BRANDONI SUMINISTRA SUS VÁLVULAS PARA LA PLANTA

dotadas, cada una de ellas, de un agitador vertical, y dos cámaras de floculación de dimensiones unitarias 6,00 m x 6,00 m x 4,50 m de altura útil, proporcionando un tiempo de retención de 16,66 y 9,80 min a caudal medio y máximo respectivamente, dotadas cada una de ellas de un agitador lento de potencia unitaria 0,75 KW. Los reactivos para el tratamiento físico-químico son los siguientes: - Cloruro férrico, cuya instalación se compone de una bomba de carga de caudal unitario 30 m3/h a 10 m.c.a., un

16

RETEMA

La empresa BRANDONI, fabricantes de válvulas para todo tipo de servicios de distribución de agua y líneas industriales, ha participado en la construcción de la EBAR UTEBO, suministrando válvulas de mariposa en fundición nodular EN GJS400 con discos en inoxidable AISI316 y elastómeros (según líneas) en EPDM para agua (Art. J9120) en las medidas desde DN-50 a DN-300, en FKM para aire caliente (Art. J9122) en las medidas desde DN-150 a DN-400 y en NBR para gas (Art. J9121) en las medidas desde DN-65 a DN-150, todas ellas tanto con accionamientos manuales (palancas posicionadoras y desmultiplicadores manuales con volante) como con actuadores neumáticos y servomotores eléctricos, para servicios On/Off y de regulación. En modelo compuerta de cierre elástico se han instalado válvulas de fundición nodular EN GJS500, con cuña en NBR y EPDM, en las medidas desde DN-50 a DN400 y accionadas manual y eléctricamente, así como con contactos de final de carrera inductivos para líneas de gas (Art. 20900). En válvulas de retención se han colocado del tipo Bola para aguas residuales, en fundición nodular EN GJS400 y bola metálica con recubrimiento de NBR en las medidas desde DN-50 a DN-400 (Art. F7100) y de Clapeta oscilante en fundición EN GJL250 y obturador EN GJL250 para líneas de agua depurada en las medidas desde DN-50 a DN-150 (Art. S6000). Todas las válvulas relacionadas se fabrican de acuerdo a las normas europeas mas exigentes, con los sistemas de control de calidad EN ISO 9001, EN 1074 y testadas al 100% según EN 12266.

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

REPORTAJE I NUEVA DEPURADORA DE UTEBO (ZARAGOZA)

electromagnético situado en una tube-

unitario 60 m3/h a 8 m.c.a., que los im-

ría DN 400.

pulsan al tamiz de fangos primarios,

Se han construido dos decantadores

previo al espesador de gravedad.

circulares de diámetro 25,00 m y 3,00 m

Tratamiento biológico El tratamiento biológico está compuesto por los siguientes elementos:

de altura útil, con un volumen unitario de 1.472,63 m3, una velocidad ascensional de 1,19 m3/m2/h, y un tiempo de

Bombeo Intermedio

retención a caudal medio de 2,99 h.

primario junto con la recirculación

• Reparto a los canales de oxidación y El caudal efluente del tratamiento

by-pass

Cada decantador primario lleva su

externa de fangos llegan por grave-

El agua procedente del bombeo in-

propio sistema de extracción de espu-

dad al pozo de bombeo intermedio

termedio, entra en la cámara de re-

mas y flotantes, que vierte en un pozo

para elevar dichos caudales al reac-

parto a los reactores biológicos. Esta

de bombeo común donde se instalan

tor biológico.

consta de 2 vertederos de 3,50 m. de

dos bombas sumergibles de caudal unitario 10 m3/h a 10 m.c.a. que los im-

Se han instalado 5(4+1R) bombas

longitud, aislados por sus correspon-

sumergibles del tipo axial entubada

dientes compuertas donde se produce la perfecta equirreparación de los

tantes, instalado en el pretratamiento.

con una capacidad unitaria de 965 m3/h a 3,3 m.c.a. Todas las bombas

La extracción de los fangos prima-

disponen de variador de frecuencia pa-

La alimentación a cada reactor bioló-

rios se realiza por gravedad, así, son

ra adaptarse al amplio rango de cauda-

gico se efectúa por compuerta mural

purgados a un pozo de bombeo co-

les a tratar en el reactor biológico.

de accionamiento manual.

pulsan al concentrador de grasas y flo-

mún, en donde se instalan 2 (1+1 re-

Se ha incluido un aliviadero de segu-

serva) bombas sumergibles de caudal

ridad en la parte superior del bombeo

caudales.

• Reactores biológicos

REPORTAJE I NUEVA DEPURADORA DE UTEBO (ZARAGOZA)

Se han construido dos reactores biológicos de dimensiones unitarias 60,00 m de longitud por 16,70 m de anchura y 5,00 m de altura útil, proporcionando un volumen total de 10.020,00 m 3 y una carga másica de 0,105 Kg/d/Kg MLSS a 12°C, claramente suficiente para alcanzar un rendimiento de eliminación de la DBO5 del 85,71% en temporada de invierno. La carga másica considerada a 22º C se eleva a 0,125 Kg/d/Kg MLSS. • Sistema de aeración de reactores

PUBLICIDAD

BERMAD PARTICIPA EN LA NUEVA DEPURADORA DE UTEBO El calderín es con toda seguridad la protección anti-ariete más común y efectiva en sistemas de saneamiento. Esto se explica por su capacidad para trabajar con aguas sucias y por su efectividad amortiguando depresiones que, por lo general, son los transitorios más dañinos que se generan a lo largo de las tuberías. Como equipo a presión, el tanque anti-ariete está bajo la Directiva de Equipos a Presión 97/23/EC (PED).

Los calderines Bermad con membrana interior o con compresor están fabricados para garantizar un funcionamiento óptimo en cualquier instalación y en las condiciones más exigentes. Para alcanzar este objetivo, Bermad fabrica bajo el estándar CODAP-2010 que establece un control de calidad muy exhaustivo en la selección y uso de materiales, unos criterios de diseño restrictivos y un proceso de pruebas y verificaciones muy extenso.

La selección del tipo de calderín, forma, volumen, posición y parámetros de funcionamiento y puesta en marcha forman parte del soporte técnico que Bermad ofrece a sus clientes con el objetivo de garantizar un funcionamiento óptimo de todas las soluciones instaladas.

La aportación de aire a los reactores biológicos se efectúa mediante tres so-

membrana de burbuja fina. En cada re-

querida por el proceso es de un 100%

plantes tipo Híbrido, (1 de reserva) de caudal unitario 4.500 Nm 3 /h a 6,3

actor biológico se instalan tres parrillas,

pero se ha previsto un porcentaje del

la primera de ellas para la zona faculta-

150%, que es extraída de la decanta-

m.c.a., y otras dos de émbolos rotativos de caudal unitario 2.250 Nm3/h a

tiva consta de 225 difusores de mem-

ción secundaria, rompiendo carga con

brana por balsa, la segunda y la tercera

las válvulas telescópicas y conducida

6,3 m.c.a., ambas con variador de fre-

para la zona óxica, consta de 1170 difu-

por gravedad hasta el bombeo interme-

cuencia electrónico, y todas con cabina

sores de membrana por balsa.

dio. En la tubería de recirculación se instala un caudalímetro electromagnético

de insonorización.

Sobre la solera de los reactores bio-

• Recirculaciones

mediante dos bombas sumergibles de

lógicos se instalan seis parrillas fabricadas en PVC, dotadas de difusores de

18

RETEMA

La recirculación interna se efectúa

La recirculación externa de fangos re-

Septiembre/Octubre 2017

flujo axial de caudal unitario 1.250

I www.retema.es I

REPORTAJE I NUEVA DEPURADORA DE UTEBO (ZARAGOZA)

m3/h a 1,50 m.c.a., que lo impulsan a

PUBLICIDAD

la zona anóxica. Ambas disponen de

HIDRODENA INSTALA VARIOS EQUIPOS EN LA PLANTA

variador de frecuencia electrónico.

También se ha previsto un sistema de almacenamiento y dosificación de cloruro férrico para eliminación del fósforo por vía química: • Eliminación del fósforo por vía química Para la eliminación del fósforo por

La reja mixta Hidrodena RMH, es el modelo perfecto para desbaste en grandes canales o canales profundos. Su diseño, con funcionamiento mixto (apriete del peine hidráulico y el accionamiento del peine mediante motorreductor eléctrico), hace más fácil su control en momentos críticos que pudiesen llegar a darse en esos tipos de canales.

El Rototamiz Hidrodena, modelo: RFH-6-1000 con rasqueta especial de 6 Palas y chapa perforada con perforaciones especiales, es un equipo perfecto para fangos, como es el caso en el que está instalado en Utebo. La rasqueta especial retira las fibras antes de llegar a la rasqueta de latón y la chapa perforada evita que se queden las fibras enroscadas entre los perfiles como ocurre en otros casos que se coloca malla con perfil triangular.

vía química se ha construido una instalación de almacenamiento y dosificación del cloruro férrico que consta de

to y trasvase son comunes con la dosi-

tanol, para los casos en los que sea ne-

los siguientes elementos:

ficación de cloruro férrico para la elimi-

cesario la adición de materia carbono-

nación de sulfhídrico en la digestión.

sa al proceso biológico, que consta de

- Una bomba centrífuga de carga de caudal 10 m3/h a 10 m.c.a.

La tubería de impulsión descarga en la parte final de los propios reactores

- Un depósito de almacenamiento en PRFV de 10 m3 de capacidad.

biológicos o en el canal de salida de los

- 3 (2+1 reserva) bombas dosificadoras

va a parar a la arqueta de reparto a los

de membrana de caudal unitario 310

decantadores secundarios.

mismos, de donde parte la tubería que

• Dosificación de metanol

- Tubería y valvulería necesaria.

Las instalaciones de almacenamien-

20

RETEMA

- Una bomba centrífuga de carga de caudal 6 m3/h a 10 m.c.a.

- Un depósito de almacenamiento de 6 m3 de capacidad.

- 3 (2+1 reserva) bombas dosificadoras

l/h a 5 bar de contrapresión, todas con variador de frecuencia electrónico.

los siguientes elementos:

de membrana de caudal unitario 22 l/h a 5 bar de contrapresión, todas con va-

Se ha construido una instalación de

riador de frecuencia electrónico.

almacenamiento y dosificación de me-

- Tubería y valvulería necesaria.

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

REPORTAJE I NUEVA DEPURADORA DE UTEBO (ZARAGOZA)

- La tubería de impulsión descarga en la

arqueta húmeda para asegurar la co-

zona anóxica de los reactores biológicos.

rrecta purga de todas las unidades de manera equivalente. Esta arqueta co-

Decantación secundaria

munica con la arqueta de recirculación

LÍNEA DE FANGOS La línea de fangos proyectada cuenta con los siguientes elementos:

externa y bombeo de fangos en exceso.

Bombeo de fangos primarios y

Se han construido dos decantadores circulares de diámetro 40,00 m, 4,00 m de

Medida de caudal de agua

altura útil y 3,20 m en la vertical del verte-

tratada

en exceso

dero, con una velocidad ascensional de 0,46 m3/m2/h, carga de sólidos de 1,6 y

En la conducción de salida de de-

se efectúa mediante dos (una en re-

4,10 Kg/m2/h sin recirculación y con recir-

cantación secundaria se instala un me-

culación respectivamente, y un tiempo de

didor de caudal de tipo electromagnéti-

serva) unidades sumergibles de caudal unitario 60 m3/h a 10 m.c.a. que

retención a caudal medio de 8,80 h.

co de 600 mm de diámetro.

impulsan los fangos al tamizado de

La extracción de fangos primarios

Cada decantador secundario lleva su propio sistema de extracción de espu-

fangos previo al espesador de graveArqueta de agua tratada

mas y flotantes, que vierte en un pozo

dad, ambas con variador de frecuencia electrónico.

de bombeo común donde se instalan

El agua tratada procedente de los

La extracción de fangos en exceso

dos bombas sumergibles de caudal unitario 10 m3/h a 10 m.c.a. que los im-

clarificadores secundarios se recoge en un depósito de dimensiones 50 m3

se efectúa mediante dos (una en re-

pulsan al digestor de fangos.

de capacidad, dotado de vertedero de

serva) unidades sumergibles de caudal unitario 70 m3/h a 4 m.c.a. que im-

El agua clarificada se recoge en ca-

salida de 3 m de longitud, que descar-

pulsan los fangos al espesador de

da decantador en un canal periférico,

ga el agua tratada en una arqueta de

gravedad, ambas con variador de fre-

situado al costado del muro del apara-

donde parte la tubería de diámetro 800

cuencia electrónico.

to. Este agua recogida en el canal peri-

mm que comunica con la red de by-

metral pasa mediante conducción de

pass de 1000 mm de diámetro hasta la

600 mm de diámetro al depósito de

arqueta de vertido al río Ebro. En este

agua tratada.

Tamizado de fangos primarios

depósito se incluyen las bombas su-

Previo al espesamiento de los fan-

La purga de fango se realiza median-

mergibles para impulsar agua tratada

gos primarios se ha previsto un tamiza-

te dos válvulas telescópicas de 600 mm

al depósito de agua de servicios en el

do fino para evitar problemas en la di-

de diámetro, una por decantador, a una

edificio de fangos.

gestión anaerobia.

REPORTAJE I NUEVA DEPURADORA DE UTEBO (ZARAGOZA)

Digestión anaerobia El bombeo de fangos espesados a digestión se efectúa mediante dos (una en reserva) unidades de tornillo helicoidal de caudal unitario 15 m3/h a 20 m.c.a. que impulsan los fangos al digestor. Dichas bombas pueden ser by-passeadas mediante un juego de válvulas, para conducir el fango espesado a deshidratación en caso de funcionar como aireación prolongada con caudales menores de 15.400 m3/h.

Se ha instalado un digestor primario de 20,00 m de diámetro, por 9,79 m de altura útil, con un volumen unitario de 3.200 m3 y un tiempo de retención hidráulico de 27,70 días. La carga voluLos fangos primarios son impulsados

robio, se ha instalado un depósito de

a un tamiz rotativo autolimpiable de 60 m3/h de capacidad, con paso de malla

melaza junto al espesador por gravedad.

métrica de sólidos se cifra en 1,44 Kg/m 3 /d y la de sólidos volátiles en 0,99 Kg/m3/d.

de 3 mm. El tamiz va aislado por su co-

Se ha construido un depósito de hormigón de 100 m3 de capacidad y

rrespondiente válvula de compuerta

el correspondiente juego de válvulas

cuentra calorifugado mediante espuma

manual en la alimentación y en la des-

para la aspiración de la melaza. Dicho

de poliuretano rígido y chapa.

carga. Se dispone, asimismo, de un by-

depósito incluye un agitador sumergi-

La agitación y calefacción del digestor

pass del tamiz mediante válvula de

ble para evitar la sedimentación de la

se realiza mediante el sistema Heata-

compuerta manual.

melaza.

mix, para lo que se han instalado dos (1

Cabe destacar que el digestor se en-

Los sólidos retenidos en el tamiz se

La melaza se impulsa al digestor con

evacúan mediante un tornillo transpor-

las bombas de fango espesado a di-

+ 1 en reserva) compresores de gas de 395 Nm3/h a 15 m.c.a., y tres intercam-

tador compactador a un contenedor de

gestión.

biadores Heatamix de 5,5 m de longitud.

800 l de capacidad.

Espesamiento de fangos Para el espesamiento de los fangos primarios y en exceso se ha instalado un espesador de gravedad de diámetro 13,00 m y altura útil 3,00 m, que proporcionan un volumen total de 515 m3 una carga superficial de 42,84 Kg/m2/d, y un tiempo de retención de sólidos de 3,9 días.

El espesador va cubierto con campana de poliéster. La extracción de los fangos espesados al bombeo a digestión se realiza por gravedad.

Depósito de almacenamiento de melaza Con el fin de mejorar el rendimiento de producción de biogás del digestor anae-

22

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

REPORTAJE I NUEVA DEPURADORA DE UTEBO (ZARAGOZA)

Línea de gas de digestión

mm.c.a. para la impulsión del gas de

ra regulación del caudal de agua ca-

digestión al motogenerador.

liente a intercambiadores.

- Tubería y valvulería necesaria.

La línea de gas de digestión se compone de los siguientes elementos:

Instalación de calefacción Recuperación de energía de

- Un gasómetro de membrana de las

Para calentamiento de los fangos se

siguientes características: volumen útil 780 m3; diámetro exterior 12.100 mm;

ha construido una instalación de cale-

digestión. Producción de energía eléctrica

facción que consta de:

altura máxima de llenado 9.070 mm;

Para aprovechamiento del gas de di-

presión de servicio 20 mbar. El tiempo

- Dos (1+1 en reserva) calderas pirotu-

gestión se instala un motogenerador

de retención sobre la producción media

bulares de potencia calorífica 197.800

de potencia unitaria 190 KWe en edifi-

de biogás es de 13,2 h.

Kcal/h.

cio de tratamiento de fangos.

- Una antorcha para quemado de los gases en exceso de 114 Nm3/h de ca-

- Dos (1+1 en reserva) quemadores

La alimentación de gas al motogene-

metano-gasoil de potencia calorífica

rador se realiza mediante dos soplan-

pacidad.

197.800 Kcal/h.

- Dos soplantes de gas (1+1 en reserva) de caudal unitario 32 m3/h a 600

- Tres intercambiadores Heatamix de

tes de gas (1 de reserva) de caudal unitario 60 Nm3/h a 2.000 mm.c.a.

mm.c.a. para la impulsión del gas de

- Dos (1+1 en reserva) bombas acele-

aerorerfrigerador. Además cuenta con

digestión a las calderas.

radoras de agua caliente de caudal unitario 45 m3/h a 8 m.c.a.

un sistema para aprovechamiento del

- Una válvula mezcladora de 3 vías pa-

lefacción adicional de fangos.

- Tres soplantes de gas (1+1 en reserva) de caudal unitario 60 m3/h a 2000

5,50 m de longitud.

La refrigeración se realiza mediante

calor de los gases de escape como ca-

REPORTAJE I NUEVA DEPURADORA DE UTEBO (ZARAGOZA)

INSTALACIONES VARIAS Desodorización Dadas las dimensiones de la planta, cuenta con dos instalaciones de eliminación de olores independientes, una para el área de pretratamiento y otra para el área de fangos.

Para ambas instalaciones se han instalado sendos sistemas de eliminación de olores mediante lavado por carbón activo, con dos torres para tratar respectivamente un caudal de aire de 10.976 m3/h y 14.388 m3/h.

Ambas instalaciones cuentan con sus correspondientes ventiladores de aire a torres.

Eliminación de sulfhídrico

nales durante cinco (5) días a la sema-

Agua potable

na a un promedio de funcionamiento Para eliminación del sulfhídrico en el

6,7 horas por día útil.

La instalación consta de una acome-

gas de digestión se ha previsto la dosi-

Las instalaciones de secado pro-

tida desde el punto más próximo a la

ficación de cloruro férrico, cuya insta-

yectadas constan de los siguientes

parcela y de una red de distribución en

lación de almacenamiento se compar-

elementos:

polietileno de baja densidad en varios

te con la eliminación química de

diámetros.

ficadoras de membrana de caudal uni-

- Dos centrífugas convencionales de capacidad unitaria 12,00 m3/h.

tario 22 l/h, todas con variador de fre-

- Tres (2+1 en reserva) bombas de ali-

cuencia electrónico.

mentación de tipo tornillo helicoidal de caudal unitario 3-12 m3/h a 10 m.c.a.,

Almacén de fangos digeridos

con variador de frecuencia electrónico.

Consta de un grupo de agua a presión de 50 m3/h a 50 m.c.a., un filtro autolimpiable de 50 m3/h de capacidad

- Un sistema de dilución en continuo de

con una luz de malla de 130 micras, así

polielectrolito automático de 1500 l/h, compuesto por tres cubas de 0,50 m3

como todos los accesorios, tubería, etc.

te son mezclados y almacenados en un depósito tampón de diámetro 13,00 m,

de volumen unitario, dos electroagita-

Bombeo de drenajes y

con una altura útil de 3,00 m, que proporciona un volumen total de 515 m3 y

dores de 0,37 KW de potencia unitaria,

sobrenadantes

un tiempo de retención de 106,5 h.

de control y mando.

fósforo, y 2 (1+1reserva) bombas dosi-

Los fangos digeridos anaeróbicamen-

Agua de servicios

un dosificador volumétrico y un cuadro Se ha instalado un bombeo para dre-

La homogeneización y mezcla de los

- Tres (2+1 en reserva) bombas dosifi-

najes y sobrenadantes de algunos ele-

fangos se lleva a cabo mediante dos

cadoras para polielectrolito de tipo tor-

agitadores sumergibles de 2,20 KW de

nillo helicoidal de caudal unitario 100-

mentos de la EDAR de caudal 200 m3/h a 7 m.c.a. que impulsan los drena-

potencia unitaria.

500 l/h a 10 m.c.a., todas con variador

jes y vaciados a cabeza de tratamiento.

El depósito tiene cubierta de poliés-

de frecuencia electrónico

ter y está desodorizado.

- Dos bombas de tornillo helicoidal pa-

Taller, laboratorio, mobiliario y

ra la impulsión de fangos deshidratados de caudal 1-3 m3/h, ambas con va-

equipos de seguridad

Deshidratación de fangos

riador de frecuencia electrónico.

La instalación cuenta con taller, re-

- Una tolva de almacenamiento de fangos deshidratados de 80 m3 de capacidad.

puestos, laboratorio, mobiliario y equi-

La deshidratación de fangos se realiza mediante dos centrífugas convencio-

24

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

pos de seguridad.

I www.retema.es I

YGNIS I TECNOLOGÍA

YGNIS participa en la nueva depuradora de Utebo

Y

gnis ha participado en este pro-

Los modelos FBG 230 4B tienen un

yecto suministrando dos calde-

rendimiento al 100% de potencia (a 70

ras de la serie FBG y sendos

ºC) del 89.3% y del 92.5% al 30% de

quemadores aptos para trabajar

carga (a 70 ºC). Otros datos interesantes

con gasóleo y biogás. Las calderas FBG

de este modelo son su temperatura míni-

de Ygnis están diseñadas especialmente

ma de humos 120 ºC para gasóleo y 95

para aplicaciones industriales y de proce-

ºC para gas, valores que permiten pen-

sos. Son aptas para quemadores con

sar en el aprovechamiento de esta tem-

cualquier tipo de combustible, gas natu-

peratura para otros procesos.

ral, gasóleo, biogás o mixtos con cual-

Es de destacar también la baja pérdi-

quier combinación, como es este caso.

da de carga del lado agua de este mo-

Su uso en estaciones depuradoras

delo FBG 230 que es únicamente de

de aguas residuales es habitual por la

150 mmca y del lado humos 2.5 mbar.

calidad de los materiales constructivos,

El volumen de agua de caldera es de

aptos para ambientes industriales y co-

295 litros, valor que permite una gran fle-

rrosivos, así como su sencillez de fun-

xibilidad de trabajo con un caudal míni-

cionamiento y explotación.

mo de circulación de P/45.

Son calderas de dos pasos de hu-

La temperatura máxima de impulsión

mos, con cuerpo de acero monobloque

para esta caldera es de 70 ºC y la míni-

y gran volumen de agua, modulación

ma de retorno de 50 ºC en el caso de

desde el 30% (en función del quema-

gasóleo y 60 ºC en el caso de uso de

El carenado del equipo incluye un ais-

do dos equipos FBG 230 4B, de 230Kw

gas. La calidad del biogás disponible es PCI 4.750Kcal/nm 3 , H 2 S<0.1% y presión entre 22 mbar y 500 mbar.

lamiento de 60mm. La puerta dispone de

de potencia a 4bar de presión de servi-

Los quemadores propuestos ETNA

aislamiento cerámico y puede ejecutarse

cio. Cada una de ellas dispone de un

MIXTO 350BG se caracterizan por la tí-

con apertura a derecha o izquierda, visor

cuadro de mando FBG151/1160 y de un

pica línea en forma de caracol, diseña-

de llama integrado y fibra refractaria para

quemador mixto gasóleo/biogás.

dos para calderas de pequeña y media

dor equipado) y rendimientos útiles del 89% al 92.5%.

proteger la cabeza del quemador.

Para este proyecto se ha suministra-

Las calderas de utilizaran en el pro-

potencia (hasta 2000 kw), están capa-

La presión de trabajo estándar es de

ceso de calentamiento de agua para el

citados para quemar indiferentemente

4bar y están disponibles versiones de

tratamiento de los fangos de la depura-

gas natural, gasóleo o biogás gracias

6bar, 8bar y 10bar.

dora a la vez que se aprovecha el bio-

al especial cabezal de combustión, cu-

gás producido en la misma planta co-

ya posición es modificable, con lo que

mo combustible.

se varía la geometría de la llama para

Las calderas FBG se complementan con una serie de elementos que hacen fácil su adaptación a cualquier proyec-

La instalación proyectada permite el

garantizar una combustión eficiente

to y montaje (anillas de elevación inte-

funcionamiento de una caldera o de las

con ambos combustibles. La rampa de

gradas, placa de quemador selecciona-

dos en conjunto, atendiendo a la necesi-

gas está equipada con sistema de vigi-

ble en proceso de fabricación, salida

dad de la estación. La alternancia de

lancia de la estanqueidad tipo VGD.

de humos vertical, etc.) y, como no po-

ambas calderas también permite gestio-

dría ser de otra manera, están equipa-

nar las horas de funcionamiento de cada

das con un completo cuadro de control

una de ellas, así como la diferente dispo-

integrado en la propia caldera.

I www.retema.es I

nibilidad de combustible.

Septiembre/Octubre 2017

YGNIS www.ygnis.es

RETEMA

25

PRESENCIA E IMPACTO AMBIENTAL DE RESIDUOS FARMACÉUTICOS EN AGUAS PROCEDENTES DE DEPURADORAS

Presencia e impacto ambiental de residuos farmacéuticos en aguas procedentes de depuradoras Cristina Afonso Olivares Universidad de Las Palmas de Gran Canaria I www.ulpgc.es

os compuestos farmacéuticos

L

suponen la principal fuente de entrada

compuestos farmacéuticos de diferen-

son utilizados, tanto en medicina

de los mismos al medioambiente.

tes clases terapéuticas, hasta los pri-

humana como en veterinaria,

La presencia y el destino de los resi-

meros estudios acerca de la presencia

para la prevención y tratamiento

duos farmacéuticos en muestras am-

de estos residuos en el medioambien-

de enfermedades. Después de su con-

bientales son de gran interés debido a

te. Sin embargo, a pesar de las nume-

sumo, son excretados llegando a las

los posibles riesgos toxicológicos que

rosas investigaciones acerca de su

aguas residuales en forma de metaboli-

pueden producir. Por ello, la comuni-

presencia y riesgo medioambiental, es-

tos, conjugados o en su propia forma

dad científica presenta cada año sus

tos compuestos siguen siendo conside-

activa sin metabolizar. La mayor parte

investigaciones acerca de este proble-

rados contaminantes emergentes debi-

de las aguas residuales llegan a las es-

ma alrededor de todo el mundo. En es-

do a la falta de reglamentación sobre

taciones depuradoras de aguas resi-

te sentido, cabe destacar que menos

su control.

duales (EDARs), las cuales no están

de 100 años han pasado desde el rápi-

Con respecto a la lenta evolución de

específicamente diseñadas para elimi-

do desarrollo de las industrias farma-

la reglamentación sobre estos contami-

nar este tipo de compuesto, por lo que

céuticas, con la síntesis de numerosos

nantes, hace tan sólo dos años se es-

26

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

PRESENCIA E IMPACTO AMBIENTAL DE RESIDUOS FARMACÉUTICOS EN AGUAS PROCEDENTES DE DEPURADORAS

tableció la primera lista de vigilancia

desalinización de agua de mar. Por lo

Para la determinación de estos fár-

(“Wach list”) en la Decisión de Ejecu-

tanto, es realmente interesante la reco-

macos seleccionados en las diferentes

ción (UE) 2015/495, cuyo propósito es

lección de datos sobre la presencia de

muestras de agua se aplicó un método

recopilar información para la posible in-

productos farmacéuticos en esta área

analítico avanzado, el cual fue optimi-

corporación de algunos compuestos

de características diferentes.

zado previamente y se basa en la com-

emergentes a las listas de sustancias

Por ello, se ha efectuado un monito-

binación de la técnica de extracción en

prioritarias de la Directiva Marco del

reo de manera quincenal durante un pe-

fase sólida (SPE) y la cromatografía lí-

Agua 2000/60/CE. Por ello, existe la

riodo de seis meses para establecer la

quida con espectrometría de masas

necesidad de seguir investigando tanto

presencia de un total de veintitrés com-

(LC-MS/MS).

en el desarrollo de metodologías de

puestos farmacéuticos en muestras lí-

Una de las EDARs utilizadas para el

análisis como en su aplicación para

quidas procedentes de dos EDARs lo-

estudio posee un tratamiento conven-

controlar los niveles de concentración

calizadas en la isla de Gran Canaria.

cional basado en un sistema de lodos

presentes en muestras ambientales

Los productos farmacéuticos escogidos

activados seguido de un sistema de ós-

acuáticas.

para el estudio se clasifican en los dife-

mosis inversa, mientras que la otra es-

En España, considerando sólo el te-

rentes grupos terapéuticos más común-

tá caracterizada por el uso de un trata-

rritorio peninsular, se ha aportado un

mente utilizados tales como, antiinfla-

miento natural mediante humedales de

gran número de estudios sobre la pre-

matorios y analgésicos (diclofenac,

flujo vertical y horizontal con una previa

sencia y el posible riesgo de los com-

ketoprofeno, ibuprofeno, naproxeno,

infiltración de microorganismos. Para

puestos farmacéuticos en muestras lí-

metamizol), antidepresivos (fluoxetina),

determinar la presencia de los fárma-

quidas procedentes de EDARs. Sin

antiepilépticos (carbamazepina), antiul-

cos en las diferentes etapas del trata-

embargo, en Canarias existe una falta

cerosos y antihistamínicos (omeprazol y

miento, se usaron cuatro puntos de

de información respecto a esta cues-

ranitidina), reguladores lipídicos (gemfi-

muestreo para cada EDAR. En la esta-

tión. Además, la hidrología en esta re-

brozil, ácido clofílico y bezobifibrato),

ción depuradora convencional, los pun-

gión es totalmente diferente a la encon-

betabloqueantes (propranolol y ateno-

tos escogidos para su evaluación fue-

trada en la Península Ibérica, en la que

lol), antibióticos (ofloxacin, ciproflacina,

ron a la entrada de agua residual

se produce una gran escasez de recur-

eritromicina, trimetoprim, sulfametoxa-

después del desbaste, el efluente des-

sos hídricos, con lo que hace esencial

zol y metronidazol) y estimulantes (nico-

pués del tratamiento secundario y tras

la reutilización del agua depurada y la

tina, cafeína y paraxantina).

haber pasado por una microfiltración, el rechazo de ósmosis y un punto final del agua totalmente depurada después del proceso de ósmosis.

Mientras que para la depuradora natural los puntos de muestreo son a la entrada de aguas residuales después de un proceso de desbaste, otro después de la adición de los microorganismos y los siguientes puntos están situados a la salida de los tratamientos de flujo vertical y horizontal. Además, también fue evaluada la eficacia de ambas EDARs para la eliminación de los compuestos farmacéuticos seleccionados, y así conocer la necesidad de aplicar adi-

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

27

PRESENCIA E IMPACTO AMBIENTAL DE RESIDUOS FARMACÉUTICOS EN AGUAS PROCEDENTES DE DEPURADORAS

EDAR natural de humedales proporciona un intervalo de concentración entre 18,0 ± 1,00 ng L-1 y 148 ± 14,7 μg L-1.

A pesar de que la EDAR natural realiza el tratamiento de flujos de agua más pequeños que la EDAR convencional, los niveles de concentración son muy similares.

Para la EDAR convencional (Figura 1), se observa una gran disminución en la concentración tras el paso por los tratamientos primarios y secundarios de la depuradora con una mediana de eliminación del 88%, aunque hay algún compuesto, como la carbamazepina, que debido a su resistencia a la biodegradación permanece con los mismos niveles de concentración. Por otro lado, se distingue otra consecutiva reFigura 1. Presencia y eficacia de eliminación de los fármacos seleccionados en las diferentes etapas de la EDAR convencional

ducción, pero menos acusada, tras el paso por el tratamiento terciario de ósmosis inversa. Poniendo nuevamente

cionalmente procedimientos de purifi-

tes de cada una de las EDARs evalua-

de ejemplo la carbamazepina, en este

cación más avanzados.

das, se ha comprobado que los niveles

paso se observa una reducción de los

Adicionalmente, otro de los objetivos

de concentración se encuentran en el

niveles. Sin embargo, en este trata-

de este trabajo ha sido la evaluación

intervalo de 4,00 ± 1,00 ng L-1 a 59,2 ±

miento de osmosis inversa, el proceso

predictiva del impacto ambiental que

11,7 μg L-1 para la EDAR convencio-

que está ocurriendo no se trata de una

puede llegar a producir la presencia de

nal, mientras que para el caso de la

eliminación o degradación de los com-

los máximos niveles encontrados, en los efluentes de las EDARs evaluadas, sobre diferentes organismos acuáticos (algas, dafnias y peces). Esta estimación se ha realizado usando el cociente de riesgo (RQ), el cual se define como la comparación entre la concentración máxima ambiental de contaminante esperada o medida y la concentración sin efecto ecológico para cada especie. Para valorar si una sustancia puede producir riesgo para alguna especie se sigue el siguiente criterio: valores de RQ inferior a 0,1 indica un riesgo mínimo para los organismos, en el rango entre 0,1-1 implica un riesgo medio y se considera un riesgo alto para un RQ superior a la unidad.

Tras el análisis de un total de 96 muestras, 48 muestras proceden-

28

RETEMA

Figura 2. Presencia y eficacia de eliminación de los fármacos seleccionados en las diferentes etapas de la EDAR natural

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

PRESENCIA E IMPACTO AMBIENTAL DE RESIDUOS FARMACÉUTICOS EN AGUAS PROCEDENTES DE DEPURADORAS

puestos farmacéuticos sino de un tras-

tratamiento. Nuevamente, la carbama-

Además, cabe destacar las frecuen-

lado y concentración de los analitos en

zepina y junto con el ibuprofeno man-

cias de detección de todos los com-

el rechazo de la ósmosis, por ello, se

tienen sus niveles de concentración

puestos farmacéuticos estudiados en

observa un aumento de las concentra-

durante todo el proceso de tratamiento.

ambas EDARs, tanto a la entrada como

ciones en este punto. En cualquier ca-

En relación a las eficiencias de elimina-

a la salida de los procesos de trata-

so, las eficiencias de eliminación del

ción del proceso, la mediana se ase-

miento. Más del 50% de los compues-

proceso completo de tratamiento, al-

meja a los proporcionados por la depu-

tos tienen una media de frecuencia de

canzan valores desde únicamente un

radora convencional sin tener en

detección superior al 90% a la entrada

20% hasta la completa reducción, sien-

cuenta el tratamiento terciario, siendo

de las estaciones depuradoras. Se ob-

do la mediana de todos los datos ma-

para la mayoría de compuestos supe-

servó, que hay compuestos que dismi-

yor al 99%, indicando que para la gran

rior al 80% excepto para la carbamaze-

nuyen estos porcentajes debido a la ca-

parte de los compuestos estudiados

pina, fluoxetina e ibuprofeno que eran

pacidad de los tratamientos para

existe una aparente buena eficiencia

inferiores al 40%. Estos resultados son

degradarlos en mayor o menor medida.

de eliminación.

indicativos de que se trata de un trata-

Sin embargo, compuestos como ateno-

En el caso de la EDAR natural (Figu-

miento prometedor para el tratamiento

lol, carbamazepina, gemfibrozil, keto-

ra 2), el comportamiento que siguen la

de aguas residuales de poblaciones

profen y naproxeno mantienen sus por-

mayoría de compuestos estudiados es

pequeñas en áreas rurales con un am-

centajes de aparición, siendo del 100%,

de una reducción progresiva de elimi-

plio espacio para construir humedales

coincidiendo con los compuestos resis-

nación tras el paso por cada etapa de

y, así, reducir el consumo energético.

tentes a la degradación en su mayoría,

PRESENCIA E IMPACTO AMBIENTAL DE RESIDUOS FARMACÉUTICOS EN AGUAS PROCEDENTES DE DEPURADORAS

mostrado algunos efectos toxicológicos, principalmente, en los seres vivos acuáticos. Entre las situaciones más alarmantes cabe destacar: la inhibición de los procesos enzimáticos como puede ser la capacidad de disrupción endocrina de algunos fármacos, la aparición de bacterias resistentes a los antibióticos y el efecto intensificador de efectos producidos por el cóctel farmacéutico.

Sin duda, según los resultados obtenidos en este trabajo, las investigaciones futuras deben enfocarse en la mejora de la eficiencia de eliminación para alguno de los residuos farmacéuticos, así como, de aumentar la concienciación acerca de este tema, que aunque con lo que se trata de compuestos que

otros compuestos, como ciprofloxaci-

no se trata de un problema de preocu-

deben tener un mayor control.

na, ácido clofíbrico, diclofenaco, eritro-

pación extrema de manera inminente,

En cuanto a la evaluación del impac-

micina, propanolol y sulfametoxazole,

podría llegar a serlo en un futuro si no

to ambiental llevado a cabo en este es-

podrían producir impactos medianos o

se toman las medidas adecuadas.

tudio (Figura 3), la mayoría de los com-

altos para al menos uno de los niveles

puestos estudiados no presentan un

tróficos inferiores (dafnias y/o algas),

riesgo significativo porque sus valores

cuyos RQ oscilaron entre 0,102 y 27,0.

expresados como cociente de riesgo

Aunque con esta evaluación predicti-

La autora quiere expresar su agradeci-

(RQ) fueron inferiores a 0,1. Sin em-

va del riesgo ambiental nos podemos

miento a la Mancomunidad del Sureste de

bargo, gemfibrozil, ibuprofeno y ofloxa-

acercar a los posibles efectos negativos

Gran Canaria, responsables de las depura-

cina podrían producir un riesgo poten-

que producirían en el medioambiente,

doras que suministraron las muestras para

cial para todos los organismos

existen muchas variables que pueden

realizar este estudio.

seleccionados, con valores de RQ por

desviarnos de las aproximaciones. De

encima de la unidad (>1). Además,

todos modos, otros estudios han de-

AGRADECIMIENTO

Este estudio, que ha sido realizado en el Grupo de Análisis Químico Medioambiental (AQMA) perteneciente al Instituto Universitario de Estudios Ambientales y Recursos Naturales (i-UNAT) de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, forma parte de la Tesis Doctoral titulada “Estudio de la presencia, eliminación e impacto ambiental de residuos farmacéuticos en aguas residuales de la isla de Gran Canaria” presentada por la Dra. Cristina Afonso Olivares y bajo la dirección de la Prof.a Dra. Zoraida Sosa Ferrera, Prof.

Dr. José Juan Santana Rodríguez y el Prof.

Dr. José Miguel Doña Rodriguez.

Este estudio ha sido publicado en el volumen 599-600 de la revista científica Figura 3. Evaluación del riesgo ambiental (RQ) sobre diferentes especies acuáticas (algas, dafnias y peces)

30

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

“Science of the Total Environment”.

I www.retema.es I

OXICOM I TECNOLOGÍA

Newland Entech Europe: a la conquista de nuevos mercados

D

esde su aterrizaje en Europa,

corporado para una completa automati-

jo voltaje aplicado incrementa enorme-

la avanzada tecnología y los

zación del sistema.

mente la vida de los dieléctricos. La re-

buenos resultados de los ge-

• Elevada concentración de trabajo:

sistencia al choque, tanto térmica como

neradores de Ozono han per-

Mediante la aplicación de altas concen-

mecánica es muy elevada. En condicio-

mitido a Newland EnTech posicionarse

traciones de ozono, las dimensiones

nes nominales de funcionamiento la uni-

como una nueva alternativa a las clási-

de las tuberías del gas de alimenta-

dad de descarga puede trabajar en con-

cas marcas en los mercados Municipa-

ción, las cámaras de contacto y el des-

tinuo durante diez años sin necesidad

les e Industriales.

tructor de ozono son menores.

de realizar mantenimiento de la misma.

• Reducción de consumos: El sistema

• Monitorización de parámetros remo-

Las principales ventajas de los siste-

de generación de ozono desarrollado

ta: todos nuestros sistemas pueden in-

mas de generación de ozono de New-

por Newland permite obtener unos

cluir un sistema de monitorización en

land EnTech son:

consumos mucho menores que los lo-

remoto de los parámetros de funciona-

grados con otros sistemas.

miento, alarmas, etc. Este sistema, de-

• Tecnología avanzada: Tecnología de

• Baja influencia de los parámetros ex-

nominado “SENTINEL”, permite reducir

descarga, de alta frecuencia, con exce-

ternos: La temperatura del agua de refri-

el índice de incidencias y realizar una

lente fiabilidad y rendimiento

geración ejerce una muy baja influencia

supervisión preventiva de los equipos.

• Diseño modular: Su diseño modular

en el consumo de energía del generador

permite adaptar los equipos y realizar

de ozono y no afecta en la salida del ge-

la configuración más adecuada para

nerador de ozono manteniendo constan-

cada aplicación

te la producción de ozono ante un au-

• Control incorporado de serie: Siste-

mento en la temperatura de refrigeración

ma de control de última generación in-

• Alta duración de los dieléctricos: El ba-

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

OXICOM www.oxicom.es

NEWLAND ENTECH EUROPE www.newlandentecheurope.com

RETEMA

31

NUEVO ROTOBIORREACTOR DE BIOPELÍCULA COMO ALTERNATIVA A LOS BIODISCOS CLÁSICOS PARA LA DEPURACIÓN DE AGUAS

Nuevo rotobiorreactor de biopelícula como alternativa a los biodiscos Jesús Fernández1 y Manuel Rodriguez2 Catedrático Emérito de la Universidad Politécnica de Madrid I j.fernandez@upm.es 2 Gerente de Viveros y Repoblaciones La Mancha S.L. I manuel@viverosyrepoblaciones.es 1

LOS REACTORES DE

tinadas por una matriz polimérica extra-

cula se disponen las bacterias quimio-

BIOPELÍCULA

celular (EPS), constituida principal-

autótrofas como las bacterias nitrifican-

mente por polisacáridos y proteínas,

tes que consumen CO2, oxidan el NH3

Los reactores con soportes para el

que las mantiene adheridas a una su-

y el NO2- y producen NO3-. La parte

desarrollo de biopelículas microbianas,

perficie que les sirve de soporte. Puede

más interna de la biopelícula suele ser

se están imponiendo en el tratamiento

tener un espesor variable, llegando a

una zona anóxica ocupada por micro-

de las aguas residuales, sustituyendo a

alcanzar varios milímetros. Las pobla-

organismos anaerobios, como las bac-

otros procesos más clásicos, como el

ciones microbianas están compuestas

terias desnitrificantes, que producen

tradicional de fangos activos, sobre to-

por microorganismos heterótrofos,

N2 utilizando el NO3- como fuente de

do para instalaciones de pequeño y

principalmente bacterias, hongos y pro-

oxígeno y la materia orgánica como

mediano tamaño.

tozoos, y también, si hay luz, por micro-

fuente de electrones.

Las biopelículas, también conocidas

algas, que se disponen en la parte más

Existen diversas tecnologías que uti-

como “biofilm”, están compuestas por

externa de la superficie de la biopelícu-

lizan biopelículas para el tratamiento

poblaciones de microorganismos aglu-

la. En la zona intermedia de la biopelí-

de las aguas residuales, pudiéndolas

32

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

NUEVO ROTOBIORREACTOR DE BIOPELÍCULA COMO ALTERNATIVA A LOS BIODISCOS CLÁSICOS PARA LA DEPURACIÓN DE AGUAS

agrupar en tres categorías bási-

queña velocidad (1-2 vueltas por

ca, en función de que las biopelí-

minuto) semi-sumergidas en el

culas estén fijas, o se muevan:

agua residual, pasando las superficies de los discos por situa-

a) Biopelículas adheridas a so-

ciones alternativas de contacto

portes inmóviles en el interior del

con el aire y el agua residual, lo

biorreactor, como sería el caso

que hace que se desarrollen mi-

de los filtros percoladores, para

croorganismos sobre dichas su-

condiciones aerobias o los filtros

perficies formando una biopelí-

anaerobios con relleno de sopor-

cula que actúa según se indicó

tes (ordenados o no), que se de-

en el párrafo anterior.

Otro tipo de contactores bioló-

nominan genéricamente ”biorre-

gicos rotativos son los biocilin-

actores de lecho fijo”.

dros que son biorreactores alar-

b) Biopelícula adheridas a pequeños soportes que se mueven

gados

libremente en el medio acuoso del

consistentes en envolventes ci-

interior del biorreactor, mediante

líndricas perforadas, de relación

la agitación generada por siste-

longitud/diámetro mayor que la

mas de aireación en reactores ae-

unidad, que giran alrededor de

robios, o por medios mecánicos o

un eje longitudinal y que contie-

por el propio biogás en reactores

nen en su interior soportes mó-

anaerobios y que se denominan

viles de biopelícula que llenan

las siglas MBBR (moving bed bio-

lecho

móvil,

parcialmente el espacio disponi-

genéricamente “biorreactores de lecho móvil” y se les conoce con

de

Figura 1. Comparación esquemática de tres tipos de biorreactores rotatorios.

A: Biodiscos; B: Biocilindro; C: Rotobiorreactor de contenedores (RBRC).

ble y se mueven en el líquido con el movimiento rotatorio del cilindro. Estos soportes pueden

film reactor). c) Biopelícula adherida a soportes ro-

ación, al entrar en contacto con el aire

ser piezas de material plástico de gran

tatorios que giran alrededor de un eje,

atmosférico, los microorganismos de la

relación superficie/volumen, elemen-

siendo los más característicos de este

biopelícula eliminan la materia orgánica

tos de componente mineral (zeolitas,

tipo los denominados biodiscos o CBR

por oxidación. El crecimiento en espesor

por ejemplo) o incluso carbón vegetal.

(contactores biológicos rotativos) y los

de la biopelícula sobre la superficie de

El eje de giro suele estar por encima

biocilindros. Dentro de este grupo está

los soportes puede llegar a hacer que ni

de la superficie del agua y al girar ha-

el rotobiorreactor que describimos en el

los nutrientes ni el oxígeno lleguen a las

ce que los soportes de su interior es-

presente artículo (RBRC). Los biorreac-

capas internas. Esto produce, al cabo de

tén sumergidos y en contacto con el

tores de este tipo se denominan biorre-

un cierto tiempo, la muerte de los micro-

aire de forma secuencial. Para facilitar

actores rotatorios (véase Figura 1).

organismos de estas capas y provoca el

esta situación alternativa de sumergi-

desprendimiento de toda la biopelícula,

do y aireado, en el interior de los cilin-

CARACTERÍSTICAS DE LOS

que sedimenta en el fondo, comenzando

dros suele haber dispositivos en forma

BIORREACTORES

de nuevo a producirse otra biopelícula

de paletas o cucharas que recogen los

ROTATORIOS

sobre la superficie despejada.

soportes del medio acuoso y los sacan del agua para producir su airea-

En los biorreactores rotatorios, el so-

BIORREACTORES ROTATORIOS

ción en la parte superior interna del

porte de la biopelícula gira alrededor de

TRADICIONALES: BIODISCOS Y

biocilindro. La ventaja de este sistema

un eje horizontal y pasa sucesivamente

BIOCILINDROS

frente a los biodiscos radica en la gran superficie de soporte de biopelícula

por las fases de inmersión en el agua residual y aireación al entrar en contacto

Los denominados biodiscos com-

que puede contener respecto a los

con el aire atmosférico. En la fase de in-

prenden un conjunto de superficies

biodiscos de igual diámetro que los

mersión, la biopelícula entra en contacto

planas, normalmente con forma de dis-

biocilindros, Sin embargo, presentan

con el agua residual y se carga de mate-

co, de diámetro considerable (normal-

el inconveniente de no garantizar al

ria orgánica disuelta y en la fase de aire-

mente entre 2 y 4 m) que giran a pe-

completo la oxigenación de todos los

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

33

NUEVO ROTOBIORREACTOR DE BIOPELÍCULA COMO ALTERNATIVA A LOS BIODISCOS CLÁSICOS PARA LA DEPURACIÓN DE AGUAS

Figura 3. Vista esquémática (sólido de CAD) de un prototipo de reactor rotatorio de contenedores de soportes de biopelícula (RBRC) en el que los contenedores agrupados giran semi-sumergidos alrededor de un eje en el fluido contenido en el recipiente (dibujado por A. Martínez).

Figura 2. Vista de la estructura en cruz para la fijación de los elementos de un contenedor de soportes para la formación de biopelícula y conjunto de 4 elementos en cuña que forman una unidad de contenedor rotatorio (dibujado por A. Martínez).

rezca el intercambio de agua y gas soportes en cada vuelta, ya que algu-

ción subsiguiente, en cada rotación

entre el interior y el exterior. El eje de

nos de ellos pueden permanecer su-

del contenedor y la forma del contene-

arrastre con los contenedores agru-

mergidos en el medio líquido durante

dor asegura un cambio rápido del am-

pados, se coloca en un recipiente por

el tiempo completo que dura una o va-

biente que rodea las biopelículas de

el que se hace fluir el agua residual,

rias vueltas del biocilindro. Además,

los soportes, tanto en la fase de in-

constituyendo el conjunto un biorre-

dado que la longitud del cilindro suele

mersión en el agua residual como en

actor rotatorio (Figura 3). El eje de gi-

ser mayor que el diámetro, la airea-

la fase de aireación.

ro debe estar situado cerca de la su-

ción se produce principalmente a tra-

El RBRC consiste en un contenedor

perficie del agua de tal forma que la

vés de la envolvente perforada del ci-

de paredes perforadas, en cuyo inte-

parte sumergida de los contenedores

lindro y de los dos extremos laterales,

rior hay soportes específicos para la

en el agua sea cercana al 50 % (en-

lo que proporciona una relativamente

formación de la biopelícula microbia-

tre el 40 y el 50 %) del volumen glo-

escasa superficie de intercambio de lí-

na. Tiene forma de cilindro aplanado

bal de cada tambor, para que cada

quido y gases en relación al volumen

(tambor) para conseguir una buena

soporte de biopelícula pase sucesi-

de soportes contenidos en el interior

relación superficie/volumen, lo que

vamente por la fase de inmersión se-

del cilindro.

produce una gran superficie de inter-

guida de la de aireación, en cada giro

cambio gaseoso entre los soportes del

del eje. En la fase de inmersión, el

EL ROTOBIORREACTOR DE

interior y el medio exterior. Los conte-

agua entrará en el interior de los con-

CONTENEDORES DE

nedores cilíndricos pueden ser de una

tenedores a través de sus paredes

SOPORTES (RBRC)

sola pieza, o compuestos por varias

perforadas recubriendo todas las su-

porciones, siendo esta última opción

perficies de los soportes, y dando lu-

la más interesante.

gar al intercambio entre las materias

Como alternativa a los biodiscos y los biocilindros se ha desarrollado un

En el caso de los contenedores

que contenga el agua y las biopelícu-

rotobiorreactor de contenedores de

compuestos de varias porciones, es-

las de los soportes. Cuando los con-

soportes de biopelícula (RBRC), que

tas son de tipo “cuña” que se agru-

tenedores emergen, el agua sale de

permite emplear varios tipos de sopor-

pan alrededor de un eje horizontal

su interior y el aire ocupa su lugar,

tes en un mismo biorreactor, pudiendo

para formar un conjunto cilíndrico

produciéndose un intercambio gase-

compartimentar los soportes en dife-

aplanado, que se adapta al eje de gi-

oso entre el aire y las biopelículas,

rentes contenedores rotatorios que gi-

ro (Figura 2). Varios contenedores,

principalmente absorción de oxígeno

ran alrededor de un eje. La comparti-

ya sean simples o compuestos, se

mentación de los soportes asegura

pueden agrupar en un eje horizontal,

y desprendimiento de CO2. El hecho de ser contenedores aplanados faci-

para todos ellos las fases de inmer-

dejando entre ellos una separación

lita la eliminación rápida del agua del

sión en el agua a depurar y la airea-

suficiente (2-5 cm) para que se favo-

interior al final de la inmersión a tra-

34

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

NUEVO ROTOBIORREACTOR DE BIOPELÍCULA COMO ALTERNATIVA A LOS BIODISCOS CLÁSICOS PARA LA DEPURACIÓN DE AGUAS

vés de las caras laterales principalmente y como consecuencia una rápida entrada del aire que produce la oxigenación de las biopelículas que recubren los soportes.

Los soportes para la formación de biopelícula deben tener una gran superficie específica por unidad de volumen y pueden utilizarse los que se venden tradicionalmente en el mercado de plástico rígido o los desarrollados por los autores específicamente para este sistema, que son de espuma de poliolefinas de muy baja densidad (Figura 4). La utilización de espumas como soporte tiene la ventaja de facilitar la formación inicial de la biopelícula y de reducir el peso inicial que tiene que soportar el eje. También pueden utilizarse soportes de material

I www.retema.es I

Figura 4. Dos ejemplos de soportes plasticos que pueden ser utilizados de relleno para los contenedores del RBRC. A la izquierda soporte rígido de la firma Bioplast, a la derecha, uno de los soportes de espuma de olefina, de baja densidad, desarrollado por los autores. En ambos casos se observan los restos de la biopelícula formada

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

35

NUEVO ROTOBIORREACTOR DE BIOPELÍCULA COMO ALTERNATIVA A LOS BIODISCOS CLÁSICOS PARA LA DEPURACIÓN DE AGUAS

El RBRC aúna las ventajas de los biodiscos, que aseguran que en cada vuelta completa cada biopelícula pasa por las fases de inmersión y aireación, favoreciendo la carga de materia orgánica y la oxidación subsiguiente de la misma, y la gran ventaja de los biocilindros al poseer una mayor superficie de contacto para la formación de la biopelícula a igualdad de diámetro y longitud de ambos sistemas. Esta última propiedad de los biocilindros se mejora en el RBRC al tener una mayor relación superficie/volumen, que favorece el intercambio de líquido y gases entre las biopelículas y el ambiente. Además, el RBRC tiene Figura 5. Prototipo piloto de RBRC, situado en los laboratorios del Grupo de Agroenergética de la Universidad Politécnica de Madrid, para estudios experimentales sobre la eficiencia del sistema en la depuración de aguas residuales con diversas concentraciones de contaminación

la ventaja de poder sustituir facilmente los soportes de uno o varios contenedores sin tener que detener el funcionamiento del sistema y la de po-

cerámico y de origen vegetal, incluido el carbón vegetal.

En cada contenedor los soportes

der utilizar diversos soportes de forma

pueden ocupar todo el espacio inte-

secuencial. El sistema ha sido protegi-

Los soportes que rellenan los distin-

rior del contenedor sin posibilidad de

do como Modelo Utilidad en España

tos contenedores de un mismo biorre-

movimiento, formando un lecho fijo

(RBRC 2016).

actor pueden ser de la misma o de

con movimiento rotatorio, o bien pue-

distinta naturaleza (por ejemplo, unos

den ocupar solamente una parte, for-

CAPACIDAD DE

pueden ser de plástico y otros de car-

mando entonces un lecho móvil. En

DEPURACIÓN DEL RBRC

bón vegetal), lo que puede favorecer

cualquiera de los dos casos los so-

el crecimiento de distintos tipos de mi-

portes sufrirán una secuencia de in-

La capacidad de depuración del

croorganismos o combinar diversas

mersión y aireación acoplada al giro

RBRC se ha evaluado en una planta

funciones de depuración.

del eje.

piloto experimental del Grupo de Agro-

Figura 6. Correlación entre la DQO inicial y la reducción de ésta en 24 horas, en un reactor experimental RBRC, con un volumen total de líquido de 160 L y una superficie de formación de biopelícula de 25 m2. En la figura de la izquierda la reducción se expresa en % respecto al valor de la DQO influente y en la de la derecha, que muestra una muy buena correlación lineal, se expresa en mg/L.

36

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

NUEVO ROTOBIORREACTOR DE BIOPELÍCULA COMO ALTERNATIVA A LOS BIODISCOS CLÁSICOS PARA LA DEPURACIÓN DE AGUAS

REFERENCIAS

energética de la Universidad Politécni-

de Agroenergética de la Universidad

ca de Madrid (Figura 5), en la que se

Politécnica de Madrid (GA-UPM), en

ha determinado la capacidad de elimi-

virtud de un convenio firmado entre la

Fernández, J., Domenech F. (2017).- La fitode-

nación de DQO en función de la con-

empresa Viveros y Repoblaciones La

puradora de Fabara, 10 años de funcionamiento

centración del influente entre 400 y

Mancha S.L y la Fundación Premio

de un filtro verde flotante. RETEMA, nº 199 (mayo-

3.000 mg/L. En la Figura 6 se observa

Arce de la Escuela Técnica Superior

junio 2017), pp. 30-37.

que a medida que va aumentando la

de Ingenieros Agrónomos de la Uni-

RBRC (2016).- Contenedor rotatorio de sopor-

concentración inicial de la DQO, va

versidad Politécnica de Madrid. Los

tes de biopelículas. Modelo de Utilidad nº ES

disminuyendo paulatinamente la efi-

autores agradecen la inestimable co-

1160833U concedido con fecha 29-09-2016 a fa-

ciencia relativa (%) de eliminación de

laboración técnica y científica del per-

vor de Viveros y Repoblaciones La Mancha S.L.

la DQO en 24 horas (del 65,9 % para

sonal del GA-UPM durante el desa-

(inventor: Jesús Fernández)

400 mg/L a 44,6 % para 3.000 mg/L),

rrollo del proyecto.

pero sin embargo, aumenta de forma lineal la degradación de la DQO en función del valor inicial de ésta.

El RBRC se ha probado en una instalación industrial, para el tratamiento de los efluentes de alta carga de una gran bodega de La Mancha (Figura 7), en combinación con otros sistemas, principalmente con un filtro de helofitas en flotación, que es un sistema análogo al implantado en Fabara (Zaragoza), descrito en el número 199 de RETEMA (Fernández y Domenech 2017). El sistema RBRC estaba formado por 78 contenedores, de 1,2 m de diámetro y 0,1 m de anchura, con una superficie total estimada para los soportes de biopelícula de unos 4.000 m2. Los 78 contenedores estaban distribuidos de 2 unidades de 39 contenedores con una longitud de 6 m cada una. La eliminación de la materia orgánica, trabajando con cargas del orden de 5.500 mg/L de DQO, fue del orden de 188 kg de DQO/día, lo que suponía una eliminación media diaria de 47 g de DQO por m2 de superficie de soporte, que indica una muy alta eficacia de este sistema para este tipo de aguas residuales. El lodo producido en estos biorreactores RBRC se eliminaba directamente en los canales del filtro de helofitas en flotación.

AGRADECIMIENTO El desarrollo del RBRC se ha realizado en las instalaciones del Grupo

I www.retema.es I

Figura 7. Vista de la estación de depuración de aguas residuales instalada en la Bodega Cooperativa “Nuestra Señora de Manjavacas” de Mota del Cuervo (Cuenca), consistente en un sistema de contenedores RBRC, para eliminar la mayor parte de la materia orgánica y un filtro de helofitas en flotación para concluir la depuración de las aguas residuales y eliminar los lodos producidos por el sistema RBRC

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

37

El gas renovable como nuevo vector energético Unidad Mixta de Gas Renovable Gas Natural Fenosa S.D.G/Centro Tecnológico EnergyLab/Gas Natural Fenosa Engineering/Edar Bens S.A. www.energylab.es

L

a Unidad Mixta de Gas Renova-

tigación” cofinanciada por la Axencia

sa en el interior de digestores anaero-

ble es un proyecto conjunto de

Galega de Innovación (GAIN).

bios que presenten problemas opera-

Gas Natural Fenosa S.D.G,

El objetivo principal de este proyecto

cionales (pérdidas de biomasa o infra-

Gas Natural Fenosa Enginee-

es aumentar el conocimiento en los

ring y el Centro Tecnológico EnergyLab

procesos de producción y aplicación de

Se ha evaluado el uso de partícu-

que cuenta con la colaboración de

biometano (gas renovable), a través de

las magnetizables que, una vez intro-

EDAR Bens S.A., empresa pública su-

distintos ejes de actuación como son:

ducidas en el reactor, permiten el de-

pramunicipal que presta el servicio de

la mejora de la producción de biogás,

sarrollo de biopelículas y facilitan su

depuración de aguas residuales en los

el desarrollo y análisis de sistemas de

recuperación para volver a introducir-

ayuntamientos de A Coruña, Arteixo,

purificación y el uso del biometano pa-

las en el sistema utilizando un sepa-

Cambre, Culleredo y Oleiros.

ra su inyección a red o como combusti-

rador magnético. Los estudios com-

ble para movilidad.

parativos realizados en laboratorio,

Esta Unidad Mixta está cofinancia-

dimensionamiento).

llevados a cabo en dos reactores tra-

da por la Unión Europea en el marco del Programa Operativo FEDER Gali-

SISTEMAS DE MEJORA DE LA

tando el mismo residuo, muestran

cia 2014-2020 dentro del OT1 “Promo-

PRODUCCIÓN DE BIOGÁS

que tras introducir partículas de magnetita en uno de ellos se ha podido

ver el desarrollo tecnológico, la innovación y una investigación de calidad”

Dentro del primer eje, los trabajos

incrementar la concentración de bio-

y al amparo de la convocatoria “Ayuda

llevados a cabo se centran en los pro-

masa volátil en un 40%. Este mayor

a la creación, puesta en marcha y con-

cesos que permiten incrementar o

contenido de biomasa permite mejo-

solidación de la unidad mixta de inves-

mantener la concentración de bioma-

rar la degradación de materia orgáni-

38

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

ca y aumentar la producción de bio-

que destaca el rápido crecimiento en

presentes en el biogás a través de

gás en torno a un 25%.

los últimos cuatro años, los costes aso-

membranas poliméricas, lo que permite obtener una corriente enriquecida de

evaluará el efecto de la adición de ele-

ciados a plantas con un caudal inferior a 200 Nm3/h (< 10% del total) ralenti-

mentos traza (hierro, cobalto, níquel)

zan en cierta manera su mayor implan-

través de la membrana está en función

como cofactores de crecimiento que

tación. Por este motivo, uno de los pun-

de la solubilidad y difusividad de cada

puedan ser incorporados en las pro-

tos clave del proyecto es desarrollar y

componente en el material de la misma

pias partículas cuando se traten aguas

evaluar sistemas de purificación, tanto

y la presión de trabajo. En estos siste-

residuales con carencias en estos

físicos como biológicos, que permitan

mas, el dióxido de carbono pasa a tra-

compuestos.

adaptarse a este tipo de plantas.

vés de la membrana mientras que el

De manera adicional, también se

metano. La permeabilidad del gas a

Dentro de la Unidad Mixta de Gas

metano es retenido, dando lugar a un

SISTEMAS DE PURIFICACIÓN

Renovable se optó por uno de los sec-

gas rico en metano y con una alta pre-

DE BIOGÁS

tores que no solo tiene uno de los ma-

sión en un lado de la membrana y a un

yores potenciales de generación sino

gas residual con dióxido de carbono a

El biogás generado en las instalacio-

también un elevado impacto, las

baja presión en el otro lado.

nes de digestión anaerobia suele pre-

EDAR. La cercanía de las plantas de

Las plantas de purificación suelen

sentar porcentajes en torno a un 60%

tratamiento de aguas residuales a los

contar con 2-3 etapas, ya que una sola

de metano (CH4), lo que permite su uti-

grandes núcleos urbanos posibilita

no tiene la capacidad suficiente para

lización directa como fuente de energía

abrir el abanico de usos del gas gene-

alcanzar valores de purificación supe-

en sistemas de generación de calor y

rado. Uno de los principales represen-

riores al 88%. El uso de varias etapas

grupos de cogeneración. Sin embargo,

tantes de este sector a nivel autonómi-

junto con la recirculación del gas por

si su uso se quiere ampliar (inyección a

éstas logra valores de hasta el 98%. En

red y movilidad), es necesario aumen-

co, con una generación de en torno a 400 Nm3/h de biogás, es la EDAR de

tar su concentración llevando a cabo

Bens. Actualmente destina cerca del

del circuito por el que debe circular el

procesos de purificación que permitan

75 % de su producción a la cogenera-

gas, se debe trabajar con presiones

eliminar o convertir el dióxido de carbo-

ción (65 GWh/año) contando con un excedente de unos 100 Nm3/h.

elevadas.

no (CO 2 ), de forma que se obtenga biometano o gas renovable.

contrapartida, debido a la complejidad

En la fase experimental de la Unidad

Uno de los sistemas de purificación

Mixta de Gas Renovable, se analizará

En Europa, aunque existen más de

basado en principios físicos que más

la operación, rendimiento y consumo

17.300 plantas de biogás, el número de

interés está despertando en el mundo

energético de una planta de purifica-

plantas de purificación no supera las

del upgrading es la tecnología de mem-

500 unidades, instaladas principalmen-

branas. Este proceso se basa en la

ción de membranas diseñada para producir 60 m3·h-1 de gas renovable, con

te en Alemania y Austria. A pesar de

permeabilidad selectiva de los gases

el fin de demostrar su viabilidad a esta

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

39

EL GAS RENOVABLE COMO NUEVO VECTOR ENERGÉTICO

escala. Aun siendo una tecnología que se encuentra en fase comercial, será una de las primeras plantas instaladas a nivel nacional y servirá también como línea base comparativa frente al uso de otras tecnologías más experimentales como la de purificación a través de bacterias hidrogenotróficas.

Dentro de los procesos biológicos de upgrading, en los últimos años los estudios se están centrando especialmente en la etapa hidrogenotrófica de los procesos anaerobios (biometanización). En este tipo de sistemas, los microorganismos utilizan el CO 2 como fuente de carbono y el H2 como fuente de energía para producir metano. La ventaja de este tipo de sistemas, frente al resto de procesos de limpieza de

a través de electrólisis del agua utili-

tintas configuraciones de reactor, se ha

biogás en los que se elimina una parte

zando energía excedente de genera-

realizado el diseño a implementar en la

del volumen, es que en el proceso de

ción renovable. De esta forma, la gene-

fase de experimentación de campo. En

purificación el CO2 se “transforma” en CH4 por lo que el volumen de entrada

ración de biometano o gas renovable

base una configuración de reactor ver-

puede considerarse como el nuevo

tical de tipo biofiltro con soportes para

de biogás y el de salida de biometano

vector energético.

el desarrollo de la biomasa, el piloto de

se mantiene prácticamente constante.

Gracias a los conocimientos adquiri-

hidrogenotróficas que va a ser instala-

Bajo el concepto “power-to-gas”, el

dos a lo largo de la experimentación en

H2 necesario en el proceso se obtiene

laboratorio, en la que se evaluaron dis-

do en EDAR Bens S.A. permitirá tratar un caudal aproximado de 1 Nm3/h de

40

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

EL GAS RENOVABLE COMO NUEVO VECTOR ENERGÉTICO

EL IMPACTO DEL BIOMETANO

biogás. El objetivo de este reactor es

Sostenible), se evaluaron a pequeña

que sirva de laboratorio de pruebas

escala cenizas obtenidas de varias

con el fin de determinar los parámetros

fuentes: madera, concha de mejillón y

El desarrollo de nuevas tecnologías de

óptimos de funcionamiento y las posi-

gallinaza. Los resultados obtenidos

purificación, con un coste más reducido y

bles limitaciones de esta tecnología ba-

mostraron que con cenizas de madera

por lo tanto más accesibles, abre el aba-

jo condiciones reales de operación.

nico de posibles usos del biogás limitado

En la línea de mejorar y optimizar los

se pueden retener 30 gCO2/kg manteniendo una concentración de CO2 en

procesos de biometanización de bajo

el gas de salida por debajo del 10%.

cogeneración. Una de las líneas priorita-

coste, se está diseñando un reactor a

Adicionalmente, ya que este tipo de

rias del proyecto es el análisis de la pro-

escala laboratorio con el fin de evaluar

sistemas podría servir como etapa pre-

blemática asociada a la inyección a red

la carbonatación acelerada como siste-

via de limpieza de biogás, se pretende

del biometano generado, práctica casi

ma de limpieza de biogás. Este proce-

analizar su uso para retener parte del

inexistente en España, así como la del

so de purificación químico se basa en

uso del gas renovable como combustible

el uso de un residuo como son las ceni-

H2S de la corriente de biogás.

El desarrollo de nuevas tecnologías

zas de combustión, ricas en óxido de

de purificación permite que el biogás,

do, el biometano generado en las plantas

calcio, para realizar la captura del CO2

siendo fuente de energía renovable,

piloto instaladas en EDAR Bens S.A., se-

de la corriente de gas. Dentro de las lí-

pueda ser destinado a la producción de

rá utilizado tanto para su inyección a la

neas de investigación del centro, fruto

biometano para su inyección a red o

red de gas como para el suministro de

de colaboraciones previas con Gas Na-

como combustible alternativo en flotas

combustible para movilidad a través de la

tural Fenosa (Unidad Mixta Movilidad

de vehículos.

instalación de una gasinera.

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

hasta ahora a la generación térmica y la

alternativo para movilidad. En este senti-

RETEMA

41

Aérea de la ETAP de la Ampolla

Implantación del tratamiento de ozono en la potabilizadora de l’Ampolla Josep F. Ruana Ferré1, M. Jesús Fernández Monsalve2 1 Jefe de Producción, 2Directora de la Obra Consorci d'Aigües de Tarragona I www.ccaait.com

L

a Estación de Tratamiento de

que se ofrece a los consorciados, re-

ANTECEDENTES Y

Agua Potable (ETAP) situada

cientemente se ha sustituido el cloro

CONDICIONES DEL

en la provincia de Tarragona,

por el ozono, tanto en la secuencia de

ENTORNO

concretamente en el municipio

pre como en el post tratamiento de po-

de lʼAmpolla forma parte del sistema

tabilización del agua

de distribución de agua en alta de con-

La entrada en servicio de la nueva

La ETAP tiene una capacidad de 4 3 m /s, produciendo entre 70 y 80 Hm3

sumo humano del Consorci dʼAigües

instalación conlleva varias mejoras en:

año. El agua cruda se capta en Camp-

de Tarragona (CAT).

aspectos sanitarios y de calidad en el

redó (Tortosa) y procede de los canales

El CAT actualmente suministra a 62

agua distribuida, el transporte de mer-

de riego de la izquierda y derecha del

Ayuntamientos y 26 Industrias de la Pro-

cancía peligrosas por carretera (ADR),

río Ebro. Éstos toman el agua del río en

vincia de Tarragona (80% de la población)

el almacenamiento de productos quími-

un punto del final de la cuenca (Bajo

a través de una red ramificada de 405 km.

cos (APQ), la prevención y seguridad

Ebro), de manera que el agua captada

Con el propósito de seguir mejoran-

laboral, y la económica del proceso de

procede de la superficie de la cuenca

tratamiento.

de unos 80.000 km2. La ETAP se em-

do e invirtiendo en la calidad del agua

42

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

IMPLANTACIÓN DEL TRATAMIENTO DE OZONO EN LA POTABILIZADORA DE L’AMPOLLA (TARRAGONA)

filtros de carbón activo granular, ya se previó una posible línea piezométrica y terrenos disponibles para la instalación de las cámaras de contacto, para un futuro tratamiento con ozono entre los filtros de arena y carbón activo (postozonización).

La instalación de dióxido de cloro en el año 2010, ya necesitó una notable renovación (“retrofit”) de equipos y se empezó a plantear su sustitución por una instalación con tratamiento de ozono. Se hizo una primera exploración para renovar totalmente la instalación Diagrama de la red de tuberías del CAT

de dióxido de cloro, con un coste entre 0,5 y 1 M€.

pezó a construir en1987 y entró en ser-

to de aguas de consumo, el floculante

El CAT encargó a CETAQUA (Ag-

vicio en el año 1989.

utilizado es un PoliDAMAC en vez de

bar/UPC/CSIC) un proyecto denomi-

Durante estos 30 años se ha tenido

Poliacrilamida. En ese año se implantó

nado “Bases de diseño de la ETAP del

que adaptar su línea de tratamiento,

s. XXI (ETAP21)” que se finalizó en

tanto al crecimiento de la demanda, co-

una corrección de pH con CO2 ya que se generaron pHʼs superiores a 8 debi-

mo a las variaciones de la calidad del

do a los episodios de microalgas en el

mo prioritario la implantación de ozo-

agua superficial y por supuesto tam-

tramo final del río, la proliferación de

no en la cadena de tratamiento de la

bién a la normativa. Por ejemplo, en

macrofitos (algas superiores) en gran-

ETAP debido a los riesgos sanitarios

origen ocupaba una superficie de 10

des masas que provocan un cambio en

identificados (microorganismos, emer-

Ha y en la actualidad ocupa 25 Ha. Su

el equilibrio calco-carbónico del agua.

gentes orgánicos y subproductos de la

línea de tratamiento en origen era una

Dos años más tarde, en el año 2008

cloración) e incrementar el efecto mul-

corrección de pH (cal y ácido sulfúrico),

se empezó a explotar una filtración so-

tibarrera en la cadena de tratamiento

precloración, coagulación con sulfato

bre carbón activo granular y se des-

de la ETAP y conseguir globalmente

de aluminio, floculación con poliacrila-

manteló la dosificación de carbón acti-

minimizarlos.

midas, afino con carbón activo en polvo

vo en polvo en 2014.

decantación lamelar, filtración sobre

En el proyecto constructivo de los

2013. En dicho informe, se detectó co-

Con el desmantelamiento de la instalación de cloro solo es necesario un

arena y postcloración final.

En el año 1997 se incorporó el tratamiento con permanganato potásico en el agua cruda debido a la proliferación de episodios de microalgas de los años 90, pero a partir del año 2000 estos se fueron reduciendo hasta que en el año 2011 se desmanteló la instalación.

En el año 2001 se sustituyó la precloración por dióxido de cloro (sistema cloro/clorito sódico) para mejorar los subproductos finales del cloro. Mientras, en el 2002 se cambió el coagulante a cloruro férrico, a partir de estudios de eliminación de radioactividad de origen natural con distintos coagulantes.

Desde 2006, debido a la nueva nor-

Parque de oxígeno líquido de la ETAP de la Ampolla

Chiller Postozonización

mativa de sustancias para el tratamien-

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

43

IMPLANTACIÓN DEL TRATAMIENTO DE OZONO EN LA POTABILIZADORA DE L’AMPOLLA (TARRAGONA)

STATIFLO gas/liquido. Debido a la esMezclador Estático gas/líquido Preozonización

casa disponibilidad de terrenos para implantar un contactor convencional de columna de burbujas con difusores porosos. La solución adoptada es novedosa en las ETAPʼs.

3- Destructor catalítico (óxido de manganeso/óxido de cobre) utilizado para evitar la salida de ozono a la atmosfera (óxido de manganeso/óxido de cobre) de ozono de la fase gas. La solución de destructor térmico se descartó debido a su gasto energético y su gran tamaño.

4 –Dopaje de oxígeno con aire libre de aceite. Se planteó la posibilidad de realizarlo con nitrógeno puro, pero presentaba unos costes muy altos respecto sistema convencional y a corto plazo la ETAP dispondrá de un centro de aire comprimido libre de aceite que sustituirá a estos equipos.

SOLUCIONES SINGULARES

Los equipos esenciales de generación de ozono son de WEDECO (XY-

Destructores cataliticos ozono postozonización

Las soluciones principales adoptadas para la generación de ozono:

LEM): 3 generadores de 6 kg O3/h y 3 generadores de 11 kg O3/h, quedando

de oxígeno propiedad de gasista con

la capacidad global de dosificación de hasta 2 g O3/m3. Como ejemplo en la figura se presenta los resultados de

telemetría propia. Alimentando de oxí-

rendimiento durante su puesta en mar-

geno en fase gas la preozonización y

cha en los gráficos de los resultados de

postozonización. Las instalaciones par-

puesta en marcha.

1- Partir de oxígeno líquido: parque

tiendo de aire son poco sostenibles y

La instalación se encuentra en estos

en nuestro entorno cercano existen fa-

momentos en fase de SET-UP a la lí-

bricantes de oxígeno líquido.

nea principal de la ETAP actual.

plan de emergencia convencional co-

La refrigeración generación de ozo-

mo el de cualquier instalación industrial

no: generador de ozono refrigerado

ACTUALIZACIÓN LICENCIA

que utiliza reactivos químicos.

con

AMBIENTAL

“chiller”

recirculando

El departamento de proyectos y

etilenglicol/agua desmineralizada al

obras del CAT redactó un proyecto bá-

20 %. El agua final de la ETAP presen-

El proyecto ha contemplado la actua-

sico que permitía la implantación de

ta anomalías de cloruros, sulfatos y al-

lización de la licencia ambiental de la

ozono en dos fases, la fase de preozo-

ta dureza, aparte de presentar tempe-

ETAP y el resto de legalizaciones (al-

nización entre corrección de pH con

ratura superiores a 25 ºC cuando la

macenamiento de productos químicos,

desmantelamiento de la instalación de

temperatura de los generadores es de

baja tensión, equipos de presión, refri-

dióxido de cloro y la fase de postozoni-

20 ºC; y no se puede utilizar como flui-

geración)

zación, entre arena y carbón con el

do de intercambio calorífico.

OBRA CIVIL

desmantelamiento del cloro y una nue-

2- Contactor ozono/agua del tipo

va instalación para el almacenamiento

mezclador estático unido a cámara de

y dosificación de hipoclorito sódico co-

contacto en la preozonización, se ha

La obra ha afectado a 2Ha del nú-

mo desinfectante final.

instalado un mezclador estático del tipo

cleo central de la ETAP y en ningún

44

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

IMPLANTACIÓN DEL TRATAMIENTO DE OZONO EN LA POTABILIZADORA DE L’AMPOLLA (TARRAGONA)

momento se ha visto afectado el servicio del suministro de agua a la población de hasta 1ʼ5 millones de habitantes (en verano), plagado de servicios (redes de agua, red de vaciados, red de fangos, red de potencia comunicaciones y otros, como la línea principal de aguas de 1600 mm a 1800 mm.

A continuación se describen las diferentes unidades de obra de las que se compone el proyecto.

Equipos de generación de ozono de la preozonización

Dopaje aire preozonización

Preozonización Se hace necesaria la desinfección por ozono en la parte inicial del proce-

etc. y por la otra, para eliminar el dióxi-

to, puesto que no se generarán trihalo-

do de cloro del tratamiento.

metanos y se eliminan muchos más

so de tratamiento de la planta. Por una

La eliminación del dióxido de cloro

compuestos nocivos que contiene el

parte, para eliminar la mayor cantidad

tiene dos vertientes de mejora. Una es

agua del Ebro que no es posible elimi-

posible de microorganismos, bacterias,

la de la calidad del agua de tratamien-

nar con ClO2. Y la otra es una mejora

IMPLANTACIÓN DEL TRATAMIENTO DE OZONO EN LA POTABILIZADORA DE L’AMPOLLA (TARRAGONA)

desde el punto de vista de seguridad y salud, ya que se elimina el transporte de una sustancia peligrosa como es el dióxido de cloro.

Los trabajos de la preozonización han incluido los siguientes elementos: Edificio de generación Edificio que alberga 3 generadores de ozono para la dosificación de la preozonización, construido con estructura de zapatas, pilares y jácenas de hormigón armado, cerramiento de bloque

Scada preozonización

Split blanco y cubierta invertida. La planta es rectangular de dimensiones 12 x 7,8 x 5,6 metros con una sala anexa para los armarios eléctricos de control de los generadores, telemando e iluminación de 3,6x 7,8 x 3,8 metros.

Está dotada de sistemas de detección de ozono en ambiente con alarmas visuales y acústicas que activan el sistema de extracción de ozono. Este sistema consiste en tres extractores adosados a la pared a 30 cm del suelo de la zona trasera del edificio y que aseguran 10 renovaciones por hora del Scada postozonización

BY-PASS DE 1200 mm de diámetro interno de PRFV en la PREOZONIZACIÓN provisional

46

RETEMA

Conexiones de tuberías DN1800 en la zona de la POST

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

IMPLANTACIÓN DEL TRATAMIENTO DE OZONO EN LA POTABILIZADORA DE L’AMPOLLA (TARRAGONA)

volumen total del aire de la sala. Asimismo posee un sistema de ventilación que mantiene la temperatura interior por debajo de los 35ºC. Almacenamiento de oxígeno Se construye una bancada de 10 x 6 metros para albergar el depósito de oxígeno y dos líneas de gasificación, así como todos los elemento de obra civil necesarios para el funcionamiento del suministro de oxígeno.

Cámara de la Preozonización La cámara de la preozonización

Edificio de generación de ozono de la PRE y depósito de oxígeno líquido

consta de una cámara seca en la que se aloja el mezclador estático de ozono y la cámara húmeda denominada cá-

do para formar pequeñas burbujas de

centro de la tubería principal y se pro-

mara de contacto.

gas y el primario realiza la mezcla en

duce la mezcla de ozono con toda la

toda la masa de agua del sistema.

masa de agua.

• Cámara seca

El ozono llega desde el edificio de

La cámara seca está construida en

generación mediante una tubería de

hormigón armado de dimensiones

Dentro de la cámara seca se produ-

acero inoxidable de 50mm de diáme-

9,8 x 5 x 7 metros de altura con mu-

ce la inyección de ozono directamente

tro. A la llegada a la cámara del mez-

ros de 50cm de anchura y cubierta

en el flujo de agua de entrada a planta.

clador estático, se dividirá de nuevo

invertida.

Esta cámara alberga el mezclador es-

en tres líneas de 25 mm de diámetro.

tático (5m de longitud) que queda in-

Estas líneas son las que forman el cir-

sertado en la conducción de DN1600

cuito secundario (predispersión). El

de entrada a la planta.

ozono se inyecta en el circuito me-

El mezclador estático posee dos

diante un inyector venturi.

sistemas de mezcla. El circuito secun-

Las líneas secundarias, con la pre-

dario de predispersión está optimiza-

mezcla de ozono, se inyectan en el

• Cámara de contacto La cámara de contacto garantiza el tiempo de mezcla del ozono con el agua.

La entrada del flujo de agua a la cámara se realiza mediante un codo de 90 grados lo que asegura una presión hidráulica de 0,5 bares necesaria para el funcionamiento del mezclador estático.

La salida del agua de la cámara se realiza a través de un vertedero que genera un pequeño salto, y cuya función es eliminar el ozono residual del agua.

La cámara es estanca y posee una válvula de compensación que equilibra la presión de la cámara con el exterior.

El ozono residual ambiental que queda en la cámara se elimina mediante un destructor de ozono situado en la cu-

Diagrama de funcionamiento del mezclador estático

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

bierta de la cámara.

RETEMA

47

IMPLANTACIÓN DEL TRATAMIENTO DE OZONO EN LA POTABILIZADORA DE L’AMPOLLA (TARRAGONA)

filtros de carbono de la línea de tratamiento de la planta. Este tratamiento a la vez que mejorará la calidad del agua será beneficioso para la vida útil de carbón activo de los filtros.

Los elementos que componen este tratamiento son: Edificio de generación de ozono Se trata de un edificio con las mismas características tanto geométricas como de ejecución que el edificio descrito en la generación de la Preozonización. La única diferencia estriba en el tamaño de los generadores que son mayores debido a que la dosificación Interior del mezclador estático

en la POST de es 1ppm y no de 0,5 ppm como en la preozonización.

Para la generación de ozono se

La estructura del elemento es de

Al tratarse de un depósito se ha limi-

transporta oxígeno desde la zona de la

hormigón armado con solera de 0,7 m

tado el ancho de fisuración a 0,1 mm

PRE a esta instalación mediante una lí-

de espesor muros de espesor variable

siguiendo las recomendaciones de la

nea de DN32 de acero inoxidable AISI

desde 0,7 a 0,5 metros y dimensiones

BS 8110.

316L que recorre toda la planta.

Postozonización

Cámara de contacto

interiores 12 x 5 metros por una altura variable lámina de agua entre 8,8 y 7,5 metros. La cubierta se construye con placas alveolares de 12 metros y capa de compresión de 10 cm.

La línea de ozonización intermedia

El sistema de inyección de ozono en

se sitúa entre los filtros de arena y los

la postozonización está limitado por la

Instalación de circuitos de premezcla del mezclador estático

48

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

IMPLANTACIÓN DEL TRATAMIENTO DE OZONO EN LA POTABILIZADORA DE L’AMPOLLA (TARRAGONA)

Cámara de contacto de la Preozonización

Cámaras de contacto de la Postozonización

línea piezométrica de la planta. Por es-

m3/s pero al estar aisladas nos permiti-

ta causa nos es imposible implementar

rá realizar operaciones de manteni-

un mezclador estático ya que las pérdi-

miento en una de ellas mientras seguir-

das de carga son muy elevadas. Por

nos dosificando ozono por la otra.

El funcionamiento es el siguiente: Se asegura un reparto equitativo en ambas cámaras.

tanto, se opta por un sistema de disper-

Las cámaras se pueden aislar de la

Se trata de un sistema de comparti-

sión del ozono por difusores instalados

planta y entre ellas mediante compuer-

mentos de diferentes dimensiones en

en una cámara de contacto.

tas de acero inoxidable. En total se co-

los que:

Se trata de dos cámaras independientes. La capacidad total es de 4.2

locan 4 compuertas de dimensiones 2x2 metros.

a) Tras pasar las compuertas de entrada y un vertedero se accede a la

IMPLANTACIÓN DEL TRATAMIENTO DE OZONO EN LA POTABILIZADORA DE L’AMPOLLA (TARRAGONA)

% POTENCIA GENERADORES PREO3 % POTENCIA GENERADORES POSTO3 Figura 2

Figura 1

primera cámara con difusores de ozo-

de contacto para el caudal máximo es

no anclados al fondo con estructuras

de 6 min.

Como en el caso anterior de la preozonización, las cámaras de contac-

d) Se accede mediante un vertedero

to son estancas, con un destructor

b) Tras otro vertedero se accede a la

a la cámara de salida que se conecta

de ozono en la cubierta y una válvula

segunda cámara con difusores de ozono.

con la cámara de aspiración de los fil-

de compensación de la presión por

c) Se llega a la tercera cámara o cá-

tros de carbono mediante una tubería

cámara.

de acero inoxidable AISI316L.

mara de retención en la que el tiempo

de PRFV de diámetro 1800.

La cámara de contacto se construye en hormigón armado. La solera tiene unas dimensiones de 37,5 x 24,4 metros y un espesor de 0,60 metros y los muros poseen una altura de 7,26 metros y un ancho de 0,6 metros. La cubierta se construye con placas alveolares de 12 metros y capa de compresión de 10 cm.

Al tratarse de un depósito se ha limitado el ancho de fisuración a 0,1 mm siguiendo las recomendaciones de la BS 8110.

Hipoclorito Se elimina el actual sistema de desinfección final del tratamiento mediante cloro con la construcción de una pequeña planta de almacenamiento y dosificación de hipoclorito sódico.

Se instalan dos depósitos cilíndricos de polietileno de 25.000 l cada uno. El sistema de dosificación lo forman dos bombas (1 funcionamiento +reserva) de tipo membrana para trabajar con un rango de caudales de 51 a 480l/h.

50

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

IMPLANTACIÓN DEL TRATAMIENTO DE OZONO EN LA POTABILIZADORA DE L’AMPOLLA (TARRAGONA)

Resultados en pruebas de

OBJETIVOS ALCANZADOS

puesta en marcha, energía y

al 25 % que se entregaban en la potabilizadora.

• Simplificación de operación y man-

• Disminución de riesgos sanitarios

tenimiento en la ETAP: desmantela-

por microbiología, subproductos de la

Los resultados del % Potencia de los

miento dióxido de cloro y cloro que

cloración y emergentes, por ejemplo

generadores de la preozonización a 20

presentan gran número de receptores

los THM a salida de ETAP se han

ºC se presentan en la siguiente figura 1.

de operación y mantenimiento.

mantenido < 10 μg/L (Valor Paramétri-

Con un máximo de 9.75 kW/kg O3 mejorando lo que exigía la especifica-

• Plan de autoprotección que evolucio-

co 100 μg/L) con niveles históricos an-

na a Plan de emergencia (menos ries-

teriores de niveles de 50 μg/L. Duran-

ción de proyecto (11 kW/kg O3)

gos para la salud de los trabajadores,

te esta fase se ha producido un

menos riesgos ambientales).

episodio de Metaloclor (Herbicida) en

generadores de la postzonización a 20

• Disminución de transporte de mate-

el agua cruda y a la salida de lʼETAP

ºC se presentan en la siguiente figura 2.

rias peligrosas por carretera (ADR):

era indetectable este compuesto orgá-

Con un máximo de 9.61 kW/kg O3 mejorando lo que exigía la especifica-

Eliminación de Cloro y Clorito sódico

nico emergente.

oxígeno

Los resultados del % Potencia de los

ción de proyecto (11 kW/kg O3).

Los primeros datos a caudales de 2,6 m3/s sobre rendimientos en estas

CADENA DE TRATAMIENTO CONSOLIDADA DE LA ETAP DE L’AMPOLLA

dos fases se presentan en la siguiente tabla:

Ratios

Preozonización

Postozonización

Kg O2/Kg O3

6,75

12,76

kWh/Kg O3

6,74

8,47

kWh/Kg O3 (Todos receptores)

14,28

10,41

Se obtiene mejores ratios de consumo de oxígeno en la preozonización (mezclador estático).

Los ratios de energía están consolidados en la preozonización: 6,74 kWh/Kg O3 y en la postozonización: 8,47 (proyecto 11 kWh/Kg O3).

Considerando todos los receptores eléctricos se detecta menor consumo en la postozonización: 10,41 kWh/Kg O3. El mezclador estático genera una ratio más desfavorable al disponer de unas bombas de recirculación que no son necesarias en la postozonización (contactor convencional de columna de burbujas con difusores porosos).

En las dos instalaciones se ha conseguido una riqueza de 172 gO3/Nm3 a 20 ºC de gas que era uno de los objetivos del proyecto.

I www.retema.es I

El tiempo de contacto global del ETAP, por la implantación del ozono, se ha incrementado en 17 minutos: 2 minutos en la preozonización y 15 minutos en la postozonización a 4 m3/s. Mejorando así el efecto multibarrera sobre los riesgos por falta de tiempo para la inactivación de microorganismos y degradación de compuestos químicos.

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

51

TECNOLOGÍA I SEKO

Seko SPA amplía su catálogo con bombas soplantes/vacío y bombas neumáticas DUOTEK

S

eko SPA, uno de los más im-

BOMBAS SOPLANTES/VACÍO

portantes fabricantes de bombas dosificadoras y sistemas

Las bombas soplantes SEKO de ca-

de dosificación, amplía su port-

nal lateral pueden ser usadas en pro-

folio de producto con nuevas bombas.

cesos como agitación y disolución de productos químicos en aguas (por

BOMBAS NEUMÁTICAS

ejemplo en irrigación, sustituyendo los

DUOTEK

costosos agitadores convencionales); aireación y oxidación en el tratamiento

La nueva gama de productos cuenta

de aguas, procesos de fermentación;

con rendimientos que van desde los 7 li-

turbo ventilación en secado de coches;

tros/minuto a 1000 litros/minuto y pre-

aireación en piscifactorías; transporte

siones hasta 8 bar. Materiales en: PP,

neumático, spas, piscinas y jacuzzis;

Aluminio, Acero Inoxidable 316L, POM y

torres de gasificación; industria de en-

PVDF. Distintos materiales tanto de las

vasado de frutas y verduras; o salas

membrana dosificadoras, juntas y bolas.

blancas.

Tipo ATEX Zona 1 y Zona 2.

Cualquier tipo de conexionado BSP, CLAMP, BRIDAS, NPT, etc.

Modelos para uso alimentario 316L

Estas bombas van equipadas con motores monofásicos o trifásicos, disponibles en 1 etapa o 2 etapas.

El rango de potencia va desde

nal, SEKO Spa, informa que han obtenido la certificación UNE 149101 para

electropulido con rugosidades de 2,7 o

0.09kW a 29kW.

equipos de tratamientos de agua.

0,4 μm.

Cuantan con un caudal de hasta 2500 m 3 /h y presión de hasta 650

mativa que define los requerimientos

mbar con vacíos de hasta -500mbar.

técnicos que se exigen a los equipos

Además, entre los accesorios de montaje se pueden suministrar kits de regulación de aire, válvulas automáticas de dosificación, contadores de ciclos, amortiguadores de pulsaciones.

Todas las soplantes pueden trabajar como soplantes o bombas de vacío.

El dispositivo se monta directamente sobre el eje del motor, y todas las pie-

La UNE 149101 se trata de una nor-

de acondicionamiento de agua para consumo humano dentro de edificios, ya sean instalaciones privadas o públicas con o sin actividad comercial.

zas están equilibradas dinámicamente

Tras exhaustivos ensayos realizados

para asegurar la ausencia absoluta de

por Laboratorio Dr. Olives Rodes, to-

vibración.

dos los equipos de medida y control,

Su construcción en aluminio fundido

serie KPS, se ha comprobado que no

aseguran una máxima robustez y facili-

se ven alteradas las propiedades del

dad de manejo.

agua de acuerdo con la legislación vigente, obteniendo así el certificado

CERTIFICACIÓN UNE 149101

UNE 149101.

PARA EQUIPOS DE TRATAMIENTO DE AGUA

SEKO Seko Iberica, filial de la multinacio-

52

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

www.seko-group.com

I www.retema.es I

APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE HIDROCICLONADO PARA LIMPIEZA DE DIGESTORES ANAEROBIOS

Aplicación de técnicas de hidrociclonado para limpieza de digestores anaerobios López-Castellanos, J., Bayo, J. Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT) I www.upct.es

L

a gestión adecuada de una es-

en el fondo de los digestores anaero-

de ellos incluye el uso de una escotilla

tación depuradora de aguas re-

bios, lo que disminuye su volumen útil

de servicio para vaciar el digestor anae-

siduales (EDAR) pasa por el

y, por tanto, su rendimiento. Estos he-

robio por medio de una bomba de fan-

adecuado tratamiento y poste-

chos producen un aumento en los cos-

gos, por donde se introduce una tube-

rior gestión de los fangos generados

tes de mantenimiento, por lo que se

ría, con la necesidad adicional de una

como subproducto final del proceso. En

plantea la necesidad de encontrar un

boca de inspección para que los traba-

las plantas que incorporan procesos de

sistema eficaz para limpieza de impu-

jadores cualificados entren en el tanque

digestión anaerobia, ésta tiene una alta

rezas no biodegradables.

para la limpieza final. El digestato bom-

eficiencia energética y de estabiliza-

El intervalo de limpieza más frecuen-

beado se transfiere a un camión con la

ción de la materia orgánica. Sin embar-

te de los digestores anaerobios es de

ayuda de una cargadora articulada y fi-

go, el proceso presenta problemas de

tres a cinco años, aproximadamente y,

nalmente se deposita en un vertedero o

operación graves debido a la acumula-

de forma común, los procedimientos de

se utiliza como fertilizante orgánico en

ción por decantación de material inerte

limpieza más empleados son dos. Uno

el sector agrícola. Para el segundo sis-

54

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE HIDROCICLONADO PARA LIMPIEZA DE DIGESTORES ANAEROBIOS

tema de limpieza, se introduce una topadora o buldócer en el interior del digestor anaerobio por medio de una grúa, a través de una apertura de unos 2x2 m hecha en su pared. La duración de la etapa de limpieza es de un mes para el primer sistema y de dos meses para el segundo, ya que se necesitan unos 28 días para que el hormigón fragüe.

Esto significa que ambos procesos requieren de tiempo e incluyen una serie de operaciones adicionales, como son la interrupción del calentamiento de los fangos, la distribución de la alimentación a otros digestores anaerobios, si los hay, la verificación del grado de terminación de la etapa de metanogénesis, la inerti-

Teóricamente, la limpieza de un di-

del proceso de digestión. Esta fase

zación por lavado con nitrógeno y ven-

gestor anaerobio que ha sufrido una

consistió en un análisis estadístico ba-

tilación a la atmósfera, entre otras,

considerable acumulación de material

sado en la comparación de dos trata-

además de suponer un riesgo para los

inerte en su interior debería suponer

mientos, el rendimiento del proceso

trabajadores por acumulación de gases

un incremento en las tasas de elimina-

antes y después de la limpieza, medi-

combustibles y nocivos, así como por

ción de materia orgánica y de produc-

do en términos de producción y com-

agotamiento de oxígeno en su interior.

ción de biogás, y posiblemente tam-

posición de biogás y de reducción de

Así, el presente estudio tiene como

bién de la proporción de metano en el

materia volátil, ambos en función de

objetivo principal el estudio del uso de la

mismo. La limpieza de un digestor es

los kg de sólidos volátiles (SV) alimen-

tecnología de hidrociclonado para la lim-

por otra parte costosa, no solo por el

tados. Al comparar los datos antes y

pieza en continuo de las fracciones or-

propio proceso de limpieza en sí, sino

después de estas operaciones, se

gánicas inertes e inorgánicas de los di-

también por la necesidad de detener

analizó el grado en que la limpieza

gestores anaerobios, con menor uso de

la producción durante el periodo de

afectaba, de forma estadísticamente

energía y costes de mantenimiento que

limpieza.

significativa, al rendimiento del proce-

otras tecnologías de separación, como son la filtración o la centrifugación.

MATERIALES Y MÉTODOS Experiencias previas Previo a la experiacia piloto con planta de hidrociclonado, se realizaron

Se planteó un trabajo de evaluación

so de digestión.

de la eficiencia de los métodos de lim-

2. Con la información obtenida en la

pieza de tres digestores anaerobios de

fase anterior, se cuantificó la posible

la Región de Murcia (Los Regajos-Al-

variación de costes debida al proceso

cantarilla, La Hoya-Lorca y Murcia-Es-

de limpieza, para poder determinar la

te) en donde se llevaron a cabo opera-

frecuencia de realización de limpiezas

ciones de limpieza y por tanto se tenía

a partir de la cual las mismas resultan

información histórica. Este trabajo ini-

efectivas en términos de costes.

cial se realizó en dos fases:

El estudio consistió fundamental-

una serie de trabajos sobre limpieza de

1. Recogida y análisis estadístico de

mente en un análisis estadístico basa-

digestores anaerobios en depuradoras

los datos históricos de proceso en di-

do en la comparación de las dos situa-

de la Región de Murcia, que justificaron

gestores anaerobios en los que se han

ciones (antes y después de la lipieza),

la aplicación de técnicas de hidrociclo-

realizado operaciones de limpieza, a

mediante el método de Análisis de la

nado a escala real, primero en la EDAR

fin de determinar si dichas acciones

Los Regajos (Alcantarilla) y luego en la

tienen una influencia estadísticamente

Varianza (ANOVA). Para ello se utiliza el programa MINITAB® (Salford Sys-

EDAR Murcia-Este.

significativa en el rendimiento global

tems, San Diego, CA, USA).

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

55

APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE HIDROCICLONADO PARA LIMPIEZA DE DIGESTORES ANAEROBIOS

Figura 2. Esquema del funcionamiento del proceso completo de hidrociclonado del digestato procedente del digestor anaerobio (elaboración propia)

Figura 1. Vista de la planta de hidrociclonado en la EDAR Murcia-Este (elaboración propia)

Planta de Hidrociclonado

Como elemento impulsor del influen-

hannesburgo”. La homogeneización de

te, se utilizó una bomba centrífuga con

la mezcla en el interior de los digesto-

variador de frecuencia y potencia insta-

res, se realiza mediante agitación por

lada de 15 kW. El caudal de entrada fue de 20,70 m 3 /h y el de salida de

lanzas de gas comprimido en un compresor rotativo por digestor.

17,00 m3/h. El diámetro de corte de salida fue de 20 μm, con una tasa de re-

Toma de muestras,

chazo de gruesos de 15,60 kg/h y de

funcionamiento y análisis

rechazo de finos de 22,03 kg/h.

de sólidos

Para el hidrociclonado del residuo de

Otros componentes importantes de

los digestores anaerobios, también lla-

esta planta son los escurridores vi-

Se tomaron un total de 33 muestras

mado digestato, se empleó una planta

brantes EV-23/II R, con dos moto vi-

del material inerte o digestato del diges-

de hidrociclón compacta, modelo MLE

bradores de 3,2 kW de potencia total,

tor anaerobio. La muestra se hacía pa-

2/100-6/50-50.15-23/II R (AMP Avan-

de alta frecuencia y baja amplitud, ins-

sar, primero, por un tamiz de luz de ma-

ced Mineral Processing, S.L., España),

talados generalmente con indicación

lla de 1 mm;el rechazo de este proceso,

tal y como aparece en la Figura 1. Esta

ascendente (0-5º). Por efecto de la vi-

denominado rechazo de gruesos [C], se

planta se alimentó con la corriente de

bración, las partículas sólidas conteni-

almacenaba en un contenedor (de

entrada de undigestor de la EDAR Mur-

das en el producto de alimentación

gruesos), para su posterior estudio. Las

cia-Este, y consta de un conjunto de

avanzan hacia el extremo de salida,

partículas que atravesaban el tamiz pa-

tres elementos principales, que son el

mientras que el agua se filtra a través

saban a una recirculación y posterior-

grupo de bombeo, los hidrociclones y

del propio material de alimentación y

mente al sistema de hidrociclones. El

un escurridor vibrante. Se incluyen 8

de la rejilla del fondo. El material avan-

conjunto del proceso queda reflejado

hidrociclones en paralelo, de los si-

za lentamente, formando una capa y

en la Figura 2.

guientes tipos:

saliendo finamente por el extremo

La entrada del contenido del depósito

opuesto al de alimentación con una

de recirculación a los hidrociclones se di-

• Dos hidrociclones PP010042 mod. I,

humedad que oscila entre 8 y 25%, se-

vidía, en estos, en una doble corriente:

revestidos de poliuretano, exterior e in-

gún la naturaleza y la granulometría

una descendente, conocida como un-

teriormente. El diámetro principal es de

del producto de alimentación.

derflow [U], creada en la pared interior

La EDAR Murcia-Este está proyecta-

del hidrociclón y que contenía los sólidos de diámetro superior a 20 μm, el punto

• Seis hidrociclones PP005050 mod. I,

da para un caudal de diseño de 100.000 m3/día y unas cargas contaminantes en

también revestidos de poliuretano tanto

temporada alta de 588 mg/l de DBO5 y

planta piloto. La otra corriente, ascen-

exterior como interiormente. El diáme-

548 mg/l de sólidos en suspensión. El

dente, se denomina overflow [O], y

tro principal es de 5 cm, y tienen un se-

proceso de tratamiento biológico exis-

transportaba las partículas de diámetro

miángulo de cono de 5º.

tente es del tipo A2/O modificado o “Jo-

inferior a 20 μm. El overflow o fango hi-

10 cm, con un semiángulo del cono de 4º y dos cuerpos cilíndricos.

56

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

de corte al que estaba configurada la

I www.retema.es I

APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE HIDROCICLONADO PARA LIMPIEZA DE DIGESTORES ANAEROBIOS

drociclonado, se retiraba por la parte superior o rebose de los ciclones (vortex), regresando al digestor libre de partículas mayores a 20 μm. Se instaló un tamiz de finos, con luz de malla de 0,5 mm, tras el proceso de hidrociclonado (underflow).

El material rechazado en este último proceso, denominado rechazo de finos [F], se almacenaba y posteriormente era retirado en un contenedor (de finos), de unos 5m3 de capacidad, al igual que ocurría con los gruesos. En cambio, las partículas de diámetro inferior a esa luz de malla pasaban a formar parte de la recirculación, donde se concentraba el digestato en sólidos. De esta forma, el material de salida era devuelto al digestor anaerobio (recirculación [R]) sin el volumen de material retirado en la planta de hidrociclonado, favoreciendo su limpieza de forma continua.

La planta piloto fue, por tanto, muestreada en seis puntos diferentes, tal y como se describe a continuación: 1. Influente [I]: Digestato de entrada a la planta piloto procedente del digestor.

2. Recirculación [R]: Fango procedente del depósito de recirculación, constituido por el tamizado de gruesos (∅1 mm) y finos (∅0,5 mm) 3. Underflow [U]: Fango con sólidos de tamaño ∅20 μm 4. Overflow [O]: Fango con sólidos de tamaño ∅20 μm y que regresa al digestor.

5. Gruesos [C]: Rechazo del tamiz de gruesos de luz de malla de 1 mm, procedente de la entrada directa del digestato a la planta piloto 6. Finos [F]: Rechazo del tamiz de finos de luz de malla de 0,5 mm, procedente del underflow.

Análisis físico (gravimetría) En primer lugar, se procedió a la determinación de sólidos totales o materia seca de la muestra, mediante análisis gravimétrico tras haber sido secada en

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

57

APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE HIDROCICLONADO PARA LIMPIEZA DE DIGESTORES ANAEROBIOS

estufa a 105 ºC, hasta peso constante y

en atmósfera oxidante de los productos

μg. Se utilizó una bandeja de alúmina

calcinación posterior a 550 ºC para cal-

de descomposición procedentes de

de 70 μl de capacidad sin tapa para la

cular los sólidos totales fijos o ceniza y,

muestras del influente [I], underflow

deposición de la muestra, y un detector

por diferencia de pesada, los sólidos to-

[U], gruesos [C] y finos [F].

de masas cuadrupolo BalzersThermos-

tales volátiles omateria orgánica, de ca-

Una vez secadas las muestras en

tar QMS 300M3 (PfeifferVacuum, Asslar,

da una de las muestras (APHA, 2012).

estufa, se molieron en un molino de cu-

Alemania), con rango de barrido de 1 a

Para todos estos análisis se utilizaron

chillas de laboratorio y se tamizaron a

300 uma, de 0,2 s/uma.

crisoles de cerámica (Haldenwanger

través de una malla No.10 (Sigma-Al-

MTC, Spandau, Alemania), balanza

drich, Saint Louis, MO, EE.UU.), para

Espectrofotometría infrarroja

analítica (Ohaus Discovery Europe, Nä-

obtener partículas de 2 mm de tamaño.

por transformada de Fourier

nikon, Suiza), desecador (Duran-Schott

Se trabajó siempre con entre 9 y 10 mg

(FTIR)

Glas, Mainz, Alemania) y horno mufla

de muestra, que se procesaba en ana-

(Hobersal, Barcelona, España).

lizador termogravimétrico TGA/DSC

Utilizada para medir la evolución de

1HT (Mettler-Toledo GmbH, Schwer-

los distintos compuestos orgánicos y

zenbach, Suiza).

sus grupos funcionales, los espectros

Análisis Instrumental Análisis Termogravimétrico

Las curvas TGA fueron corregidas

se adquirieron con un dispositivo FTIR

con un blanco, y la temperatura del pro-

Fourier Termo Nicolet 5700 (Termo Ni-

grama utilizada para estudiar la des-

coletAnalytical Instruments, Madison,

Se utilizó un sistema de análisis ter-

composición térmica varió entre 30ºC a

WI, EE.UU.), con detector de sulfato de

mogravimétrico (TGA) acoplado a un

1075ºC, con una rampa de calentamien-

triglicinadeuterado (DTGS) y óptica

detector de espectrometría de masas

to de 30 K/min, un segmento isotérmico

KBr. Los espectros recogidos fueron un

(MS) para estudiar la evolución térmica

de 30 min a 1075ºC y resolución de 0,1

promedio de 20 scans con una resolución de 16 cm-1 en el intervalo de 400 y 4000 cm-1. El sistema óptico utiliza el principio del interferómetro de Michelson de barrido continuo, que dispone de una bancada óptica monobloque construida con fundición de aleación de aluminio bajo presión, lo que le confiere una estabilidad excepcional, característica imprescindible en un sistema IRTF de altas prestaciones (SAIT, UPCT). Posteriormente, los espectros eran evaluados y manipulados mediante el software OMNIC. Espectrofotometría de fluorescencia de rayos X de dispersión de longitud de onda (WDXRF).

Permite conocer la composición elemental de cada una de las muestras mediante la detección de la radiación X emitida por átomos excitados. Los fotones fluorescentes son característicos de cada elemento en cuestión y su intensidad determina la concentración de dicho elemento en la muestra analizada (SAIT, UPCT).

58

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE HIDROCICLONADO PARA LIMPIEZA DE DIGESTORES ANAEROBIOS

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Las muestras secas y pretrituradas a

2theta entre 3º y 70º, con amplitud de

mano en mortero de ágata, se molieron

paso de 0,05º, 1 s por paso, a una velo-

hasta obtener un polvo fino, usando un

cidad de rotación de 30 rpm. Los patro-

Evolución de los sólidos en las

molino de anillos Herzog HSM 100H

nes de difracción se evaluaron con el

distintas fracciones.

(Herzog Maschinenfabrik, Osnabrück,

software DIFFRACplus y la base de

Alemania). Para cada análisis de

datos de archivos de difracción de pol-

La Tabla 1 muestra los valores me-

muestras del [I], [U], [C] y [F] se prepa-

vo PDF2 del International Centre Dif-

dios de evolución de concentración de

raba una pastilla de 5 g de polvo pren-

fraction Data (ICDD, 2000).

sólidos en las distintas fases del hidro-

sado sin aditivos, y que se analizaba

ciclón; es decir, influente [I], recircula-

utilizando un espectrofotómetro comer-

Análisis estadístico de los da-

ción [R], rechazo de gruesos [C], re-

cial S4 Pioneer WDXRF (Bruker AXS

tos experimentales

chazo de finos [F], underflow [U] y

GmbH, Berlín, Alemania), equipado

overflow [O], tanto para sólidos totales

con tubo de rayos X de ventana frontal

El tratamiento estadístico de los da-

(TS), sólidos fijos (FS) y sólidos voláti-

y ánodo de rodio, cinco cristales anali-

tos se realizó con el software estadísti-

les (VS). El análisis de correlación bi-

zadores (LiF200, LiF220, Ge, PET y

co SPSS (StatisticPackagefor Social

variada de Pearson mostró que existía

XS-55), detector de centelleo para ele-

Science) 22.0. El coeficiente de corre-

un patrón de comportamiento similar y

mentos pesados y contador proporcio-

lación de Pearson (r) se calculó entre

estadísticamente significativo para los

nal sellado para la detección de ele-

diferentes parámetros, con el fin de de-

tres tipos de sólidos en el influente, o

mentos ligeros.El espectro registrado

terminar la medida en que los valores

entrada al hidrociclón, y el overflow, o

se evaluó mediante el método de pará-

de ambos parámetros estaban lineal-

salida.

metros fundamentales utilizando el

mente correlacionados. Además, se

Este resultado implica que el patrón

software SPECTRAplus EVA 1.7 (Bru-

utilizaron las medias marginales esti-

de comportamiento de los sólidos tota-

ker AXS GmbH, Berlín, Alemania) vin-

madas para medidas repetidas en mo-

les, fijos y volátiles en su paso por el

culado al equipo.

delo lineal general (MLG), contrastán-

proceso de hidrociclonado fue similar,

dose hipótesis nulas sobre efectos en

sin que se produjera una alteración de

Difracción de rayos X de polvo

factores intra-sujetos, como fue el caso

la composición global del digestato o

(XRD)

de las estaciones del año y los factores

residuo procedente del digestor anae-

de concentración de los diferentes ti-

robio estudiado. La fracción [C] está in-

Para examinar sólidos cristalinos, in-

pos de sólidos. El rendimiento del ajus-

crementada en sólidos volátiles con

cluyendo materiales cerámicos, metales,

te del análisis de varianza se estudió

respecto a [I], lo que la hace potencial-

minerales y compuestos orgánicos, se

mediante la distribución de probabili-

mente biodegradable y, por tanto, aún

identificaron las fases minerales de los

dad F de Snedecor.

aprovechable como enmienda de sue-

cuatro tipos de muestras, empleando para ello un dispositivo Bruker D8 Advance (Bruker AXS GmbH, Berlín, Alemania),

Tabla 1.Concentración de sólidos (mg/g) en las seis secciones del sistema de hidrociclonado (elaboración propia)

con tubo cerámico de emisión de rayos

Influente [I]

X tipo KFL-Cu-2K, de 2,2 kW y ánodo de Cu. La tensión aplicada fue de 40 kV, de entre los 20 a 60 kV que es capaz de utilizar el dispositivo, una corriente de 30

Sólidos totales (ST)

Recirculación [R]

Rechazo gruesos [C]

Rechazo finos [F]

Underflow [U]

Overflow [O]

Mínimo

21,83

13,07

148,38

196,82

38,46

10,34

Máximo

75,89

143,64

316,85

551,11

376,97

52,36

Media

36,88

53,43

233,63

324,07

176,87

33,33

mA de intensidad y un detector unidi-

DS

9,56

24,55

30,39

98,13

114,93

6,79

mensional con ventana de 3º. La óptica

Mínimo

7,80

5,17

8,67

49,72

15,06

3,79

Máximo

48,75

112,28

63,18

467,65

349,59

24,58

Media

15,47

32,97

39,87

200,88

147,80

13,43

DS

6,84

21,08

8,38

111,93

113,19

3,57

primaria consistió en una rendija motorizada o soller de 2º, una ranura de incidencia de 1 mm y una rendija fija antidis-

Sólidos fijos (SF)

persiva. La óptica secundaria incluía una rendija antidispersiva para el monocromador secundario, un filtro de Ni y una rendija soller de 2º (SAIT, UPCT).

Las muestras fueron escaneadas en

I www.retema.es I

Sólidos volátiles (SV)

Mínimo

12,47

7,90

125,89

47,16

18,65

6,55

Máximo

31,55

42,06

256,86

238,45

58,06

27,78

Media

21,42

20,46

193,77

123,19

29,07

19,96

DS

9,91

5,53

25,71

32,04

6,98

3,55

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

59

APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE HIDROCICLONADO PARA LIMPIEZA DE DIGESTORES ANAEROBIOS

los en vez de ser directamente

de depuración en materiales de

descartada a vertedero.

construcción ha sido una propuesta realizada por diferentes autores.

Existe una correlación positiva y estadísticamente significativa para

Además, la presencia de sólidos

los tres tipos de sólidos en cuanto

cristalinos se analizó mediante di-

a sus factores de concentración

fracción de rayos X (XRD) en las

[U/I] con el tiempo, lo que indica

cuatro fracciones [I], [C], [F] y [U].

una mejora en la eficiencia de se-

En todas ellas, se observa la pre-

paración con el tiempo de funcio-

sencia de las fases principales co-

namiento de la planta de hidroci-

rrespondientes a minerales silicata-

clonado, así como la selectividad

dos; es decir, cuarzo y moscovita,

del conjunto del hidrociclón para

junto con carbonatos como la calci-

separar, de forma activa y eficien-

ta y la dolomita, el palmitato de cal-

te, la materia inorgánica más pe-

cio hidratado y la estruvita. El cuar-

sada de la materia más suscepti-

zo aumentó en el proceso de

ble de sufrir biodegradación.

hidrociclonado, pasando de representar el 15,7% en [I] al 42,5% en

Análisis termogravimétri-

[U] y el 54,5% en [F], desaparecien-

co(TG) y de FTIR

do casi por completo en [C] (2,5%), El hecho de que el fósforo y el

En todas las curvas TG se ob-

magnesio aparezcan sobre todo en

servó una primera pérdida de ma-

[F] (4,67% y 3,51%, respectiva-

sa, comprendida en un rango de

mente) y en [U] (4,60% y 3,43%,

temperaturas de entre 38ºC y

respectivamente), revelan median-

150ºC, correspondiente a la desa-

te análisis XRD, la presencia de es-

parición del agua de adsorción y a los

ba comprendida entre los 600ºC y

truvita (fosfato de amonio y magnesio

compuestos volátiles ligeros. Los cua-

790ºC, con una pequeña pérdida de

hexahidratado: MgNH4PO4·6H2O) en

tro tipos de muestras diferentes mos-

peso debida, fundamentalmente, a

ambas fracciones, lo que indicaría su

traron un comportamiento similar en

compuestos inorgánicos y cifrada en

formación tras pasar por el hidrociclón.

cuanto al patrón de degradación en es-

un 2,97% para [I], 15,76% para [F],

ta primera etapa, con un porcentaje

2,30% para [C] y 7,54% para [U].

La deposición de estruvita es un hecho común en la explotación de plan-

medio de pérdida de peso del 4 + 1%,

La última etapa de las curvas corres-

tas de tratamiento de aguas residua-

siendo el valor más elevado para la

ponde a temperaturas comprendidas

les, especialmente en digestores

fracción [F], del 5,45%.

entre 790ºC y 1080ºC, en las que se ob-

anaerobios, que puede llevar a proble-

La segunda etapa fue la de mayor

serva ya muy poca pérdida de peso, sin

mas operativos que reduzcan la efica-

porcentaje de pérdida de masa, excep-

picos significativos en la primera deriva-

cia y eficiencia del tratamiento. Sin

to para [F], y siempre se situó en un

da (curvas DTG) excepto para [I], con

embargo, la estruvita tiene un valor co-

rango de temperaturas comprendido

una disminución del 4,37% del peso.

mercial añadido como fertilizante agrícola, respetuoso con el medio ambien-

entre 150ºC y 600ºC. La fracción de sólidos que experimentó una mayor pér-

Análisis de fluorescencia

te, y que puede hacerlo más atractivo

dida de peso en esta segunda etapa

(WDXRF) y de difracción de

que otros fertilizantes comerciales por

correspondió a [C] (77,51%), seguido

rayos X (XRD)

la presencia adicional de magnesio en su composición. Por lo tanto, la forma-

de [I] (52,04%), [U] (37,91%) y [F] (15,30%). Sin embargo, la fracción [F]

El constituyente principal encontrado

ción controlada de estruvita en depura-

dio el mayor valor en porcentaje de ce-

en las cuatro fracciones fue el calcio, se-

doras no sólo presenta una oportuni-

nizas (63,44%) o materia inorgánica, lo

guido del silicio, fósforo y magnesio. Es-

dad para recuperar los nutrientes, sino

que la hace especialmente útil como

ta composición hace de [F] un material

que también evita problemas adiciona-

coadyuvante en productos para la

especialmente útil para su reutilización

les de eutrofización de las aguas y de

construcción o cerámicos.

en construcción, como ya se ha comen-

agotamiento de minerales de fósforo,

tado con anterioridad. El uso de fangos

un recurso no renovable que en la ac-

La tercera etapa de la curva TG esta-

60

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE HIDROCICLONADO PARA LIMPIEZA DE DIGESTORES ANAEROBIOS

tualidad supone la mayor fuente de obtención de este elemento.

El análisis de fluorescencia de rayos

condiciones, características y diseño

X demostró una concentración en me-

de la planta, existente o en proyecto).

tales pesados de las muestras a su pa-

Así, considerando una limpieza nece-

Presencia de metales pesados

so por la planta de hidrociclonado, no

saria cada 10 años y realizada mediante

en cada una de las fracciones

excediendo los valores máximos per-

métodos tradicionales (succión o pala

mitidos en la Directiva Europea para su

cargadora), de un digestor tipo como el

aplicación al suelo.

de la EDAR Murcia-Este se retiran un

En referencia al análisis de metales

promedio de 1.700 toneladas de resi-

pesados, la fracción [F] presentó una concentración del 2% en peso de me-

Análisis de viabilidad

duos. Esto, como ya se ha indicado, su-

tales pesados con respecto [I] (1% en

técnico-económica de la planta

pone detener el proceso de digestión du-

peso) y [U] (1% en peso), siendo la

de hidrociclonado

rante un intervalo de tiempo de uno a tres meses según el método usado y tiene un

fracción [C] la que menos metales con-

coste aproximado de unos 70.000 €.

tenía. Este resultado demuestra que el

El coste total de la planta ascendió a

hidrociclonado ocasiona una concen-

36.549 € según valoración de AMP

En el caso de la planta de hidrociclo-

tración de metales pesados en partícu-

Avanced Mineral Processing para el

nado, se ha considerado para el cálcu-

las finas. En nuestro caso, se ha visto

año 2012 y tras las experiencias. El

lo de sus costes (inversión + explota-

una eliminación especial en cromo en

montaje no supuso un coste extra, ya

ción) el periodo indicado de 10 años y

la fracción de rechazo de finos [F], que

que éste se realizó por personal de la

para retirar la misma cantidad de resi-

supone un incremento del 500% res-

EDAR (en otros caso sería un valor

duo, ya que la velocidad de acumula-

pecto del influente [I].

más a añadir, y estaría definido por las

ción de residuo en los digestores es

APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE HIDROCICLONADO PARA LIMPIEZA DE DIGESTORES ANAEROBIOS

CONCLUSIONES

más o menos constante. Teniendo en cuenta que se retira un promedio de 39,3 kg/h de residuo, se ha determina-

Este trabajo presenta el uso de técni-

do que la planta tendría que trabajar 12

cas de hidrociclonado como dispositivo

horas diarias para que no se acumula-

para la limpieza de digestores anaero-

se material inerte en el fondo de un di-

bios en una EDAR. El sistema de hidro-

gestor como el del objeto de estudio.

ciclones mostró una capacidad de sepa-

Considerando que el coste que supon-

ración en función del tiempo para todos

dría la retirada de residuo y de la ener-

los tipos de sólidos, mejorando el rendi-

gía consumida a lo largo de 10 años de

miento del hidrociclón con el tiempo. La

funcionamiento, limpiar un digestor me-

fracción de rechazo de gruesos [C], re-

diante una planta basada en éstas téc-

cuperada antes del hidrociclonado, de-

nicas alcanzaría un coste de 98.112

mostraba contener una gran cantidad

€.En estos cálculos no incluyen mano

de materia orgánica, principalmente en

de obra directa asociada a la planta de

forma de estearato de calcio, y estaba

hidrociclonado, puesto que puede ser

desprovista de todos los metales pesa-

operada por el personal propio de la

dos, lo que lo hace adecuada como en-

EDAR, integrándose perfectamente en

mienda del suelo. A su vez, la fracción

hace más innovador y competitivo.

las tareas de control y mantenimiento

de rechazo de finos [F] aumenta en ma-

Nuestro interés y propuesta son los de

rutinarias de la misma.

teria inorgánica, principalmente en for-

incluir el hidrociclonado como un ele-

Si en el análisis económico tenemos

ma de cuarzo, por lo que podría ser utili-

mento o fase más en una EDAR, ase-

en cuenta, además, el coste de amorti-

zada como material de construcción o

gurando una limpieza efectiva y segura

zación, el de mantenimiento del equipo

cerámico, y estruvita, un problema ope-

de los digestores anaerobios.

de hidrociclonado y el que supone tener

racional reconocido en plantas de trata-

un digestor parado durante su limpieza,

miento de aguas residuales que podría

existe una diferencia económica entre

ser usado como fertilizante inorgánico.

AGRADECIMIENTOS

los dos métodos de unos 5.500 €, supe-

A pesar de los costes adicionales

Los autores desean expresar su agra-

rior con el uso de la planta de hidrociclo-

asociados con el uso de esta tecnología

decimiento al Servicio de Apoyo a la In-

nado. A pesar de este sobrecoste, la

en comparación con los métodos clási-

vestigación Tecnológica (SAIT de la Uni-

aplicación de las técnicas de hidrociclo-

cos, bastante limitados considerando

versidad Politécnica de Cartagena

nado resultan interesantes debido a que

una planificación económica a medio y

(UPCT), a la Entidad de Saneamiento y

se evita, por una parte, la parada de un

largo plazo, se garantiza un proceso de

Depuración de la Región de Murcia (ESA-

proceso tan complejo como es la diges-

limpieza continua, evitando detener el

MUR), Centro Tecnológico de la Energía

tión anaerobia y, por otra, la reducción

proceso de digestión y los riesgos labo-

y Medio Ambiente de la Región de Murcia

de riesgos laborales e industriales.

rales e industriales asociados, lo que lo

(CETENMA) y a las empresas Aguas de Murcia, Hidrogea, Aguas de Lorca y AMP Avanced Mineral Processing.

Tabla 2. Coste de tratamiento de un digestor tipo EDAR Murcia-Este con técnicas de hidrociclonado (elaboración propia) MEDIANTE PLANTA PILOTO HIDROCICLÓN (10 años)

López-Castellanos García, J., 2017. “He-

Coste Total (retirada residuo + energía)

98.112

Coste Total

Coste de amortización (Vida útil planta = 30 años; Coste Planta = 36.549 €)

12.183

42.120

Coste anual para el mantenimiento del equipo

Coste extra por estar parado el digestor a limpiar (*)

7.310

TOTAL

117.605 €

TOTAL

112.120 €

70.000

RETEMA

rramientas para la optimización en la eficiencia de explotación de una EDR urbana: aplicación de técnicas quimiométricas a datos de depuración e hidrociclonado para la limpieza de digestores anaerobios. Tesis

(*)Teniendo en cuenta los gastos (↑ polielectrolito y cloruro férrico, ↑ funcionamiento centrífugas y ↑ fango a gestionar) y los beneficios (ahorro consumo de equipos los de bombeo de la digestión, recirculación y bombeo de agua a calderas)

62

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

MEDIANTE MÉTODO TRADICIONAL (2meses)

Septiembre/Octubre 2017

Doctoral (Programa Medio Ambiente y Minería Sostenible) de la Universidad Politécnica de Cartagena. Directores: Bayo Bernal, F.J. y Faz Cano, A.

I www.retema.es I

REPORTAJE

Ampliación y remodelación de la depuradora de Estepona Pedro Muñoz Luque Jefe del Servicio de Depuración Acosol I www.acosol.es

INTRODUCCIÓN

1986, para una población estimada de 185.000 habitantes.

Mediante Resolución de la Dirección Gerencia de la Agencia Andaluza del

En el año 1971 se inició la redacción

La Empresa Pública Acosol, S.A., en-

Agua de 15 de diciembre de 2009, se

del Plan de Saneamiento Integral por

tidad 100% perteneciente a la Manco-

adjudicó definitivamente el contrato de

parte de la Confederación Hidrográfica

munidad y encargada de la explotación

elaboración de proyecto y ejecución de

del Sur, y en Marzo de 1972 fue aproba-

de la depuradora, solicitó al Ministerio

la obra a la UTE EDAR de Estepona

do técnicamente por el entonces Minis-

de Medio Ambiente la autorización para

formada por Construcciones SANDO,

terio de Obras Públicas, y posteriormen-

la redacción del anteproyecto de las

S.A. y DYTRAS, S.A.

te desarrollado por el propio Ministerio y

obras de Ampliación y Remodelación

Por resolución de 18 de octubre de

la Dirección General de Obras Hidráuli-

de la Estación Depuradora de Aguas

2013, la Dirección General de Infraes-

cas de la Junta de Andalucía.

Residuales de Estepona, del Plan del

tructuras y Explotación del Agua, auto-

El R.D. 2309/1981 regula la ejecución

saneamiento Integral de la Costa del

riza la cesión del contrato correspon-

de las obras del Saneamiento Integral

Sol, siendo otorgada en Resolución de

diente al Proyecto de Obras de la

de la Costa del Sol Occidental de Mála-

la Dirección General de Obras Hidráuli-

Ampliación y Remodelación de la

ga y establece la transferencia a la Man-

cas y Calidad de las aguas

EDAR de Estepona (Málaga), de

comunidad de Municipios de la Costa

El Anteproyecto para la Ampliación y

acuerdo a la propuesta realizada por

del Sol Occidental de Málaga la gestión

Remodelación de la EDAR de Estepo-

los representantes de la UTE adjudica-

y explotación del saneamiento Integral

na (Málaga), redactado por Acosol,

taria formada por Construcciones SAN-

La Depuradora de Aguas Residua-

S.A. en el año 2005, fue aprobado por

DO, S.A. y DYTRAS, S.A. a favor de

les del Sector Estepona del Sanea-

la Dirección General de Planificación y

una nueva U.T.E. formada por las em-

miento Integral de la Costa del Sol,

Gestión de la Agencia Andaluza del

presas Construcciones SANDO, S.A. y

fue construida, en primera fase en

Agua con fecha 13 de febrero de 2008.

Saneamientos Marítimos, S.A.

64

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

REPORTAJE I AMPLIACIÓN Y REMODELACIÓN DE LA DEPURADORA DE ESTEPONA (MÁLAGA)

OBJETO DE LA ACTUACIÓN

la calidad del efluente tratado, ya que en

• Tratamiento biológico zona anóxica (3

la actualidad sólo se reduce la contami-

decantadores circulares existentes de 22 m con un volumen total de 3.060 m3).

El objeto de la actuación es ampliar

nación en DBO y SS, mientras que la

la actual EDAR del Sector Estepona,

nueva estación depuradora tratará ade-

situada en la margen izquierda del río

más la contaminación en nutrientes, es-

• Tratamiento biológico zona óxica (3 canales de oxid. de 2.000 m3 existente).

Guadalmansa, muy cerca de su de-

to es, reducción de nitrógeno y fósforo.

• Decantación secundaria (4 decantadores circulares de 30 m de diámetro,

sembocadura. Esta instalación da ser-

existentes).

vicio a los términos municipales de Es-

El diseño corresponde a la tipología

tepona, Marbella, Benahavís e Istán,

de una planta convencional con pretra-

• Tratamiento de fangos primarios (co-

en concreto, al núcleo urbano de Este-

tamiento, decantación primaria lamelar,

mún para ambas líneas) y biológicos.

pona y la zona oriental del término, el

reactor biológico con cámara anóxica

• Tratamiento terciario existente (filtra-

término municipal de Benahavís al

para desnitrificación, decantación se-

ción rápida con arena de lecho pulsan-

completo y la zona de Nueva Andalu-

cundaria y tratamiento terciario. Los fan-

te y desinfección mediante hipoclorito

cía, La Campana y San Pedro de Al-

gos una vez espesados y homogeneiza-

sódico).

cántara en Marbella e Istán.

dos son estabilizados anaeróbicamente

La ampliación es doble, de forma que:

y deshidratados mecánicamente.

La línea general de tratamiento comprende las siguientes etapas:

• Por un lado, se amplía desde los aproximadamente 35.000 m3/día que

1. Línea Existente: Trata un caudal

2. Línea Nueva: Trata un caudal diario de 72.000 m3/d. La línea general de tratamiento comprende las siguientes etapas: • Pretratamiento (común para ambas

puede tratar la instalación existente hasta los 100.000 m3/ día de diseño de

diario de 28.000 m3/d. La línea general de tratamiento comprende las siguien-

• Decantación primaria: 4 decantadores

la futura instalación, lo que implica una

tes etapas:

lamelares (común para ambas líneas).

líneas).

• Tratamiento para la eliminación del

población servida de 400.000 habitantes siendo la carga de diseño de

• Pretratamiento (común para ambas

fósforo.

500.000 h-eq. Hay que hacer constar

líneas).

que el pretratamiento se diseña para un caudal medio de 125.000 m3/día.

• Decantación primaria: 4 decantadores

• Tratamiento biológico (3 canales de oxid. de 8.006 m3).

• Por otro, también se amplía la capaci-

• Tratamiento para la eliminación del

• Decantación secundaria (3 decantadores circulares de 1.735 m2).

dad de tratamiento en lo que se refiere a

fósforo.

• Tratamiento de fangos primarios y

I www.retema.es I

lamelares (común para ambas líneas).

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

65

REPORTAJE I AMPLIACIÓN Y REMODELACIÓN DE LA DEPURADORA DE ESTEPONA (MÁLAGA)

biológicos. Digestión anaeróbica de fangos mixtos y deshidratación de fangos digeridos.

• Tratamiento terciario nuevo (filtración textil y desinfección).

Como se indica anteriormente el Pretratamiento es común a ambas líneas principales (Línea Existente + Ampliación y Línea Nueva) y es diseñado para tratar un caudal máximo de 125.000 m3/d, de esta forma se garantiza que dicho Pretratamiento pueda absorber el aumento de caudal de una futura ampliación de la Línea Nueva, sin tener que remodelarlo.

PUBLICIDAD

DESCRIPCIÓN DE LAS INSTALACIONES DE LA EDAR A continuación, se relacionan las características más relevantes de las obras proyectadas: 1. Línea de agua Desbaste de finos Para proteger a los elementos de la

DAGA SUMINISTRA SU TECNOLOGÍA EN LA DEPURADORA DE ESTEPONA Calaf Industrial “DAGA” ha fabricado e instalado parte de los equipos destinados a la EDAR de Guadalmansa-Estepona (MALAGA). Entre ellos se encuentran dos concentradores de grasas MR08D, dos extractores de arenas MR37T, cuatro decantadores lamelares primarios y tres decantadores secundarios de succión MR39 y dos espesadores de fangos MR21N. Esta planta es clave para el saneamiento integral de la Costa del Sol occidental, puesto que va a ofrecer posibilidades de tratar más agua pasando de 35.000 a 100.000 m³/día. Los equipos se encuentran en la zona de pretatamiento, en la decantación tanto primaria como secundaria y finalmente en el tratamiento de fangos.

Todos los equipos han sido diseñados y fabricados íntegramente en las instalaciones de Calaf Industrial situadas en la población de Calaf cercana a Barcelona. El diseño de los equipos es propio de la marca DAGA, que cuenta con un departamento técnico con más de 20 años de experiencia y se ha apostado por una fabricación propia aprovechando la experiencia de operarios expertos en el tratamiento del acero.

E.D.A.R. de la posible llegada de obje-

66

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

REPORTAJE I AMPLIACIÓN Y REMODELACIÓN DE LA DEPURADORA DE ESTEPONA (MÁLAGA)

tos capaces de provocar obstrucciones, y separar sólidos, se ha instalado un sistema de desbaste.

El pretratamiento es común a toda la planta (Línea Existente + Ampliación + Línea nueva). Los elementos integrados en el pretratamiento donde se incluyen los canales de desbaste están dimensionados para asumir un caudal diario de 125.000 m 3 /d, de manera que, en una futura ampliación de la Línea Nueva, el pretratamiento diseñado pueda asumir el aumento de caudal sin necesidad de ser modificado.

Para el desbaste de finos se han realizado cinco (5) canales iguales, de los cuales cuatro (4) de ellos van equipados con un tamiz vertical de escalera de limpieza automática. Los tamices

tamaño superior a 200,00 μm y las gra-

para las Líneas Nueva y Existente+Am-

son verticales autolimpiantes con una

sas que interfieren en la estructura del

pliación, se ha instalado un (1) caudalí-

luz de paso de 3 mm.

flóculo en los procesos de fangos acti-

metro electromagnético DN1.000 en la

vos, dificultando la difusión del oxígeno,

conducción entre la arqueta de salida

de la DBO5 y de los nutrientes al inte-

del pretratamiento y la arqueta de re-

rior de la película biológica.

parto a decantación primaria.

Medida de caudal

Cámara de reparto a

Desarenado - desengrasado Esta etapa se realiza con el objeto de eliminar las arenas y las grasas que in-

decantación primaria

fluyen negativamente en los procesos posteriores. De esta manera, se elimina

Con objeto de medir el caudal de en-

la acción abrasiva de las partículas de

trada a decantación primaria, conjunta

La repartición de caudal a cada

REPORTAJE I AMPLIACIÓN Y REMODELACIÓN DE LA DEPURADORA DE ESTEPONA (MÁLAGA)

de los reactores biológicos nuevos paralepipédicos, dónde se realiza equireparto de caudales mediante vertederos de 6 m cada uno.

Cámara de reparto a Biológicos Línea Existente En este apartado tenemos que adelantar que los actuales decantadores primarios existentes en la E.D.A.R., se han reconvertido a cámaras anóxicas del tratamiento biológico de la línea existente. De esta forma, el reparto a dichas cámaras se realiza aprovechando la actual arqueta circular de reparto a los antiguos Decantadores Primarios existentes.

Tratamiento biológico una de las unidades de decantación

Cámara de reparto

primaria (Recordamos que la Decan-

de Líneas

tación Primaria es conjunta para am-

• Reactores biológicos (Línea existente + Ampliación): Se contempla el

bas líneas), se realiza desde una ar-

Al final de los canales de recogidas

comportamiento de los reactores bioló-

queta de reparto dispuesta a todo lo

de aguas decantadas de los decanta-

gicos tanto para las condiciones Inver-

largo de los cuatro (4) Decantadores

dores lamelares, se dispone de una ar-

nales como Estivales.

Primarios, donde se disponen de

queta de reparto de caudales hacia las

El tratamiento biológico para la Línea

compuertas murales motorizadas de

Líneas Nuevas y Existente+Ampliación.

Existente+Ampliación, se divide en dos

admisión a cada uno de los decantadores primarios.

tipos de recintos ubicados en distintas Cámara de reparto a Biológicos Línea Nueva

Decantación primaria

zonas físicamente.

Por una parte, tenemos tres (3) cámaras anóxicas circulares. Estas cá-

Se dispone de una arqueta al inicio

maras son los actuales decantadores

La Decantación Primaria es conjunta para ambas Líneas (Línea existente + Ampliación y Línea Nueva).

Se disponen de cuatro (4) decantadores lamelares de 16,60 x 16,60 m alineados, con paquetes lamelares inclinados 60º, sistema de recogida de agua decantada mediante colectores con orificios repartidos a lo largo de los mismos y canal de recogida de aguas decantadas central.

El proceso de decantación primaria se realiza con el objeto de eliminar los sólidos en suspensión, DBO5 decantable, NTK decantable y P decantable del agua residual previo al proceso biológico.

68

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

REPORTAJE I AMPLIACIÓN Y REMODELACIÓN DE LA DEPURADORA DE ESTEPONA (MÁLAGA)

primarios existentes en la E.D.A.R. los

construcción, de forma paralepipeda y

En este Proyecto se contempla la re-

cuales son adaptados a tal fin, para lo

con las cámaras anóxicas y oxidas se-

circulación de lodos biológicos de los

cual se instalan un conjunto de dos (2)

paradas por un muro y comunicadas

tres (3) reactores biológicos, desde un

agitadores por cámara.

mediante hueco de paso.

(1) único pozo, que es el existente actualmente.

Por otra parte, se han adaptado los tres (3) actuales reactores biológicos

Desfosfatación por vía química • Recirculaciones (Línea nueva): En

de carrusel, para que actúen de cámaSe estudia la desfosfatación en los

este apartado se ha elegido la recircula-

reactores biológicos que se proponen,

ción de fangos para la biología del pro-

• Reactores biológicos (Línea nue-

por medio de la adición de policloruro

ceso para la eliminación de la DBO5 de

va): Al igual que en el apartado ante-

de aluminio.

la Línea nueva.

los reactores biológicos, tanto para las

Recirculación de fangos

lodos biológicos en los tres (3) reactores

condiciones Invernales como Estivales.

biológicos

biológicos de la línea nueva desde un

ras óxicas de esta Línea.

Se ha contemplado la recirculación de

rior, se estudia el comportamiento de

(1) único pozo de nueva construcción.

Los reactores biológicos se diseñan para la eliminación de la DBO5 y elimi-

• Recirculaciones (Línea existente +

nación de Nitrógeno.

Ampliación): Se estudia la recircula-

Oxigenación en cámaras

Para el estudio de la nitrificación-

ción de fangos para la biología del pro-

óxicas y agitación en cámaras

desnitrificación, se ha considerado cá-

ceso para la eliminación de la DBO5

anóxicas

maras anóxicas y otras óxicas. En esta

de la Línea existente, incluyendo su

Línea Nueva los recintos son de nueva

ampliación.

• Oxigenación (Línea existente +

REPORTAJE I AMPLIACIÓN Y REMODELACIÓN DE LA DEPURADORA DE ESTEPONA (MÁLAGA)

Ampliación): La oxigenación necesa-

• Oxigenación (Línea nueva): La oxi-

• Línea Nueva: La repartición de cau-

ria en los reactores biológicos en la Lí-

genación se realiza por medio de tur-

dal a cada una de las unidades de de-

nea Existente+Ampliación para la bio-

bo-soplantes con cabina insonorizante

cantación secundaria (Línea Nueva),

logía del proceso, para la eliminación

y difusores elásticos de burbuja fina. El

se realiza mediante una arqueta de re-

de toda la DBO5 que se puede asimilar

control de los equipos de oxigenación

parto circular semejante a la de la línea

por la configuración del sistema y te-

corre a cargo de medidores de oxígeno

existente, de nueva construcción y do-

niendo en cuenta todo el grado de nitri-

disuelto en los reactores y temporiza-

tada de compuertas motorizadas de

ficación y desnitrificación que se pueda

ción de 24 horas.

admisión a cada uno de los nuevos decantadores.

producir por dicha configuración para las diferentes estacionalidades de cada

• Agitación (Línea nueva): La agita-

época (invierno y Verano).

ción para el mantenimiento de sólidos

Decantación secundaria

La oxigenación se realiza por medio

en suspensión en el interior de las cá-

de rotores superficiales en cantidades

maras anóxicas, se consigue a base de

• Decantación secundaria (Línea

de cuatro (4) ud/reactor de 6 m de lon-

un agitador por cámara, tipo banana.

existente + Ampliación): Se comprue-

gitud. El control de los equipos de oxi-

ba la validez de los cuatro (4) decanta-

genación correrá a cargo de medidores

Cámara de reparto a

dores circulares existentes de 30m de

de oxígeno disuelto en los reactores y

decantación secundaria

diámetro, al nuevo caudal de trata-

temporización de 24 horas.

miento para la Línea Existente (incluida • Línea Existente + Ampliación: La

su ampliación).

• Agitación (Línea existente + Amplia-

repartición de caudal a cada una de las

ción): La agitación para el mantenimien-

unidades de decantación secundaria

• Decantación secundaria (Línea

to de sólidos en suspensión en el interior

(Línea Existente + Ampliación), se rea-

nueva): Para la Línea Nueva se ejecu-

de las cámaras anóxicas, se consigue a

liza desde una arqueta de reparto exis-

tan tres (3) decantadores secundarios

base de dos (2) agitadores instalados en

tente, donde se dispone de compuer-

de succión de 47 m de diámetro, dejan-

dos puntos periféricos opuestos de las

tas murales de admisión a cada uno de

do espacio de reserva para un cuarto

cámaras anóxicas circulares.

los decantadores secundarios.

decantador en futuras ampliaciones.

70

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

REPORTAJE I AMPLIACIÓN Y REMODELACIÓN DE LA DEPURADORA DE ESTEPONA (MÁLAGA)

mente al mar a través del antiguo emi-

PUBLICIDAD

FILTRACIÓN OPTIFIBER MECANA EN EL TERCIARIO DE LA EDAR DE ESTEPONA Mecana suministró el sistema de filtración Textil Optifiber® para el tratamiento terciario del efluente de la EDAR de Estepona que cumple ahora dos años de operación desde la puesta en servicio.

El sistema de filtración con 5 unidades de 12 discos permite tratar hasta 3000 m3/h directamente de efluente secundario sin físico químico ni decantación previa asegurando los parámetros requeridos en el RD1620/2007 para reutilización de las aguas.

Esta realización contribuye a incrementar la implantación de esta tecnología para el tratamiento terciario de efluentes junto con las recientes instalaciones de la EDAR de La Gavia y de Viveros de La Villa en Madrid.

sario submarino 2. Línea de fangos Producción y extracción de lodos primarios Lodos primarios (línea existente + ampliación + línea nueva): Los lodos primarios procedentes de los Decantadores primarios lamelares, que tratan todo el caudal punta de las líneas exis-

Tratamiento terciario • La Línea Existente, incluida su am-

2.- Filtración mediante filtros textiles

tentes+Ampliación y Línea nueva, son

3.- Desinfección mediante hipoclorito

extraídos mediante purgas temporiza-

sódico.

das a base de válvulas PIC, ubicadas en el interior de la sala de bombeo de

pliación, tiene un tratamiento terciario propio de filtración rápida de arena de

La concepción del Anteproyecto era

fangos primarios situada bajo la arque-

lecho pulsante y desinfección con hipo-

tratar todo el caudal a través del tercia-

ta de reparto a decantadores primarios

clorito sódico.

rio, y una vez retirado el caudal desti-

lamelares.

nado a uso 4.1, riegos de campos de • La línea nueva: Se hacen las instala-

golf del R.D. 1620/2007, proceder a

ciones adecuadas para tratar el caudal

reutilizar el excedente según el uso

medio mediante los siguientes proce-

5.4, caudales mínimos de dicho R.D.

Con el objeto de retener todos aque-

sos:

en el cauce del río Guadalmansa, co-

llos sólidos gruesos que pueden formar

lindante con la depuradora.

atascos u otros problemas de funciona-

1.- Bombeo a tratamiento terciario: Dispone de 4 bombas (3+1) de 1000 m3/h,

Dicha autorización no ha sido concedi-

miento en la posterior digestión de los

da, por lo que a través del terciario sólo

fangos, se ha hecho pasar el total de

regulado con sensor de nivel ultrasóni-

se trata el caudal destinado al riego de

los lodos primarios (Línea existente +

co y variador de frecuencia para tratar

los campos de golf, vertiéndose el

Ampliación + Línea nueva) a través de

todo el efluente de la línea nueva.

efluente secundario restante, directa-

dos (2) tamices de escalera de 3 mm

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

Tamizado de fangos primarios

RETEMA

71

REPORTAJE I AMPLIACIÓN Y REMODELACIÓN DE LA DEPURADORA DE ESTEPONA (MÁLAGA)

Producción y extracción de lodos biológicos en exceso • Lodos biológicos en exceso (línea existente + ampliación): Se recogen en el pozo de bombeo de recirculación existente, que sigue funcionando como tal. Éstos se enviarán a los espesadores mecánicos mediante dos (1+1) electrobombas sumergibles de 90 m3/h de capacidad unitaria.

• Lodos biológicos en exceso (línea nueva): Se recogen en un (1) pozo de bombeo de recirculación de nueva construcción. Éstos se enviarán a los espesadores mecánicos mediante tres (2+1) electrobombas de 130 m3/h de capacidad unitaria.

Acondicionamiento y espesamiento mecánico de lodos biológicos de luz de malla, instalado en cajón de

cla de fangos mixtos, donde se juntan

Para el espesamiento de los fangos

acero inoxidable.

con los fangos en exceso procedentes

biológicos en exceso se han instalado

de la decantación secundaria, una vez

cuatro (4) espesadores mecánicos, ti-

Espesamiento de lodos

que hayan sido espesados mediante

po tambor rotativo, situados en la plan-

primarios por gravedad

espesadores mecánicos.

ta baja del edificio de digestión y seca-

La totalidad de los lodos primarios, tras ser tamizados, son espesados por gravedad en dos (2) espesadores por gravedad de accionamiento central de 13,5m de diámetro y 4,6m de calado.

Con el objeto de evitar la propagación de olores, el espesador se ha cubierto mediante cubierta desmontable de PRFV, para permitir la renovación y tratamiento del aire y el mantenimiento de los equipos existentes en el interior.

Extracción de lodos primarios espesados Los lodos primarios espesados serán extraídos mediante válvulas PIC, siendo conducidos por gravedad hacia el depósito de homogeneización y mez-

72

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

REPORTAJE I AMPLIACIÓN Y REMODELACIÓN DE LA DEPURADORA DE ESTEPONA (MÁLAGA)

do, que descargarán por gravedad al

Digestión anaerobia

gos mixtos situado en la planta sótano del mismo edificio.

A. Digestores: Dispone de 2 digestores, de nueva construcción, de 9.000 m3 ca-

E. Gasómetro. Se ha instalado un (1)

da uno, y 25 m de diámetro. La agita-

una capacidad de almacenamiento para 2.500 m3.

Fangos mixtos producidos

ción se realiza mediante un scaba.

mezcla y extracción

B. Bombeos calentamiento de fangos

El almacenamiento y homogeneiza-

D. 2 uds de calderas de 1.100.000 Kcal/h con quemador dual.

depósito de homogeneización de fan-

para recirculación del digestor formado por 2 + 1 bombas de 400 m3/h ca-

gasómetro de doble membrana, con

F. Antorcha. La antorcha tiene una capacidad de quemado de 1.031 Nm3/h.

ción de los fangos, tanto primarios como

da una.

Bombas de alimentación a

biológicos en excesos, se ha construido un depósito de 459 m3, el cual será do-

C. Intercambiadores de calor de espiral

deshidratación

tado de dos (2) agitadores sumergibles.

digestor.

de 1000 Mcal/h, 2 uds, uno para cada La deshidratación, es alimentada por medio de cuatro (3+1) bombas helicoidales de 35 m3/h/ud.

PUBLICIDAD

PROTEGO SE ENCARGA DE LA PROTECCIÓN DE LA LÍNEA DE BIOGÁS

Deshidratación del fango

PROTEGO®, líder mundial en la fabricación de apagallamas y válvulas de presión vacío desde 1954 se ha encargado de la protección de la línea de biogás de la EDAR de Utebo en Zaragoza, la EDAR de Estepona en Málaga y de la línea de proceso de ozonificación en la EDAR de L’Ampolla en Tarragona.

El biogás es un gas combustible producto de la digestión anaerobia de materia orgánica formado principalmente por metano y dióxido de carbono. Los apagallamas son medidas de protección independientes que evitan el traspaso de las llamas. Se recomienda su instalación para proteger el digestor y el gasómetro y aislar fuentes potenciales de ignición como pueden ser la antorcha, soplantes, caldera o los motores de cogeneración.

Más 60 años de experiencia, más de 5.000 certificaciones y el mayor centro de I+D de su categoría permiten a PROTEGO® ofrecer las mejores soluciones adaptadas para cada cliente.

• Acondicionamiento del fango: Se han instalado dos (2) equipos automáticos de preparación de Polielectrolito, de 2.500 litros/h, que funcionan simultáneamente, instalando cuatro (3+1R) bombas de tornillo helicoidal de 1.800 l/hora de capacidad unitaria.

• La Deshidratación: Se realiza mediante tres (3) centrífugas, de 33 m3/h de capacidad unitaria.

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

73

REPORTAJE I AMPLIACIÓN Y REMODELACIÓN DE LA DEPURADORA DE ESTEPONA (MÁLAGA)

Almacenamiento de fangos

olores a saber: arqueta de entrada a

sadores de gravedad y edificio de fan-

desbaste, canales de desbaste, cana-

gos: 1 Biofiltro para desodorización de

Cada centrífuga dispone de una (1)

les de desarenado, lavadores de arena,

los espesadores de gravedad y edificio

bomba de tornillo helicoidal, en total tres

concentradores de grasa y decantado-

de fangos, realizando tomas de aspira-

(3) más una (1) de reserva en almacén, de 10 m3/h de capacidad unitaria, para

res primarios lamelares. La instalación

ción en los focos productores de olores

irá dotada de un ventilador de aspiración de 7.000 m3/h, una torre de humi-

a saber: cubiertas de los espesadores,

bombear el fango deshidratado para su almacenamiento. El almacenamiento de

dificación y un biofiltro de superficie

gerido, sala de tamices de fangos pri-

fangos consta de dos (2) silos, de 100 m3 de capacidad unitaria.

aproximada 8,0 x 6,0 m relleno con ma-

marios, silos de lodos deshidratados,

terial filtrante. Para poder realizar la de-

sala de centrífugas y espesadores me-

sodorización en los focos de produc-

cánicos. La instalación irá dotada de un

ción de olores, se han instalado cubiertas en todos los recintos y equi-

ventilador de aspiración de 12.700 m3/h, una torre de humidificación y un

pos anteriormente citados, a tal fin se

biofiltro relleno con material filtrante. Pa-

disponen cubiertas con embocaduras

ra poder realizar la desodorización en

embridadas situadas estratégicamente

los focos de producción de olores, se

• Desodorización Conjunta de Pretrata-

para las distintas conexiones de aspira-

han instalado tomas localizadas en to-

miento y decantadores Primarios: 1

ción. Finalmente, todas estas conexio-

dos los recintos y equipos anteriormente

Biofiltro para desodorización del edificio

nes se unen en un único colector co-

citados. Finalmente, todas estas cone-

de pretratamiento y decantadores pri-

mún que entra ramificándose en dos

xiones se unen en un único colector co-

marios lamelares, realizando tomas de

por el falso fondo del biofiltro.

mún que entra ramificándose en dos por

aspiración en los focos productores de

• Desodorización Conjunta de los espe-

el falso fondo del biofiltro.

Desodorización por biofiltros Las actuaciones que se han realizado en la E.D.A.R. son:

silos de fangos mixtos, silo de fango di-

UTILIZACIÓN DE MODELOS MATEMÁTICOS EN LA OPTIMIZACIÓN DE LOS PROCESOS EN UNA DEPURADORA

Utilización de modelos matemáticos en la optimización de los procesos en una depuradora Julio A. Pérez1, Jesús Sanchez1, Mª Pilar Suárez1, Jesús Fajardo1, Clara Huerta1, María Remedios López1 1 ACCIONA Agua I www.acciona-agua.com • De Rico Herrero Global S.L. I sergioderico@gmail.com

INTRODUCCIÓN Recientemente, ACCIONA AGUA con el objetivo de mejorar el rendi-

lizado una serie de modificaciones en

BAL S.L. A continuación se presentan

el reactor biológico de la misma, en

los resultados de dicho estudio.

base a modelos matemáticos de simulación “CFD”.

La configuración del reactor biológico es flujo pistón y cuenta con cuatro

miento de eliminación biológica de ni-

El trabajo se realizó en conjunto con

cubas lineales conectadas en secuen-

trógeno en una de sus EDARs, ha rea-

la empresa DE RICO HERRERO GLO-

cia por sendos orificios de paso inferior

76

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

UTILIZACIÓN DE MODELOS MATEMÁTICOS EN LA OPTIMIZACIÓN DE LOS PROCESOS EN UNA DEPURADORA

Detalle de las modificaciones

Geometría Configuración inicial

y por ventanas en la parte superior. La

Esquema del reactor

Geometría Configuración nueva

Planteamiento del estudio

en la cuba final de dicho reactor:

Se espera que la comparación entre las simulaciones permita evaluar de

modificación implementada se centra Para corroborar y cuantificar las mejo-

forma cualitativa y cuantitativa la mejo-

ras que se derivan de las obras acome-

ra en el comportamiento hidráulico del

• Se ha instalado un acelerador de co-

tidas, se plantea la realización de 3 si-

reactor biológico.

rriente en el centro del pasillo paraevi-

mulaciones del mismo reactor biológico: Características de la

tar la sedimentación en caso de ausencia de aireación.

• Simulación 1: el reactor biológico

• Se han modificado las parrillas de ai-

funcionando con su configuración ini-

reación para independizarlas del resto

cial

• El modelo tridimensional para la simu-

y poder elegir su activación completa o

• Simulación 2: el mismo reactor fun-

lación se basa en los planos de diseño

parcial.

cionando con las modificaciones en su

y las mediciones aportadas in situ por

• Se ha modificado la recirculación en

cuarta cuba (sin aireación y con un

personal de Acciona Agua, por lo que el

el reactor. Anteriormente se realizaba

acelerador en el centro).

modelo es geométricamente preciso.

mediante dos bombas en el fondo con

• Simulación 3: el mismo reactor en

• La simulación se realiza en régimen

impulsión vertical. Ahora se realiza a

una situación intermedia, todo igual en

estacionario, utilizando la tecnología de

través de una bomba vehiculadora con

las 3 primeras cubas, y en la última cu-

los Volúmenes Finitos. En el reactor

tubería horizontal que atraviesa los pa-

ba con aireación solo en la primera pa-

biológico se define un modelo bifásico

sillos centrales hasta llegar al inicio del

rilla y con el mencionado acelerador en

que contempla los dos medios: agua y

primer pasillo.

el centro.

burbujas de aire.

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

simulación

RETEMA

77

UTILIZACIÓN DE MODELOS MATEMÁTICOS EN LA OPTIMIZACIÓN DE LOS PROCESOS EN UNA DEPURADORA

planos de la instalación y las medidas directas realizadas in situ por personal de ACCIONA AGUA. Dicha información fue transmitida a De Rico Herrero Global S.L mediante croquis de medidas y fotos acotadas. Con dicha información se realizó el modelo tridimensional de la instalación con sus múltiples variantes en la cuarta cuba. El dominio fluido objeto de las simulaciones corresponde con el volumen interior de las cubas al que se le restan los elementos que se encuentran en ellas.

Mallado del dominio fluido Para poder realizar la simulación nuDetalle de las zonas del modelo

mérica, el primer paso que hay que dar consiste en mallar el dominio fluido ob-

• Para que la simulación pueda propor-

dal constante de aire. Tal y como ocu-

tenido en el paso anterior. Para esta

cionar resultados precisos se han defi-

rre en la realidad, cuanto mayor sea la

acción es de gran importancia refinar

nido con precisión la ubicación de las

concentración de difusores, mayor será

la malla en las zonas de mayor interés

tuberías de entrada y salida, así como

la inyección de aire en una parrilla.

de cara al cálculo, como la zona de in-

los aceleradores de corriente y los pa-

• En la siguiente imagen se muestra la

yección del aire o los múltiples acele-

sos entre las distintas cámaras de un

nomenclatura empleada para definir

radores de corriente. También es im-

reactor.

las zonas del modelo:

portante realizar el refinamiento de la

• Se ha definido el modo de operación

zona correspondiente a la capa límite,

que se desea simular: caudales de

GENERACIÓN DEL MODELO DE

con el fin de caracterizar correctamen-

agua y de aire, cota del agua en el re-

SIMULACIÓN

te la condición de no deslizamiento en las proximidades de las paredes. El

actor, etc.

• Para una mayor precisión, la inyec-

Geometría

proceso de mallado se abordó de forma progresiva, realizando una malla

ción de las burbujas de aire se hace a través de unos difusores que se han

La geometría del reactor biológico se

para cada cajón del reactor biológico.

ubicado en su posición real. En las áre-

generó con un programa de diseño 3D.

De esta forma es posible combinar las

as de inyección se ha definido un cau-

Como datos de partida se utilizaron los

mallas de un cajón con otra donde se

Geometria modelo 3D

78

RETEMA

Malla del dominio fluido

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

UTILIZACIÓN DE MODELOS MATEMÁTICOS EN LA OPTIMIZACIÓN DE LOS PROCESOS EN UNA DEPURADORA

haya modificado la geometría. Finalmente, la malla completa que se obtuvo consta de más de 18 millones de volúmenes finitos.

Definición de las simulaciones: hipótesis de estudio Con la malla de volúmenes finitos generada se inicia el proceso de simulación de las hipótesis de funcionamiento. Para la realización de estas simulaciones se ha utilizado el programa ANSYS-CFX versión 14.0.

Modelo CFD

• El primer paso es definir las características de los fluidos que intervienen

rámetros propios del programa para la

res define la zonas anóxicas y aerobias

en el problema (agua y aire), así como

definición de la simulación bifásica.

y condiciona de forma proporcional el

determinar que ecuaciones de la me-

flujo en el reactor a través del arrastre

cánica de fluidos son aplicables (Na-

RESUMEN Y

que induce la ascensión de las burbu-

vier Stokes) y fijar el modelo de turbu-

CONCLUSIONES

jas de aire.

• En el funcionamiento del reactor en

lencia adecuado para el caso (SST o modelo estándar k-ω).

El análisis de los resultados de cada

las condiciones originales no se han

• Posteriormente se definen las condi-

simulación ha permitido llegar a las si-

detectado ni deficiencias ni zonas

ciones de contorno: áreas de entrada y

guientes conclusiones:

muertas.

• Cabe destacar que la gran aireación

de salida, condición de superficie libre donde el aire puede escapar, número

Simulación 1

de aceleradores activos, etc.

• Se completa la definición con los pa-

en la cuba C13 provoca una ascensión central del flujo en la cuba y esto suc-

• El grado de concentración de difuso-

ciona un caudal considerable de la cu-

UTILIZACIÓN DE MODELOS MATEMÁTICOS EN LA OPTIMIZACIÓN DE LOS PROCESOS EN UNA DEPURADORA

ba anterior (C12) que entra a

consecuencia, el flujo en-

una velocidad de más de 0,7

trante se sumerge, es impul-

m/s por el paso inferior entre

sado por el acelerador, avan-

las cubas impactando direc-

za con el jet y parte de este

tamente contra la parrilla de

encuentra la salida del reac-

difusores.

tor en menos de 3 minutos.

• En los muros de separa-

Esta situación se puede con-

ción entre las cubas C11y

siderar como un cortocircuito

C12 y las C12 y C13 existe

en la Cuba 4 que reduce

una zona de bajas velocida-

considerablemente el tiempo

des en los lados opuestos a

de residencia en compara-

los pasos inferiores.

ción con el valor teórico del “flujo pistón”.

Resultado Simulación 1

Simulación 2

• La nueva geometría del sistema de recirculación interna

• Las condiciones de funcio-

mejora al sistema anterior en

namiento de las 3 primeras

cuanto a la mejor mezcla y un

cubas son idénticas a lo si-

menor consumo energético.

mulado en el caso anterior.

Simulación 3

La única diferencia es que el caudal de aire que salía antes por las parrillas de la Cu-

• La aireación en la primera

ba 4 ahora se desvía de for-

parrilla de la Cuba 4 consigue

ma uniforme al resto de

agitar el flujo de entrada y con-

difusores. Esta situación no

fina la recirculación del jet a la

altera el comportamiento hi-

segunda mitad de la cuba.

drodinámico en estas 3 pri-

• El flujo entrante se agita en

meras cubas, por tanto, el

Resultado Simulación 2

la primera mitad de la Cuba 4

detalle de los resultados es

pero al final es impulsado por

idéntico al analizado en el

el acelerador y el jet lo lleva di-

caso anterior.

rectamente contra el muro fi-

• Al analizar la progresión

nal, donde parte del flujo en-

del flujo entrante en las cu-

cuentra la salida en menos de

bas por la parte superior, se

3 minutos. Por tanto, sigue

aprecia como una mayor

existiendo un cortocircuito en

concentración de difusores

la Cuba 4 que reduce conside-

conlleva una mayor agita-

rablemente el tiempo de resi-

ción del flujo, en consecuen-

dencia en comparación con el

cia, las líneas de corriente

valor teórico del “flujo pistón”.

quedan atrapadas en el mo-

• El comportamiento hidráuli-

vimiento de agitación y

co en la Cuba 4 con el acele-

avanzan en menor medida a

rador y la primera parrilla de

lo largo de la cuba.

aireación presenta un cortoResultado Simulación 3

• El acelerador de 2,2 metros de diámetro ubicado en el

circuito y este tiempo de residencia reducido puede com-

centro de la Cuba 4 genera un jet que

su alrededor y esto condiciona todo el

prometer el correcto funcionamiento

se propaga a 0,75 [m/s] hasta las proxi-

flujo en la Cuba 4.

del reactor biológico.

midades del muro correspondiente al

• La entrada del flujo en la Cuba 4 es-

• Analizando la procedencia del flujo an-

aliviadero de salida. La acción del jet

tá condicionada por la acción del jet y

tes de su salida por el aliviadero, se

genera unas zonas de recirculación a

la recirculación que este provoca. En

aprecia que este viene directamente im-

80

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

UTILIZACIÓN DE MODELOS MATEMÁTICOS EN LA OPTIMIZACIÓN DE LOS PROCESOS EN UNA DEPURADORA

pulsado por el acelerador. Todo hace

• Por su parte, la nueva geometría del

pensar que la acción del acelerador es

sistema de recirculación interna mejora

demasiado potente para las dimensio-

al sistema anterior en cuanto a la mejor

nes de la cuba en la que se ha instalado.

mezcla y un menor consumo.

CONCLUSIONES DEL ANÁLISIS

Los resultados de esta simulación

DE LAS 3 SIMULACIONES

permitieron a ACCIONA Agua realizar los cambios necesarios antes de poner

• El modo de operación original no pre-

el reactor biológico en servicio, actuan-

sentaba inconvenientes desde el punto

do de forma preventiva ante un posible

de vista de su comportamiento hidráuli-

cortocircuito hidráulico en la balsa 4,

co aunque si un consumo energético

poniendo de manifiesto la importancia

más elevado y una eliminación de nitró-

de los modelos matemáticos de simu-

geno de forma biológica no optimizada.

aliviadero en menos de 3 minutos. La

lación CFD para la toma de decisiones

• La introducción de un acelerador de

activación de una parrilla de difusores

con garantías de éxito.

2,2 metros de diámetro en la Cuba 4 pa-

antes del acelerador mejoraría la situa-

El reactor biológico modificado se en-

rece sobredimensionado pues condicio-

ción. Para solventar este inconveniente

cuentra ahora en servicio con resulta-

naría el flujo en dicha cuba y produciría

de forma total se decide colocar varia-

dos óptimos tanto de comportamiento

un cortocircuito haciendo que parte del

dor de frecuencia al acelerador antes de

hidráulico como de optimización ener-

flujo entrante en la cuba saliera por el

la puesta en servicio del reactor.

gética y de eliminación de nitrógeno.

TECNOLOGÍA I VEOLIA WATER TECHNOLOGIES

STAR Utility Solutions™, el software de control para depuradoras más avanzado del mercado

T

ras 25 años de experiencia y

formación en tiempo real, la analiza utili-

emplear para aumentar la capacidad

80 referencias instaladas en

zando algoritmos avanzados y progra-

hidráulica y biológica de una EDAR, un

Europa, Veolia Water Techno-

mas de simulación y devuelve los pun-

aspecto fundamental para muchas ins-

logies presenta en España

tos de consigna al sistema de control,

talaciones de nuestro país que poco a

STAR Utility Solutions™, el software de

adoptando la mejor decisión posible en

poco se van quedan pequeñas, tenien-

control holístico e inteligente más

términos de costes y eficiencia.

do que hacer frente a mayor carga para las que fueron diseñadas.

avanzado en el sector para plantas de-

Los orígenes de esta herramienta se

puradoras de aguas residuales y redes

remontan a 1992, cuando esta solución

En la actualidad, STAR da servicio a

de alcantarillado.

se implantó por primera vez en Dinamar-

más de 13 millones de habitantes equi-

STAR Utility Solutions™ permite rea-

ca para mejorar la eficiencia energética

valentes en Europa y ha sido exitosa-

lizar una gestión eficiente de las plan-

de una EDAR. Desde entonces, Veolia

mente implantada en depuradoras con

tas tanto desde un enfoque técnico,

Water Technologies ha estado desarro-

capacidad de tratamiento de hasta

económico como medioambiental. Es-

llando y mejorando esta herramienta de

2.000.000 de habitantes equivalentes.

te software está concebido para actuar

forma continua hasta conseguir que este

Es una herramienta probada y eficaz

en 3 aspectos principales de una

software pueda recortar la factura energé-

que ayuda al operador en su gestión

EDAR: minimizar costes de operación;

tica de las plantas entre un 15 y un 40%

diaria de la instalación, logrando mejo-

ampliar la capacidad de plantas exis-

gracias a la reducción de la aireación del

ras en la calidad del efluente final, re-

tentes o de nueva construcción; y me-

biológico, la optimización de bombeos o

duciendo además su coste operativo y

jorar la calidad del efluente, todo ello al

la mejora de la etapa de desarenado-de-

su consumo energético.

menor coste posible.

sengrasado, entre otras actuaciones.

Para conseguir estos objetivos, STAR

STAR Utility Solutions™ no es solo

emplea herramientas de control, de mo-

una herramienta para optimizar el con-

nitorización y de previsión. Recibe la in-

sumo energético. También se puede

82

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

VEOLIA WATER TECHNOLOGIES www.veoliawatertechnologies.es

I www.retema.es I

EL BIOMETANO VEHICULAR: UNA ALTERNATIVA REAL Y SOSTENIBLE Primeros vehículos propulsados con biometano: combustible renovable producido a partir del biogás de la EDAR de Arazuri, tras un proceso de acondicionamiento, concentración y compresión (upgrading). La tecnología ha sido desarrollada por el Grupo HERA y se ha probado satisfactoriamente con diferentes tipos de biogás de origen Durante el primer semestre de 2017, tres autobuses de diferentes marcas han circulado por las calles de Pamplona propulsados con biometano. La prueba se ha efectuado intercambiando su servicio en diferentes líneas del transporte urbano operado por la Mancomunidad de la Comarca de Pamplona. Los autobuses han recorrido un total de 14.001 km. realizando rutas de hasta 293 km al día.

El biometano es un combustible renovable producido a partir del biogás que se genera en la digestión anaerobia del lodo de la EDAR de Arazuri. Por lo tanto, estamos ante un verdadero ejemplo de economía circular, en el que los residuos generados por las personas tienen un retorno de impacto positivo en la sociedad y en el medio ambiente.

El Proyecto liderado tecnológicamente por el Grupo HERA y contando con la colaboración de Gas Natural Fenosa, ha llevado a cabo dos comparativas de funcionamiento: la primera

con respecto a los vehículos propulsados con combustibles fósiles y la segunda con respecto a unos rendimientos objetivo así como a los datos de funcionamiento con gas natural facilitados por los fabricantes de los autobuses. Las conclusiones han sido muy satisfactorias, ya que se los autobuses han funcionado con absoluta normalidad, siendo más silenciosos y económicos que los propulsados con gasoil y por otro lado mejorando ampliamente (entre un 16-30%) los parámetros de consumo objetivo del Proyecto y los datos de los fabricantes.

HERA HOLDING www.heraholding.com

Oficinas Centrales Numancia, 185 - 6ª planta Tel. +34 93 205 10 10 08034 BARCELONA

BIOSORCIÓN DE METALES PESADOS: UNA TECNOLOGÍA DE FUTURO

Biosorción de metales pesados: una tecnología de futuro Antonio Jesús Muñoz Cobo (amcobo@ujaen.es), Encarnación Ruiz Ramos, Francisco Espínola Lozano, Juan Manuel Espínola Espigares Departamento de Ingeniería Química, Ambiental y de los Materiales Universidad de Jaén I www10.ujaen.es

LA PROBLEMÁTICA DEL AGUA Aunque en los últimos años la problemática ambiental se ha visto mediatizada por el problema del cambio climático, existen otros problemas ambientales importantes y algunos de ellos, con una fuerte vinculación al fenómeno de la pobreza, que afecta a un gran porcentaje de la población mundial. Entre estos se encuentran la contaminación de las aguas continentales y su relación con la degradación de los suelos, recurso no renovable a escala humana.

Cerca de 1200 millones de personas, casi una quinta parte de la población mundial, vive en áreas de escasez física de agua, mientras que 500 millones se aproximan a esta situación. Otros 1600 millones, alrededor de un cuarto de la población mundial, se enfrentan a situaciones de escasez económica de agua, donde los países carecen de la infraestructura necesaria para transportar el (SDG) que propone “mejorar la calidad

reciclaje y la reutilización segura del

El 22 de marzo de este año se cele-

del agua, reducir la contaminación, eli-

agua”. Esta meta cobra más sentido

braba el Día Mundial del Agua bajo el

minar los vertidos y minimizar la libera-

cuando se conoce que el 80 % de las

lema: Aguas residuales ¿por qué des-

ción de productos químicos y materia-

aguas residuales vuelve a fluir hacia el

perdiciar agua? Con un propósito claro

les peligrosos, reducir a la mitad el

ecosistema sin ser tratadas o reutiliza-

en el punto de mira, el objetivo 6.3 de

porcentaje de aguas residuales no tra-

das, que 1.800 millones de personas

los Objetivos de Desarrollo Sostenible

tadas y aumentar sustancialmente el

utilizan una fuente de agua potable

agua desde ríos y acuíferos.

84

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

BIOSORCIÓN DE METALES PESADOS: UNA TECNOLOGÍA DE FUTURO

contaminada biológicamente y que precisamente este hecho es la causa de alrededor de 842.000 muertes cada año, a las que hay que sumar las que se producen por la falta directa de agua y la contaminación de los suelos de cultivo y acuíferos donde ésta no es tratada. A lo anterior se suma la gran escasez potencial de este preciado recurso, solo el 3 % del agua del planeta se corresponde con aguas continentales y atmosféricas, mientras que los ríos apenas suponen el 0,0001 % del total de la hidrosfera.

LOS METALES PESADOS El término metal pesado, pese a su uso generalizado desde hace décadas, suele prestarse a confusión ya que no existe una definición oficialmente aceptada por algún organismo internacional, como pueda ser la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) o la Agencia Estadounidense de Protección Ambiental (EPA). El Profesor John H. Duffus en su trabajo publicado en

hora de determinar la toxicidad biológi-

medio natural pues aun cuando se en-

2002 por la Revista Pure and Applied

ca de un metal. Otros criterios habitua-

cuentren presentes en pequeñas canti-

Chemistry dependiente de la IUPAC, ya

les son el peso atómico, número atómi-

dades, incluso indetectables, la recalci-

se hacía eco de esta problemática y

co o distintas propiedades químicas. En

trancia y consiguiente persistencia de

afirmaba que la biodisponibilidad debía

este artículo se considerarán los efec-

los mismos en el agua y el suelo, ha-

ser la clave para evaluar la toxicidad

tos tóxicos que muchos metales o es-

cen que por medio de procesos natura-

potencial de los metales y sus com-

pecies de éstos pueden causar en los

les como la biomagnificación, su con-

puestos. Ésta dependía de los paráme-

ecosistemas en general y en los orga-

centración llegue a ser tan elevada que

tros biológicos y de las propiedades fisi-

nismos vivos en particular, denominán-

alcance niveles tóxicos para la vida.

coquímicas de los metales, sus iones y

dose metales pesados a aquellos que

Entre los mecanismos generales que

sus compuestos. Estos parámetros, a

cumplen este criterio.

determinan la toxicidad de los metales pesados en los ecosistemas, se en-

su vez, dependen de la estructura ató-

La contaminación de las aguas natu-

mica de los metales, que se describe

rales por metales pesados viene sien-

sistemáticamente en la tabla periódica.

do un problema ambiental cada vez

Por lo tanto, cualquier clasificación de

más acuciante ya que este bien de in-

1) El desplazamiento de iones metáli-

los metales que se utilizara en la legis-

terés universal supone un recurso es-

cos esenciales para las biomoléculas y

lación de base científica debía necesa-

caso y al tiempo un vector de propaga-

el bloqueo de sus grupos funcionales.

riamente basarse en la tabla periódica o

ción de dicha contaminación hacia otro

2) La modificación de la conformación

en alguna subdivisión de la misma. Sin

recurso muy importante y no renovable

activa de las biomoléculas, sobre todo

embargo, a día de hoy siguen existien-

a escala humana, el suelo, soporte fun-

enzimas y polinucleótidos.

do varios tipos de criterios para clasifi-

damental de la vida en todas sus for-

3) La ruptura de la integridad de las

car los metales pesados y entre ellos el

mas. Los metales pesados están con-

biomoléculas.

basado en la densidad, a pesar de que

siderados

4) La modificación de otros agentes

dicho criterio se ha probado inútil a la

inorgánicos más perniciosos para el

I www.retema.es I

los

contaminantes

Septiembre/Octubre 2017

cuentran los siguientes:

biológicamente activos.

RETEMA

85

BIOSORCIÓN DE METALES PESADOS: UNA TECNOLOGÍA DE FUTURO

química, los procesos de oxidación-re-

retener superficialmente iones metáli-

ducción entre los que destacan los

cos y otros contaminantes presentes

procesos de oxidación avanzada (PA-

en las aguas residuales, de modo que

Os) fotoquímicos o no, el intercambio

si la biomasa no está inerte y el metal

iónico, la adsorción, la extracción con

es incorporado al citoplasma mediante

disolventes orgánicos, las tecnologías

algún tipo de mecanismos molecular,

de membrana (como la ósmosis inver-

se hablaría de bioacumulación. El in-

sa) y la evaporación-condensación.

conveniente de esta definición genera-

Estas técnicas suelen resultar muy efi-

lista es que la biomasa viva también

caces cuando el contaminante se en-

puede retener iones sin la participación

cuentra presente en elevadas concen-

del metabolismo celular, por lo que

traciones (>100 mg/L), pero presentan

otros autores se refieren a la biosor-

también importantes inconvenientes

ción como el proceso general de reten-

como son la necesidad de emplear re-

ción de iones contaminantes por parte

activos químicos, la generación de lo-

de la biomasa, sea ésta viva o inerte,

dos concentrados muy contaminantes

de modo que si el contaminante es re-

que deben ser tratados posteriormen-

tenido a nivel superficial se hablaría de

te, así como el elevado coste derivado

bioadsorción y si este se incorpora a la

del empleo de dichos reactivos, de los

célula de algún modo, se denominaría

procesos de regeneración y del consu-

bioacumulación. En ambos casos exis-

mo energético en sí.

ten otros mecanismos específicos den-

Por todo ello, desde hace años se

tro de los anteriores que se desarrolla-

viene trabajando en el desarrollo de

rán someramente en el siguiente

una tecnología biológica, económica,

apartado.

ecológica y eficaz que aprovecha la ca-

Entre las ventajas que ofrece el em-

Además y en el caso concreto de los

pacidad de la biomasa en general y los

pleo de la biosorción para el tratamien-

microorganismos, cuya importancia en

microorganismos en particular para re-

to de efluentes contaminados, se en-

los ecosistemas es mayúscula, la incor-

tener iones metálicos disueltos. Es lo

cuentran las siguientes:

poración de iones metálicos al citoplas-

que se conoce como biosorción y que

ma a través de mecanismos inespecífi-

fue inicialmente definida por el profesor

• Uso de materiales renovables que

cos produce la inhibición del propio

Geoffrey M. Gadd como la eliminación

pueden ser producidos a bajo costo,

sistema de transporte, el daño físico de

de especies metálicas o metaloides,

por ejemplo biomasa microbiana pro-

la membrana celular, la formación de

compuestos y partículas de una solu-

cedente de procesos industriales.

enlaces coordinados con aniones que

ción por medio de materiales biológi-

• Escasa o nula necesidad de reacti-

bloquean grupos funcionales de enzi-

cos. En trabajos posteriores este autor

vos y reducido consumo energético.

mas vitales en el metabolismo y el des-

profundizó sobre este aspecto recono-

• Alta capacidad para acumular iones

plazamiento de metales esenciales

ciendo la dificultad que entraña definir

metálicos de manera eficaz y rápida,

desde los sitios originarios de enlace.

un concepto que engloba a su vez dife-

especialmente cuando la concentra-

rentes mecanismos tanto dependientes

ción de metales es baja, situación en la

TECNOLOGÍAS DE

como independientes del metabolismo

que las técnicas convencionales se

ELIMINACIÓN DE METALES

celular. Actualmente la mayoría de au-

muestran ineficaces.

PESADOS: TÉCNICAS

tores tienden a hablar de biosorción

• Permite trabajar en continuo median-

FISICOQUÍMICAS FRENTE A

cuando la retención de iones metálicos

te el empleo de biomasa soportada

TÉCNICAS BIOLÓGICAS

se da a nivel de superficie y sin que

tanto en columnas empacadas como

participe el metabolismo de la célula, lo

de lecho fijo (biofiltros), lo que posibilita

En las últimas décadas se han veni-

que implica que cualquier tipo de bio-

la regeneración del soporte y la recu-

do poniendo en práctica diferentes téc-

masa inerte puede al menos a priori,

peración de los metales en disolucio-

nicas físico-químicas encaminadas a

retener dichos iones. Por esa razón, di-

nes concentradas.

paliar este problema. Entre estas téc-

chos autores definen biosorción como

• No se generan fangos químicos que

nicas se encuentran: la precipitación

la capacidad de la biomasa inerte para

haya que retirar controladamente.

86

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

BIOSORCIÓN DE METALES PESADOS: UNA TECNOLOGÍA DE FUTURO

• Capacidad para tratar elevados volú-

que se conoce como biolixiviación y

zas de Van de Waals, electrostáticas) y

menes de efluente, dada la rapidez del

suele emplearse en la industria minera

por tanto no se da intercambio ni reor-

proceso (especialmente si se producen

para recuperar metales. Esta cualidad

denamiento de electrones entre el me-

fenómenos de bioadsorción).

no es la que se busca cuando se pre-

tal y el microorganismo razón por la

• Alta selectividad en relación a meta-

tende eliminar iones metálicos de los

cual pueden darse en multicapa. En las

les específicos.

efluentes contaminados.

segundas, la configuración electrónica

• Posibilidad de trabajar varios metales

Por su parte, la inmovilización del

se ve alterada produciéndose enlaces

pesados y mezclas de residuos.

metal, que consiste en pasar éste de

covalentes o iónicos que generan una

• Gran reducción del volumen de resi-

un estado soluble inicial en fase acuo-

intensa adsorción en monocapa. Algu-

duos peligrosos generados.

sa a otro insoluble final en fase sólida,

• Bajo coste económico.

sí tiene interesantes aplicaciones en

nos ejemplos de quimisorción son la biogénesis del sulfuro (S2-) mediada

• Posibilidad de trabajar dentro de un

este campo y es lo que formalmente se

por bacterias sulfato-reductoras en la

amplio rango de condiciones fisicoquí-

conoce como tecnología de biosorción.

micas (incluyendo temperatura y pH) y

Los microorganismos con esta capaci-

que tras la síntesis del ion por parte de éstas, el catión Cd2+ se une para dar

en presencia de otros iones.

dad pueden ser resistentes y/o tolerantes a la presencia de metales pero en

Por otra parte, también presenta al-

general la mayoría de los microorga-

gunas desventajas o inconvenientes:

nismos pueden retener los metales sin

CdS, o también el caso ya citado de la precipitación del HPO42- por parte de las bacterias, al que podrían unirse cationes como el Zn2+.

activar el metabolismo celular y por

Finalmente la combinación de inte-

• Las técnicas convencionales están

tanto tienen aplicación en esta tecnolo-

racciones fisicoquímicas puede mani-

muy extendidas e implantadas, lo que

gía. Los fenómenos implicados en la

dificulta su sustitución.

biosorción de metales pesados por

• Las interacciones entre metales de

parte de los microorganismos son com-

los efluentes a tratar, así como las que

plejos y aún deben ser mejor estudia-

puedan darse con otros compuestos

dos pero a modo general se pueden

presentes, disminuye en ocasiones la

describir como sigue:

eficacia del proceso de biosorción. Por esta razón se debe caracterizar previa-

Bioadsorción: En este caso no se

mente los efluentes a tratar o bien in-

requiere un metabolismo activo por

cluir la biosorción en etapas avanzadas

parte del microorganismo, sino simple-

de la depuración.

mente una interacción fisicoquímica del

• La gran variedad de biosorbentes po-

metal (habitualmente cationes) con li-

tenciales provoca que éstos deban ele-

gandos presentes en la superficie celu-

girse por su disponibilidad y bajo coste

lar y que suelen tener carga negativa.

para optimizar lo mejor posible el pro-

Estos ligandos pueden ser grupos fun-

ceso, y así promover su implantación.

cionales (carboxilo, hidroxilo, fosfato, sulfhidrilo, etc.) propios del microorga-

BIOSORCIÓN DE METALES

nismo o bien el resultado de una activi-

PESADOS POR

dad celular previa, como ocurre con la

MICROORGANISMOS:

precipitación del anión fosfato ácido (HPO42-) al que posteriormente pueden unirse químicamente diversos ca-

MECANISMOS IMPLICADOS A modo general, se suele hablar de

tiones metálicos. En general, el meca-

dos tipos de transformaciones media-

nismo de bioadsorción engloba

das por microorganismos, la moviliza-

uniones de tipo físico y cinética rápida

ción del metal y la inmovilización de és-

(fisisorción) en las que tiene poca in-

te. La movilización del metal consiste

fluencia la temperatura, uniones de tipo

en hacer pasar a éste de un estado in-

químico (quimisorción) y también com-

soluble inicial en fase sólida a un esta-

binaciones de ambas. En las primeras

do soluble final en fase acuosa, es lo

intervienen interacciones débiles (fuer-

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

87

BIOSORCIÓN DE METALES PESADOS: UNA TECNOLOGÍA DE FUTURO

fiestarse por una mineralización inicial

masa, que pueden haber sido determi-

de la que nuestro trabajo podría repre-

del metal, que sirve de centro de crista-

nados previamente por espectroscopía

sentar un ejemplo para el caso del plo-

lización sobre el que actuarían des-

infrarroja.

mo. En otros casos el metal precipita como sulfuro. Lógicamente las bombas

pués fuerzas electrostáticas que provo-

metabólicas implicadas requieren de la participación de canales (Mg2+, K+, Cl-

carían la acumulación heterogénea de

Bioacumulación: En este fenómeno

una mayor cantidad de metal, es lo que

si existe una acción metabólica por

se conoce como complejación. Este

parte del microorganismo y por ende un gasto energético (sistema H+-AT-

, etc.) y poros (porinas en Gram negati-

mecanismo a veces se ve favorecido por la excreción de sustancias (exopo-

Pasa u otras bombas de membrana

inespecíficos de incorporación de me-

lisacáridos, ligandos N y O, etc.) por

dependiendo del metal). En concreto

tales como es el caso del sistema CorA

parte de la célula. Un ejemplo típico de

se requiere de un sistema de transpor-

en las bacterias Gram negativas.

complejación es la adición de Fe a un

te de membrana que permite incorpo-

Otro mecanismo encuadrado en la

efluente a tratar en presencia de bacte-

rar el metal pesado al interior del cito-

bioacumulación es la reducción del

rias sulfato-reductoras, éstas forman

plasma donde proteínas ricas en

metal, lo que suele producirse con

sulfuros que precipitan en forma de

grupos sulfhidrilo (metalotioneinas u

ayuda de proteínas enzimáticas y por

FeS (precipitación reductora) sobre el

otras) lo secuestran, o bien es compar-

ejemplo es conocido el caso de la en-

que otros metales cristalizan. Como se

timentado dentro de una vacuola (caso

zima nitrato-reductasa en la formación

adelantó, en la bioadsorción no se re-

de los hongos), a veces como un paso

de nanopartículas de plata (Ag-NPs).

quiere un metabolismo celular activo

posterior a un proceso de quelación

En general, una vez que el metal se ha

por lo que la biomasa inerte también

mediado también por determinadas

incorporado al citoplasma, los microor-

puede operar por este mecanismo y en

proteínas. También se ha descrito la

ganismo cuentan con tres sistemas

este punto cobra interés lo descrito por

participación de gránulos de polifosfato

proteicos específicos de expulsión de

la Teoría HSAB, que permite predecir

(PoliP) y de organelas tipo acidocalci-

cationes: los facilitadores de difusión

el comportamiento de determinados io-

somas, que precipitarían el metal como

de cationes (CDF) que mediante un

nes metálicos cuando se conocen los

fosfatos en un paso previo a la expul-

proceso quimiosmótico permiten ex-

grupos funcionales presentes en la bio-

sión del precipitado al exterior celular y

pulsar a éstos al espacio periplásmico;

vas), aunque también existen sistemas

las ATPasas tipo P de la que antes hablamos, que deben su nombre a que usan energía de la hidrólisis de ATP y que trabajan con el concurso de proteínas de membrana; y por último transportadores de la familia RND (Resistencia, Nodulación, División) que solo están presentes en bacterias y que suelen asociarse a polipéptidos auxiliares de la pared celular, para realizar su cometido.

Biomineralización: Este mecanismo es en ocasiones un paso posterior a la bioacumulación del metal y tiene su origen en el funcionamiento de una bomba que expulsa a éste hacia el exterior celular, de modo que a contracorriente se genera un flujo de hidrogeniones (H + ) hacia el interior, lo que provoca un súbito incremento de pH localizado en la superficie celular y con ello la precipitación del metal. Se trata Figura 1. Principales mecanismos de inmovilización de iones metálicos por parte de la biomasa microbiana

88

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

de un mecanismo de defensa codifica-

I www.retema.es I

BIOSORCIÓN DE METALES PESADOS: UNA TECNOLOGÍA DE FUTURO

do genéticamente y permite precipitar

De todos ellos, la bacteria Klebsiella

metales y radionúclidos como carbona-

sp. 3S1 (Figura 2) ha demostrado ser

tos e hidróxidos. Existe también otro

la más completa en sus prestaciones

mecanismo que es el resultado de la

respecto a los tres metales. Esta bacte-

actividad enzimática celular descrita en

ria pone en práctica diferentes meca-

el apartado anterior y que permite pre-

nismos a la hora de enfrentarse a los

cipitar metales a través de la formación

metales, que son fijados tanto extrace-

de sulfuros o fosfatos.

lularmente mediante los numerosos grupos funcionales presentes en su pa-

Biotransformación: Se trata de un

red celular y que se revelaron mediante

mecanismo mediado por una enzima

el empleo de Espectrometría infrarroja

microbiana que puede generar com-

por Transformadas de Fourier (FTIR),

puestos poco solubles en agua o bien

como intracelularmente mediante me-

compuestos volátiles partiendo de los

canismos metabólicamente activos que

metales pesados incorporados al cito-

aún están por identificar con detalle.

plasma. Un ejemplo típico es el ciclo

Como es habitual, la microscopía elec-

del mercurio en la naturaleza, donde la

trónica de barrido (SEM), transmisión

(IARC) en el grupo 2B de agentes can-

bacteria Pseudomona aeruginosa reduce el catión Hg2+ a Hg0 sobre el que

(TEM) y transmisión de barrido (STEM)

cerígenos. Además está muy presente

asociada a diferentes detectores (EDX,

en los efluentes, pese a los esfuerzos

otros microorganismos actúan posteriormente para dar CH 3 Hg + y (CH3)2Hg, aún más tóxicos que el pro-

SAED. HAADF, etc.), así como la mi-

normativos de los que ha sido objeto,

croscopía confocal asociada a fluorófo-

dado que es muy empleado en la in-

ros específicos para el caso del Zinc,

dustria: baterías, electricidad y electró-

pio mercurio.

resultaron muy útiles para identificar di-

nica, fertilizantes, fotografía, fundición,

chos mecanismos generales.

galvanizados, minería, explosivos, pa-

Figura 2. Imagen SEM de Klebsiella sp. 3S1

En la Figura 1 se muestra un esque-

El plomo es un metal que se en-

peleras, pesticidas, pigmentos, tintes,

ma en el que aparecen representados

cuentra de forma natural en el medio

tintas y pinturas, petroquímica, vitroce-

los principales mecanismos de inmovi-

ambiente, generalmente formando

rámica, etc. En la Figura 3 se muestra

lización de iones metálicos explicados

parte de algunos minerales como el

una imagen SEM en la que se aprecia

anteriormente, con base en los mode-

sulfuro de plomo (PbS) o galena. Este

con detalle los precipitados de plomo

los propuestos por otros autores.

metal bioacumulable muy tóxico y sin

fijados en la superficie celular de Kleb-

función biológica conocida, puede en-

siella sp. 3S1. En esa misma figura se

BIOSORCIÓN DE METALES

trar en la cadena alimenticia produ-

puede ver otra imagen TEM en la que

PESADOS POR Klebsiella sp.

ciendo importantes perturbaciones

se identifica este metal incorporado en

3S1

metabólicas y fisiológicas. Se encuen-

el citoplasma. Las alteraciones sufri-

tra catalogado por la Agencia Interna-

das en lo grupos funcionales detecta-

cional para la Investigación del Cáncer

dos por FTIR revelaron que se produjo

El grupo de investigación Ingeniería Química y Ambiental (TEP-233) perteneciente al Departamento de Ingeniería Química, Ambiental y de los Materiales de la Universidad de Jaén, lleva algunos años trabajando en el desarrollo de esta tecnología. Se han aislado e identificado molecularmente numerosos microorganismos ubicuos, procedentes de muestreos en aguas residuales urbanas e industriales de la provincia de Jaén, con capacidad potencial para retener cationes de Pb, Zn y Ag que son algunos de los metales más tóxicos y vertidos al medio natural.

I www.retema.es I

Figura 3. A) imagen SEM de Klebsiella sp. 3S1 tras el ensayo de biosorción de plomo. B) imagen TEM de Klebsiella sp. 3S1 tras el ensayo de biosorción de plomo

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

89

BIOSORCIÓN DE METALES PESADOS: UNA TECNOLOGÍA DE FUTURO

Figura 4. Imagen SEM de Klebsiella sp. 3S1 tras el ensayo de biosorción de Zinc

Figura 5 . A) imagen SEM de Klebsiella sp. 3S1 tras el ensayo de biosorción de plata. B) imagen STEM de Klebsiella sp. 3S1 tras el ensayo de biosorción de plata

una bioadsorción de tipo electrostático

traba ampliamente repartido por el ci-

AgCl32, AgCl43-. Es un metal sin fun-

a la que pudo haberse sumado la ex-

toplasma de la célula bacteriana.

ción biológica conocida que llega a las

creción de precipitados en forma de

En la Figura 5 se muestran fotogra-

aguas como consecuencia de su em-

fosfatos tras la incorporación del plo-

fías SEM y STEM que revelan la pre-

pleo en varias ramas de la industria:

mo al citoplasma a través de canales

sencia de precipitados de plata en las

fotografía, medicina, electricidad,

inespecíficos.

células bacterianas de Klebsiella sp.

electrónica, catalizadores, aleaciones,

En cuanto al Zinc, la bacteria tam-

3S1. La plata es un elemento relativa-

soldadura, informática, etc. Una vez

bién mostró una buena capacidad de

mente poco abundante en la corteza

en el medio, puede precipitar en los

biosorción frente a él. El zinc es un nu-

terrestre, donde se puede encontrar

sedimentos donde las condiciones de

triente esencial para la vida, de hecho

pH pueden devolverlo a su estado ió-

forma parte como cofactor de más de

en varios estados de oxidación, principalmente como plata metálica, Ag0 o

200 enzimas y algunas proteínas re-

como catión, Ag+. En las aguas super-

nible y presenta una elevada toxicidad

guladoras de la actividad genética.

ficiales puede aparecer en estado ió-

potencial a corto y largo plazo para

También se encuentra presente en la

nico o precipitado formando sulfuros,

peces, invertebrados, algas, ciano-

corteza terrestre lo que hace que po-

bicarbonatos o sulfatos, también pue-

bacterias y microorganismos en gene-

sea importantes aplicaciones indus-

de hacerlo como cloruro de plata,

ral. Por otra parte, recientes estudios

triales: electricidad, electrónica, far-

AgCl, o cualquiera de sus especies.

han aportado pruebas de su potencial

macéutica, fertilizantes, fundición,

capacidad para bioacumularse y bio-

galvanizados (proceso de hot-dip), mi-

En el agua dulce puede aparecer disuelta como Ag + o bien asociada a

nería, mecánica, papeleras, pestici-

macromoléculas orgánicas coloidales.

fica lo que convierte sus emisiones en

das, pigmentos, tintes, pinturas, petro-

Al crecer la salinidad esta asociación

un problema de magnitud internacio-

química, textiles, etc. Por este motivo

decrece volviéndose comunes clorocomplejos tipo: AgCl 0 , AgCl 2 - ,

nal, máxime cuando se ha comproba-

es uno de los metales mayoritaria-

nico, en el que está mucho más dispo-

magnificarse pasando a la cadena tró-

do que éstas son más importantes de

mente vertido a los efluentes, donde

lo que se pensaba en un principio. En

el incremento en su concentración su-

este marco, Klebsiella sp. 3S1 ha de-

pone un problema medioambiental de

mostrado ser un eficaz biosorbente

gran magnitud. En la Figura 4 se

potencial para retirar de las aguas

muestra una fotografía SEM en la que

contaminadas este peligroso metal.

se aprecia en la superficie de la bacte-

En la Figura 5, se puede apreciar que

ria una considerable complejación de

los precipitados de plata aparecen

precipitados de Zinc, posiblemente

tanto extracelularmente como intrace-

posterior a la bioadsorción electrostá-

lularmente, es decir el metal es bioad-

tica inicial. El marcaje con un fluorófo-

sorbido y bioacumulado. Los mapas elementales de los precipitados mos-

ro específico, reveló por microscopía confocal que el metal es también incorporado en estado libre y se encon-

90

RETEMA

Figura 6. Imagen SEM tomada tras el ensayo de biosorción. Detalle de bioadsorción de Pb sobre biopelícula bacteriana

Septiembre/Octubre 2017

traron que se trata de nanopartículas de AgCl (Ag-NPs), un hallazgo intere-

I www.retema.es I

BIOSORCIÓN DE METALES PESADOS: UNA TECNOLOGÍA DE FUTURO

sante dada las posibles implicaciones

muestran su eficacia a la hora de reti-

Gutiérrez-Corona J. F., Rodríguez-Zavala J.

de este compuesto en biomedicina y

rarlos de las aguas contaminadas.

S., Moreno-Sánchez R. (2006). Interaccio-

nanotecnología. Queda ahora por de-

Aunque los mecanismos implicados

nes microbianas con metales pesados. Re-

terminar los mecanismos moleculares

en la retención de metales pesados

vista Latinoamericana de Microbiologia,

que operan en la formación de las

por parte de la biomasa en general y

48:203-210.

AgCl-NPs.

los microorganismos en particular lle-

Farooq U., Kozinski J. A., Khan M. A., At-

Como un gran número de microor-

van tiempo siendo estudiados, su

har M. (2010). Biosorption of heavy metal

ganismos, Klebsiella sp. 3S1 tiene

complejidad exige un esfuerzo adicio-

ions using wheat based biosorbents – A re-

además una gran facilidad para formar

nal para describirlos con mayor deta-

view of the recent literature. Bioresource

biopelículas sobre soportes sólidos

lle, lo que permitirá emplearlos selecti-

Technology, 101: 5043-5053.

inertes, con la ventaja adicional de que

vamente y de un modo más eficaz. Al

M. Fomina, G.M. Gadd, Biosorption: cu-

pese a pertenecer a un conocido gé-

mismo tiempo, el desarrollo de biofil-

rrent perspectives on concept: definition

nero de patógenos, su grado de pato-

tros con microorganismos selecciona-

and application, Bioresour. Technol. 160

genicidad no es significativo y esto

dos, permitirá no solo retirar estos pe-

(2014) 3–14.

permitiría emplearla en sistemas en

ligrosos contaminantes inorgánicos

Gavrilescu, M. (2004). Removal of heavy

continuo de lecho fijo. Para hacer una

del medio natural, sino también recu-

metals from the environment by biosorp-

primera aproximación sobre su poten-

perar aquellos que tengan interés in-

tion. Engineering in Life Sciences, 4: 219-

cial en este campo, más próximo a las

dustrial. La eficacia de estos sistemas

232.

condiciones reales de trabajo, se dise-

dependerá de su ubicación en las eta-

Marrero-Coto J., Díaz-Valdivia A., Coto-

ñó un sistema de lecho fijo en columna

pas de depuración pero en principio y

Pérez O. (2010). Mecanismos moleculares

que se rellenó con un soporte cerámi-

en lo que a depuración de aguas resi-

de resistencia a metales pesados en las

co de bajo coste (anillos raschig de ca-

duales se refiere, debería ser el trata-

bacterias y sus aplicaciones en la biorre-

olín) cuya capacidad de biosorción era

miento terciario de las EDAR. Su im-

mediación. Revista CENIC Ciencias Biológi-

casi despreciable. Cuando Klebsiella

plantación directa en la industria,

cas, 41: 67-78.

sp. 3S1 fue inoculada y se comenzó a

también debería ser analizada con de-

Muñoz AJ, Espínola F, Moya M, Ruiz E

trabajar con disoluciones metálicas de

talle en un futuro próximo. Además,

(2015) Biosorption of Pb(II) Ions by Kleb-

plomo, los resultados mostraron que el

trabajar con bacterias aporta ventajas

siella sp. 3S1 Isolated from a Wastewater

crecimiento de la biopelícula bacteria-

adicionales ya que constituyen un

Treatment Plant: Kinetics and Mechanisms

na sobre el mismo mejoró en un 150 %

componente esencial de la biomasa

Studies. BioMed Res. Int Article ID 719060

dicha capacidad. Además se realiza-

total de la tierra y por tanto tienen ca-

Muñoz AJ, Espínola F, Ruiz E (2017)

ron varios ciclos de bioadsorción y de-

rácter ubicuo, su pequeño tamaño les

Biosroption of Ag(I) from aqueous solu-

sorción, en los que se recuperó el me-

confiere una enorme superficie espe-

tions by Klebsiella sp. 3S1. J Hazard Mater

tal concentrado en disolución ácida,

cífica, por su gran versatilidad pueden

329: 166-177

sin que la biopelícula sufriese un dete-

crecer en condiciones controladas, se

Muñoz AJ, Espínola F, Ruiz E (2016) Re-

rioro significativo, lo que induce a pen-

adaptan muy bien a las condiciones

moval of Pb(II) in a packed-bed column by

sar que ésta es muy estable y por tan-

ambientales cambiantes y su gran fa-

a Klebsiella sp. 3S1 biofilm supported on

to podría utilizarse repetidas veces

cilidad para formar biopelículas las ha-

porous ceramic Raschig rings. J Ind Eng

antes de su hipotética regeneración

cen buenas candidatas para el desa-

Chem 40:118-127

mediante una nueva siembra bacteria-

rrollo de biofiltros.

lle de la formación de esta biopelícula

BIBLIOGRAFÍA

tenido sobre ella.

Cañizares R.O. (2000). Biosorción de metales pesados mediante el uso de biomasa microbiana. Revista Latinoamericana

CONCLUSIONES

de Microbiología, 42: 131-143.

Cervantes C., Espino-Saldaña A. E., Ace-

La biosorción de metales pesados

vedo-Aguilar F., León-Rodríguez I. L., Rive-

es una tecnología de futuro, los estu-

ra-Cano M. E., Avila-Rodríguez M., Wróbel-

dios realizados hasta el presente de-

Kaczmarczyk K., Wróbel-Zasada K.,

I www.retema.es I

avy metal tolerance of microorganisms isolated from wastewaters: Identification and

que adoptó el modelo conocido como “canal de agua” y cómo el plomo es re-

Muñoz AJ, Ruiz E, Abriouel H, Gálvez A, Ezzouhri L, Lairini K, Espínola F (2012) He-

na. En la Figura 6 se muestra un deta-

Septiembre/Octubre 2017

evaluation of its potential for biosorption.

Chem Eng J 210: 325-332 Suarez P., Reyes R., (2002). La incorporación de metales pesados en las bacterias y su importancia para el ambiente. Interciencia, 27: 160-164.

Volesky B. (2007). Biosorption and me.

Water Research, 41: 4017-4029.

RETEMA

91

TECNOLOGÍA I VOGELSANG

La solución fácil y económica al monstruo de las cloacas l alcantarillado tropieza cada vez

E

equipos redundantes de bombeo. Por

do. Durante mucho tiempo, las toallitas

más con los «malos hábitos» de

otro lado, los operarios precisan del

húmedas se reservaban para el cuida-

la población, como tirar las toalli-

equipamiento necesario para intervenir

do infantil., pero hoy son un elemento

tas húmedas por el inodoro. Que

en caso de fuertes lluvias o actuar ante

más de la higiene diaria que tras su uso

se obstruyan las bombas es algo habi-

fluctuaciones meteorológicas extre-

terminan en el inodoro. Los tampones,

tual y resolver este problema conlleva

mas. Por último, el transporte de aguas

los protegeslips y las compresas tam-

tiempo y dinero. La buena noticia es que

residuales debe ser eficiente en cuanto

bién se tiran de forma incorrecta, inclu-

estas obstrucciones de las bombas se

a recursos y energía. Las bombas tra-

so también algunos textiles como la ro-

pueden evitar con la instalación de tritu-

bajan durante periodos de tiempo rela-

pa en particular, acaban en las redes

radoras de dos ejes, como lo demues-

tivamente prolongados, por lo que su

de alcantarillado.

tran tres análisis de casos reales.

eficiencia es de suma importancia.

Cuando llegan al alcantarillado, los

Los sistemas actuales que transpor-

Además de estos aspectos comple-

productos sanitarios y textiles se con-

tan aguas residuales deben cumplir

jos, los operadores de una planta de-

vierten en un problema para el equipo

una amplia variedad de requisitos. Mu-

ben afrontar otros desafíos fundamen-

que trabaja allí. Debido a las fibras que

chas plantas alcanzan un alto grado de

tales. Los hábitos de la población en

contienen, las toallitas húmedas no se

fiabilidad gracias a la instalación de

cuanto a los residuos están cambian-

desintegran con tanta facilidad como el

92

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

VOGELSANG I TECNOLOGÍA ROPA FRENTE A BOMBAS

papel higiénico. En su lugar, forman nu-

bombas en cámara seca existen mode-

dos y, poco a poco, acaban obstruyendo

los compactos en línea para adecuar el

bombas y tuberías. Incluso las bombas

espacio de manera eficiente así como

Como en el caso de la organización

centrífugas se ven forzadas a trabajar

diseños para pozos de bombeo y cana-

Neinstedter Anstalten, fundación bené-

más allá de los límites de sus capacida-

les. También existen modelos de acero

fica privada situada en el distrito ale-

des. En las estaciones de bombeo y en

inoxidable para aguas residuales agre-

mán de Harz, los servicios que ofrece

las plantas de tratamiento de aguas re-

sivas o motores sumergibles.

proporcionan desde alojamiento y em-

siduales, la eliminación de obstruccio-

Esta amplia variedad es necesaria

nes se ha convertido en parte de

pleo en la comunidad hasta apoyo vital o cuidado en el hogar.

la rutina semanal, lo que se ha

Las aguas residuales de Neins-

traducido en un aumento de los costes de mantenimiento para las

tedter Anstalten, en total cerca de 40 m3 por hora, fluyen hacia el

empresas de alcantarillado y las

sistema de alcantarillado público.

municipalidades que gestionan

Debido a contaminantes de gran

redes de saneamiento y EDAR.

tamaño, como prendas de vestir,

Como solución a los proble-

se producían constantes averías

mas de bombeo causados por

en la red pública de alcantarillado

las madejas de fibras se están

e incluso daños en las bombas.

instalando cada vez más tritura-

Las etiquetas de estas prendas

dores de dos ejes antes del

ayudaron a identificar su origen

bombeo. Estos equipos prote-

en Neinstedter Anstalten.

gen las bombas triturando los

El organismo conjunto de Ost-

sólidos gruesos y evitando así

harz para el tratamiento del agua y

problemas de operación Los

la eliminación de aguas residua-

avanzados equipos de hoy en

les, que gestiona el sistema de al-

día requieren poca potencia

cantarillado público, obligó a

cuando están inactivos, y sus

Neinstedter Anstalten a eliminar o

bajas velocidades proporcionan

triturar los materiales gruesos. Por

un par de giro alto para cortar los

razones económicas, la fundación

cuerpos extraños cuando sea

decidió instalar un triturador.

necesario. Las herramientas de

Cuando en 2009 buscaron el equi-

trituración altamente desarrolla-

po adecuado, eligieron el XRipper

das permiten aplicar fuerzas ele-

XRS186-130Q de Vogelsang.

vadas, convirtiendo los triturado-

«Desde entonces, no hemos

res en herramientas potentes y

recibido más quejas», declaró

eficaces. Al mismo tiempo, los

Frederec Preuss, ingeniero de

componentes resistentes al des-

planta de Neinstedter Anstalten.

gaste implican menos costes

Otros controles realizados por el

operativos.

organismo encargado de la eli-

Debido al poco espacio dispo-

minación de aguas residuales no

nible en las platas, los triturado-

revelaron nuevos problemas y

res de dos ejes están disponi-

confirmaron que los sólidos se

bles en varios modelos, todos

trituraban de manera óptima.

ellos compactos, a fin de permitir su instalación incluso en espacios re-

para ofrecer soluciones a toda la gama

LAS TOALLITAS HÚMEDAS NO

ducidos. Los diseños optimizados ad-

de aplicaciones y escenarios de instala-

TIENEN LA MÁS MÍNIMA

miten caudales elevados y, al mismo

ción que se encuentran en la práctica. El

POSIBILIDAD

tiempo, aseguran un bajo desembolso

triturador de dos ejes debe cumplir con

de capital. Además de la configuración

los requisitos específicos de la aplica-

La asociación de autoridades locales

estándar, similar a la instalación de

ción de tecnología de aguas residuales.

de Wonnegau, en el suroeste de Ale-

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

93

TECNOLOGÍA I VOGELSANG mania, comprende la ciudad de Ostho-

fluyen por gravedad hasta la planta de

tor de 5,5 kW durante un promedio de

fen y diez localidades de más peque-

tratamiento de aguas residuales de

unas 20 horas al día, con breves inte-

ñas. Parte de las aguas residuales de

Worms. Para ello, la estación de bom-

rrupciones, dependiendo de la cantidad

la zona se transportan a una planta de

beo está equipada con tres bombas

de agua que reciba.

tratamiento de aguas residuales situa-

centrífugas para aguas residuales y

da en Worms. Con una capacidad de

cuatro bombas más para aguas residua-

ACUMULACIONES HÚMEDAS,

tratamiento de 180.000 he, esta planta

les y pluviales. Debido a las condiciones

BOMBAS OBSTRUIDAS

es lo suficientemente grande como pa-

locales especiales, es preciso guardar

ra tratar las aguas residuales que pro-

una gran capacidad de bombeo como

Los productos sanitarios, especial-

ceden del área de la asociación de au-

reserva en caso de lluvia. Un edificio

mente las toallitas húmedas, dificultan

toridades locales. Para bombear las

contiguo aloja otras cuatro bombas de

constantemente el funcionamiento de la

aguas residuales a Worms, se constru-

aguas pluviales de gran tamaño, así en

bomba principal, la cual debía abrirse

yó una estación de bombeo en Ostho-

épocas de fuertes lluvias, estas bombas

una o dos veces por semana para elimi-

fen, en la década de 1980, que se ha

transportan el agua acumulada que lue-

nar la obstrucción. El mantenimiento

ido ampliando desde entonces. A ella

go fluye por una acequia hasta un área

requería que dos empleados extrajeran

se conectan cerca de 8000 habitantes,

de contención de aguas pluviales.

cerca de 50 l de material atascado en la

así como tres residencias de ancianos,

La bomba centrífuga de menor tama-

bomba y en las tuberías, para lo que

tres guarderías y una zona industrial.

ño trata la mayor parte de las aguas re-

necesitaban dos horas, contando la

Las bombas de fosa seca se utilizan

siduales con una capacidad de bom-

preparación y el trabajo auxiliar.

para bombear las aguas residuales has-

beo de 30 l/s (aproximadamente 108 m3/h). La bomba funciona con un mo-

mas de la bomba y el atasco causado

ta la altura de la calle. A continuación,

Para eliminar a largo plazo los problepor las toallitas y otros materiales gruesos, la asociación local instaló un triturador de dos ejes. El equipo tenía que cumplir tres requisitos: el propio personal de la asociación debía poder realizar los trabajos de mantenimiento y sustituir las piezas necesarias. Como algunos proveedores exigen que la máquina sea devuelta para la sustitución de piezas, no todos ellos podían cumplir este requisito. El control independiente era una necesidad esencial para limitar las actuaciones en el control existente y evitar que se modificaran sus armarios de distribución. Además, los espacios reducidos de la estación de bombeo implicaban que las dimensiones y el diseño del equipo debían coincidir con las condiciones de la instalación, a fin de facilitar un servicio y un mantenimiento directos en el espacio disponible.

UN AJUSTE EXACTO PARA ESPACIOS REDUCIDOS Los empleados de la estación de bombeo pueden realizar trabajos de mantenimiento o de reparación en el XRipper XRP de Vogelsang, instalado a

94

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

VOGELSANG I TECNOLOGÍA finales de 2015, sin necesidad de tras-

pios de enero de 2016, la bomba y el

Alemania, está diseñada para 55 000

ladarlo y sin precisar para ello apenas

XRipper trabajan sin problemas. Ya no

he. El supervisor de planta Helmut Wis-

herramientas o formación. Para ello, la

hay obstrucciones», afirma el supervisor

sing está abierto a nuevas ideas y a la

unidad de accionamiento puede sacar-

de la planta Heiko Schuch. Desde que

constante optimización de los procesos

se de la carcasa con un pequeño polis-

se instaló el triturador, se ha asegurado

de la planta. La localidad de Merfeld es-

pasto de cadena, junto con los ejes y

el buen funcionamiento sin interrupcio-

tá conectada con una estación de bom-

las cuchillas. De este modo, el trabajo

nes de la bomba principal de aguas resi-

beo. Hasta mediados de la década de

de mantenimiento puede realizarse en

duales. Además, esta actuación ha sido

1990, una pequeña planta de tratamien-

un lugar más espacioso. Partes del

rentable para la asociación de autorida-

to de aguas residuales trataba local-

XRipper, como las cuchillas, sellos me-

des locales. La electricidad adicional

mente las aguas residuales del munici-

cánicos y las juntas son de fácil acceso

que requiere el XRipper se compensa

pio. Después de desmantelar la planta,

y, por lo tanto, rápidos de reemplazar.

con el menor consumo de la bomba

se instaló una estación de bombeo. Su

Como el motor va montado sobre el

centrífuga. Y gracias al funcionamiento

diseño es redundante y está equipada

equipo, su tamaño es pequeño, lo que

sin problemas de la bomba, la asocia-

con tres bombas sumergibles, dos de

le hace adecuado para su instalación

ción ahorra más de 200 horas de traba-

las cuales alcanzan hasta los 15 l/s.

en espacios muy reducidos, como la

jo de mantenimiento al año.

Además, se colocó una bomba de 35 l/s

estación de bombeo de Osthofen. El

Una combinación fatal: productos sa-

de capacidad. Para las operaciones nor-

triturador pudo integrarse fácilmente en

nitarios y paños de limpieza La planta

males de bombeo, basta con una de las

las tuberías existentes como una insta-

de tratamiento de aguas residuales de

bombas más pequeñas; pero en épocas

lación en línea, requiriendo un trabajo

Dülmen, propiedad del organismo res-

de fuertes lluvias, la bomba de mayor ta-

estructural mínimo.

ponsable de aguas de Lippeverband,

maño ofrece la capacidad requerida.

El triturador de dos ejes XRipper se controla desde un armario de control.

Tanto el arranque como la parada de la bomba tienen un efecto directo sobre el triturador. En caso de averías, ambos equipos se detienen automáticamente.

En línea con los requisitos de la asociación de autoridades locales, el equipo de control existente apenas requería pequeñas modificaciones.

ADIÓS A LAS OBSTRUCCIONES El triturador utilizado trata el material de gran volumen de las aguas residuales, como toallitas húmedas o productos sanitarios, y los reduce a un tamaño manejable. De este modo, los equipos de bombeo trabajan con una carga menor de sólidos de gran tamaño y se evitan fallos provocados por obstrucciones e interrupciones del servicio. Las bajas velocidades y el alto par de giro del equipo ayudan a evitar obstrucciones, bloqueos y daños en la bomba, con un bajo consumo.

UNA INVERSIÓN RENTABLE «Desde su puesta en marcha a princi-

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

95

TECNOLOGÍA I VOGELSANG máticamente a la estación de bombeo

Wissing. Para los trabajos de manteni-

situada a 10 km de Merfeld. Como estas

miento, un sistema de raíles permite co-

casas solían ocuparse solo los fines de

locar el XRipper frente a la acometida

semana, los desechos y los objetos de

con una grúa, antes de sacarlo. Aunque

gran tamaño se acumulaban y amonto-

hasta ahora, no ha sido preciso realizar

naban en la fosa antes de transportarse

ningún trabajo de mantenimiento.

por aire comprimido a Merfeld en densas acumulaciones.

La adquisición del triturador también ha dado sus frutos para el organismo

Además de las toallitas húmedas, los

responsable de aguas de Lippever-

paños de limpieza eran a menudo los

band en términos financieros. La inver-

responsables de obstruir la estación de

sión se ha compensado con el ahorro

bombeo. Toallas, ropa interior y medias

semanal de mantenimiento. Teniendo

de nailon también causaban problemas

en cuenta los costes de energía y otros

en las bombas. Al menos una vez por se-

posibles gastos operativos, incluidas

mana, dos empleados debían salir para

las piezas de desgaste, la inversión se

reparar las averías. Esto les llevaba un

amortizará en pocos años.

promedio de hora y media, tiempo que

En resumen, los cambios en los há-

podrían haber dedicado a otra actividad.

bitos de eliminación están creando

Las soluciones probadas con bom-

nuevos desafíos para la tecnología de

bas trituradoras no resultaban adecua-

aguas residuales. Para afrontarlos, mu-

das a largo plazo. Transcurrido cierto

chos municipios y autoridades están

tiempo, las piedras y la gravilla de las

desplegando su personal con mayor in-

aguas residuales afectaban a su fun-

tensidad. Pero las intervenciones de

cionamiento. Las rejillas se descarta-

mantenimiento inusualmente frecuen-

ron como opción para eliminar los de-

tes también suponen importantes au-

sechos y materiales gruesos debido a

mentos de costes. Los fabricantes de

la gran inversión necesaria y a la difi-

tecnología de aguas residuales han de-

cultad y el coste de la operación.

sarrollado soluciones en forma de tritu-

En una reunión con Vogelsang, una

radores de dos ejes que proporcionan

opción alternativa llamó la atención del

una forma económica de evitar estos

supervisor de planta Wissing: el tritura-

problemas. El diseño de estos apara-

dor de aguas residuales XRipper XRC-

tos es tal que se pueden adaptar a las

SIK. Gracias a los rotores monolíticos

instalaciones existentes con relativa fa-

Ripper, incluso las fibras más gruesas

cilidad. Cuando se trabaja en estrecha

Las bombas tienen el tamaño ade-

pueden triturarse sin problemas. El tri-

colaboración con los fabricantes, los

cuado para impulsar las aguas residua-

turador se adapta a los límites de espa-

operarios encuentran una forma efi-

les domésticas desde la zona residen-

cio de la instalación y puede montase

ciente y personalizada para evitar fa-

cial hasta la planta de tratamiento

de manera sencilla y con poco esfuerzo

llos en las bombas a largo plazo.

situada a 8 km de Dülmen. No hay ope-

frente a la entrada de la fosa abierta de

raciones comerciales o industriales co-

la bomba. A fin de comprobar con preci-

nectadas a la red. La estación de bom-

sión la fiabilidad del triturador, se acor-

beo podría realizar su trabajo sin

dó una fase de prueba de seis meses.

dificultad si no fuera por los textiles y

Desde entonces, las bombas y el

productos sanitarios de las aguas resi-

XRipper funcionan sin problemas, y los

duales que, una y otra vez, bloqueaban

empleados ya no deben recuperar y des-

el funcionamiento de las bombas.

hacerse de textiles y productos sanita-

Una pequeña área con residencias

rios. La prueba demostró la fiabilidad del

vacacionales representaba otra fuente

triturador. «No ha habido un solo caso de

de problemas. Las aguas residuales se

obstrucción desde que se instaló el tritu-

recogían allí antes de propulsarse neu-

rador», observó el supervisor de la planta

96

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

Jaume Tarragó VOGELSANG www.vogelsang.es

I www.retema.es I

Carmen Callao Abogada especialista en residuos y economía circular www.wastemanagement.es

CONSULTORIO JURÍDICO

Grandes retos para la industria del agua

L

as películas de espías que hu-

Y es que en los tiempos actuales la

• Relaciones con el cliente - Se necesi-

yen a través de la red de alcan-

industria del agua debe afrontar gran-

ta difusión para comunicar los retos de

tarillado ya no volverán a ser lo

des retos.

la administración del agua y conseguir el apoyo público.

mismo, parece que la huída se

Para conocer cuáles son esos retos,

complicará cuando se encuentren al

cada año, la American Water Works

• Recuperación de costes por servicio /

“monstruo de las alcantarillas”, el deno-

Association (AWWA) realiza una en-

inversión - El ochenta por ciento de los

minado “fatberg”, constituido por todo

cuesta a los profesionales de este sec-

servicios públicos (agua, aguas resi-

aquello que tiramos al baño y al frega-

tor para identificar cuáles son los prin-

duales y sistemas combinados) dijeron

dero y no es biodegradable (toallitas,

cipales retos, y entre ellos aparecen los

que no fueron capaces de recuperar el

grasas, condones, tampones...), el últi-

siguientes:

coste total de servicio.

• Regulaciones gubernamentales - El

mo encontrado en la capital británica tiene un tamaño de dos campos de fút-

• Alto coste de las reparaciones, a la

personal de servicios públicos clasificó

bol, un peso de 150 toneladas y blo-

vez que los usuarios damos por su-

los subproductos de desinfección como

quea las cloacas de Londres.

puesto este servicio y nos resistimos a

la principal preocupación regulatoria,

pagar más por él.

seguido por los productos farmacéuti-

este mes de septiembre que en un es-

• Mal estado de la infraestructura.

cos y de cuidado personal.

tudio realizado por la organización pe-

• Problemas financieros de los servi-

• Planificación y respuesta ante emer-

riodística Orb Media se habían detecta-

cios del agua.

gencias.

do micropartículas de plástico en el

• Escasez de agua.

• Uso / coste de la energía.

agua del grifo en más del 80% de las

• Sustitución de la plantilla.

• Cambio climático - Sólo el 20 por

muestras tomadas en países de todo el

• Previsión de actuaciones en caso de

ciento de los encuestados que no son

mundo.

una sequía controlada.

utilitarios creen que la industria del

Junto a esta noticia, leíamos también

98

RETEMA

Septiembre/Octubre 2017

I www.retema.es I

CONSULTORIO JURÍDICO I GRANDES RETOS PARA LA INDUSTRIA DEL AGUA

agua está preparada para el cambio

de Agua Potable y Saneamiento en

invertir en la mejora de las infraestruc-

climático.

España 2016, en el que se ponen de

turas está la cantidad de agua que se

• Seguridad de las infraestructuras -

relieve las necesidades de inversión

pierde en la red, y que según un estu-

Las preocupaciones incluyen la conta-

que deben afrontar nuestras infraes-

dio elaborado por PWC y titulado “La

minación intencional del agua y la ci-

tructuras, y las dificultades para hacer

gestión del agua en España, análisis

berseguridad.

frente a las mismas derivadas de la

de la situación actual del sector y retos

tensión que surge por el precio del

futuros “ indica que “En 2010, el por-

agua, precio que no es suficiente para

centaje de pérdidas de agua en la red

cubrir los costes generados.

de distribución española era significati-

Los problemas detectados en Estados Unidos son compartidos por el XIV Estudio Nacional de Suministro

En esta línea sobre la necesidad de

vamente superior (25,9%) a la media europea (21,4%)” ¿Cuánta agua podríamos ahorrar con una red más eficiente? ¿Cuánto dinero nos cuestan esas fugas y la falta de eficiencia de la red?

El tema normativo en España también está presente y es que el reparto de competencias entre Ministerio, Comunidades Autónomas y Ayuntamientos, no facilita la gestión del agua ni tampoco el cumplimiento de las obligaciones legales impuestas por la Directiva Marco del Agua.

Y es que los grandes retos que tiene que afrontar la industria del agua son muy diversos y van desde los retos técnicos de gestión y depuración, pasando por la necesidad de reformar e invertir en las infraestructuras, y por una regulación normativa que responda a las necesidades actuales y a los problemas que habrá que afrontar en el futuro.

Envía tus dudas legales ¿Tienes dudas sobre algún aspecto legal dentro del ámbito de los residuos?

Si es así puedes enviar tu consulta por correo electrónico a Carmen Callao, abogada especialista en residuos y economía circular.

Seleccionaremos las más interesantes para ser publicadas en la revista. ccallao@ono.com

I www.retema.es I

Septiembre/Octubre 2017

RETEMA

99

DIRECTORIO DE EMPRESAS

DIRECTORIO DE EMPRESAS

Aquí puede ir su publicidad Más información en info@retema.es

DIRECTORIO DE EMPRESAS

Aquí puede ir su publicidad Más información en info@retema.es

DIRECTORIO DE EMPRESAS

Aquí puede ir su publicidad Más información en info@retema.es

Aquí puede ir su publicidad Más información en info@retema.es

DIRECTORIO DE EMPRESAS