RETEMA • Mayo/Junio 2015

28 AÑOS DE

TRAYECTORIA

1987 - 2015

Nº 183 I MAYO/JUNIO 2015

www.retema.es

REPORTAJE Smart Water Santander

I+D+i en el tratamiento de aguas

PubliREPORTAJE SADYT, 20 años de trayectoria en el sector

Depuración de aguas en pequeños municipios

REPORTAJE Saneamiento de las Marismas de Santoña

EVENTOS I V JORNADA BRM

V Jornada BRM El sector analiza el estado de las tecnologías de biorreactores de membrana para tratamiento de aguas Aspecto de la Sala durante la presentación de J. Llorens (Universidad de Barcelona) sobre ósmosis directa

S

e celebró el pasado 28 de Ma-

pletamente implantados aunque se

la situación revertiría si se valorase la

yo en Barcelona la V Jornada

continúan realizando mejoras, como las

excelente calidad del agua resultante.

sobre Biorreactores de Mem-

señaladas por los tecnólogos en sus

En la Jornada se dispuso una sesión

brana (BRM) con un excelente

respectivas ponencias, en las que die-

dedicada exclusivamente a la explota-

número de participantes. El evento

ron a conocer las novedades desarro-

ción y limpieza de BRM aerobios en

congregó una amplia representación

lladas durante estos dos últimos años.

EDARs, un tema clásico que trajo a co-

de los principales actores del sector del

Obviamente, los BRM plantean pro-

lación la edición de la Guía Técnica pa-

tratamiento de aguas, en especial los

blemas, en especial en ámbitos munici-

ra la implantación de biorreactores de

interesados en los diferentes aspectos

pales, que derivan principalmente de la

membrana, publicada recientemente

de los fundamentos y aplicaciones de

situación económica, que hace más

por el CEDEX, fruto de la experiencia

las membranas. En concreto, en esta

compleja su operación ante costes

acumulada durante estos últimos años.

edición, se presentaron 15 ponencias

energéticos relativamente elevados a

Asimismo de dedicó una sesión, una

distribuidas en 5 sesiones.

pesar de los esfuerzos dedicados a

de las más largas, con cuatro ponen-

Durante la Jornada, quedó patente

disminuirlos. Sin embargo hay que te-

cias, al tema de los procesos de mem-

que los BRM aerobios se hallan com-

ner en cuenta que, en muchos casos,

brana en medios anaerobios. Este nú-

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V JORNADA BRM I EVENTOS mero mayor de ponencias deriva del interés que despiertan los BRM anaerobios (BRM-An) y, en comparación con la anterior edición en que se ya se abordó este tema, se constató que el interés por esta tecnología ha crecido muy notablemente. Los contenidos que se presentaron fueron tanto de base industrial como académica.

Entre las ventajas que justifican este interés, están las derivadas de la ausencia de aireación, que hace descender sus costes de operación provenientes del consumo eléctrico de las soplantes. En este sentido, para el tratamiento de aguas residuales urbanas

La entrega del premio AquaEspaña por parte de Sergi Martí presidente de esta entidad, a Tomás Michel, Director General de la red de Centros Tecnológicos Cetaqua y también Presidente de la Plataforma Europea del Agua

se señaló un consumo estimado de 0,03 kWh por m3. Otra ventaja, propia de los sistemas anaerobios es el bajo rendimiento de producción de biomasa, lo cual deriva en ahorros directos en la gestión de lodos.

Como se anunció oportunamente se presentó por primera vez en este foro una tecnología en expansión como es la ósmosis directa, con una mesa redonda al final en la que se discutieron las posibles aplicaciones y viabilidad

J. Mata, presidente del Comité Organizador, dando la bienvenida a los asistentes

Mesa Redonda sobre la ósmosis directa. De izq. a der.: F. Rogalla (Aqualia); P. Rougé (Aqualogy); J. Arráez (moderador) (CdRB); T. de la Torre (Acciona) y J. Llorens (Universidad de Barcelona)

de las mismas. Se trata de una tecnología capaz de tratar soluciones con una elevada presión osmótica y que reduce

mino por recorrer para esta tecnología.

presentaciones de los representantes

la tendencia al ensuciamiento de la

Asimismo se señaló que las membra-

industriales y a otros temas relaciona-

membrana. Asimismo, cuando no se

nas juegan un papel esencial en el

dos con los BRM. En especial se deba-

necesita recuperar la solución osmóti-

abaratamiento de los costes y que tam-

tieron las presentaciones dedicadas a

ca, el tratamiento resultante es muy

bién en este sentido es necesario dis-

la eliminación de microcontaminantes

económico.

minuir el coste de la recuperación de

orgánicos en BRM y a la siempre polé-

las soluciones osmóticas.

mica utilización directa del agua depu-

Se indicó también una nueva gene-

rada debidamente acondicionada me-

ración de BRM, los BRM osmóticos

También y al final de la sesión de la

que no precisan aireación, que aumen-

mañana, tuvo lugar la entrega del pre-

tan la posibilidad de eliminación del

mio de AquaEspaña 2015. El distingui-

En general todas las ponencias resul-

fouling y que favorecen la eliminación

do esta vez fue Tomás Michel, Director

taron muy interesantes y se puede ase-

de contaminantes emergentes. En

General de la red de Centros Tecnoló-

gurar que la quinta convocatoria de esta

EEUU es una tecnología que se aplica,

gicos Cetaqua y también Presidente de

jornada de membranas fue todo un éxito.

especialmente en las aguas residuales

la Plataforma Europea del Agua

La Universidad de Barcelona ya empieza

de la fractura hidráulica, así como en la

(WssTP) el cual recibió esta mención

la preparación para la edición de 2017,

obtención de agua potable a partir de

especial en reconocimiento a su tra-

aunque antes, para el 25 de Noviembre

aguas salinas o contaminadas (me-

yectoria en el sector del tratamiento y

de este año, hay planeada otra intere-

diante bolsas individuales denomina-

control del agua.

sante jornada sobre gestión y tratamiento

diante sistemas multibarrera.

das “Hydropacks”), aunque también

Finalmente las sesiones de la tarde

de lodos de depuradora, que se espera

quedó patente que todavía queda ca-

fueron dedicadas principalmente a las

concite nuevamente el interés del sector.

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La aparición de la revista RETEMA se realiza a meses vencidos. © Prohibida la reproducción total o parcial por cualquier medio sin autorización previa y escrita del autor.

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SUMARIO SUMARIO MAYO - JUNIO 2015 AÑO XXVIII - Nº 183

RESUMEN DE LA V EDICIÓN DE LA JORNADA BRM DE LA UNIVERSIDAD DE BARCELONA Página 2 BIOMETAL DEMO, PLANTAS DEMO PARA LA REHABILITACIÓN BIOLÓGICA DE AGUAS INDUSTRIALES CONTAMINADAS POR METALES PESADOS Página 6 REPORTAJE SMART WATER SANTANDER, UN PROYECTO ÚNICO EN EUROPA Página 11 SMART AIR MBR, CONTROL AUTOMÁTICO DE LA AIREACIÓN DE LOS BIORREACTORES DE MEMBRANA EN PLANTA REAL Página 20 FLUSER, PLANTA PILOTO PARA EL ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO, NUEVAS TECNOLOGÍAS Y MEJORAS DE PROCESOS EN AGUAS RESIDUALES Página 28 PUBLIRREPORTAJE SADYT, 20 AÑOS DE TRAYECTORIA EN EL SECTOR DEL AGUA Página 36 EVALUACIÓN MICROSCÓPICA DE BIOPELÍCULAS MEDIANTE LA APLICACIÓN DE BIOSENSORES: CASO ELAN® Página 44 PROYECTO SUWANU, REUTILIZACIÓN DE AGUA Y NUTRIENTES EN AGRICULTURA PARA COMBATIR LA ESCASEZ DE AGUA Página 54 REPORTAJE PROYECTO DE SANEAMIENTO GENERAL DE LAS MARISMAS DE SANTOÑA (CANTABRIA) Página 58 AQUATIK, NUEVAS TECNOLOGÍAS PARA LA DETECCIÓN DE CONTAMINANTES PRIORITARIOS EN EFLUENTES DE DEPURADORA Página 68 DENITOX, DESARROLLO DE UNA NUEVA TECNOLOGÍA DE DESNITRIFICACIÓN BASADA EN LA OXIDACIÓN ANAEROBIA AUTOTRÓFICA Página 74 EVOLUCIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS Y SUBPRODUCTOS DE DESINFECCIÓN EN SISTEMAS DE POTABILIZACIÓN DE AGUA Página 78 DEPURACIÓN DE AGUAS EN PEQUEÑOS MUNICIPIOS, UN RETO NECESARIO Página 88 NOTICIAS Página 97

BIOMETAL DEMO, REHABILITACIÓN BIOLÓGICA DE AGUAS CONTAMINADAS CON METALES PESADOS

BIOMETAL DEMO Plantas Demo para la rehabilitación biológica de aguas industriales contaminadas por metales pesados Manuel García Roig; José Felipe Bello Estévez; Teresa Manzano Muñoz; Patricia Pérez Galende; Agustina Hierro Estévez; Juan Carlos García Prieto Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico del Agua (CIDTA) Universidad de Salamanca I www.usal.es

L

a contaminación por metales

metálico a tener en su propia factoría

residuales, en muchos casos es desea-

pesados es uno de los proble-

sistemas de tratamiento de aguas, ya

ble y obligado rebajar aún más el conte-

mas medioambientales más

que los contaminantes metálicos de sus

nido de sus efluentes en los metales

importantes en la actualidad.

aguas residuales son especialmente tó-

más tóxicos como el mercurio, plomo,

Un gran número de industrias produ-

xicos y no pueden verterse al medio

cadmio y arsénico.

cen y descargan aguas residuales y re-

ambiente o al alcantarillado, ya que, en

siduos con niveles excesivos de meta-

este caso, si fueran a la depuradora

les pesados, incumpliendo las actuales

municipal correspondiente, inhibirían

directivas de la Unión Europea al res-

los procesos secundarios de depura-

En esta línea de trabajo, un consorcio

pecto y pudiendo constituir, incluso,

ción biológica de los contaminantes ur-

europeo constituido por cuatro equipos

una amenaza para la vida humana.

CONSORCIO EUROPEO

banos. A pesar de que las industrias ya

de investigación, el CIDTA de la Univer-

La normativa obliga a las industrias

tienen en cuenta estas restricciones y

sidad de Salamanca (coordinador cien-

que producen efluentes con contenido

se ocupan del tratamiento de sus aguas

tífico), el grupo de Metalurgia Extracti-

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BIOMETAL DEMO, REHABILITACIÓN BIOLÓGICA DE AGUAS CONTAMINADAS CON METALES PESADOS

Figura 1. Concepto del proyecto BIOMETAL DEMO

va/Biohidrometalurgia de la Universidad

la viabilidad de la aplicación de diferen-

Complutense de Madrid y el del Prof.

Complutense, el grupo de investigación

tes procesos biotecnológicos (bioadsor-

Eric Guibalt de la Escuela de Minas de

medioambiental del Centro de Ciencias

ción, bioprecipitación), tanto, a escala

Alès (Francia) trabajan en diferentes pro-

do Mar de la Universidad del Algarve

piloto y de planta piloto demostración,

cesos de bioadsorción de metales, ha-

(Portugal) y el laboratorio de Ingenieria

como tratamiento terciario de aguas re-

ciendo buen uso de la capacidad que tie-

Medioambiental de la Escuela de Minas

siduales industriales contaminadas con

nen algunas biomasas de adsorber

de Alès (Francia), y cinco PYMES, Con-

metales (Figura 1).

sobre su superficie estos contaminantes, dejando limpias las aguas que los con-

tactica S.L. (coordinador), Industrial Goñabe, LCW Consult S.A., Serviecologia

BIOTECNOLOGÍAS A ESCALA

tienen. Los investigadores trabajan con

y Tratamiento de Aguas S.L. e Hydrolab

LABORATORIO

biomateriales tales como pulpa de remolacha, algas pardas y derivados y com-

S.L. ha conseguido 2,9 millones € de financiación europea para su proyecto

Desde diciembre de 2013 hasta di-

posites a base de alginato y quitosano.

BIOMETAL DEMOnstration plant for the

ciembre de 2015, los investigadores es-

Por su parte, el grupo de la Prof. Clara

biological rehabilitation of metal bea-

pañoles, portugueses y franceses estu-

Costa de la Universidad del Algarve tra-

ring-wastewaters, aportando los socios

dian a escala de laboratorio tres

baja con bacterias sulfato-reductoras

1,4 millones de euros de fondos propios

procesos diferentes para eliminar los

que crecen en presencia de nutrientes

hasta alcanzar el presupuesto global de

metales de las aguas por medio de dis-

orgánicos y actúan en aguas ácidas que

4,3 millones de euros.

tintos componentes y procesos biológi-

contienen sulfatos metálicos. Estos mi-

El proyecto, a desarrollar durante 4

cos. Por una parte, el grupo del Prof. An-

croorganismos reducen los sulfatos me-

años (2014-2017), pretende demostrar

tonio Ballester de la Universidad

tálicos solubles en agua, a sulfuros me-

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BIOMETAL DEMO, REHABILITACIÓN BIOLÓGICA DE AGUAS CONTAMINADAS CON METALES PESADOS

tálicos insolubles en agua, es decir, producen la bio-precipitación de metales.

De esta forma, tales aguas residuales quedan limpias de metales en presencia de tales bacterias. Finalmente, el CIDTA trabaja con otro sistema de bio-precipitación de metales basado en bacterias de los géneros Mycobacterium y Amycolatopsis capaces de biocatalizar la hidrólisis de fosfatoésteres para producir fosfato inorgánico que en presencia de los metales en disolución, los precipitan en forma de fosfatos metálicos insolubles, al soprepasarse localmente en los sitios activos biocatalíticos el producto de solubilidad de tales fosfatos metálicos, y, por tanto descontaminando el agua (Figura 2). Estas bacterias, aisladas de aguas residuales y terrenos contaminados con metales, han sido crecidas en medios

Figura 2. Bio-precipitación de metales por bacterias que hidrolizan fosfato ésteres

adecuados e inmovilizadas, por atrapamiento físico y entrecruzamiento quími-

se instalarán en España, una en la fac-

zar un seguimiento de la depuración

co, en espuma reticulada de poliuretano.

toría de metalizados Goñabe de Valla-

biológica de sus aguas en condiciones

Los diferentes biomateriales descri-

dolid y otra en la empresa cerámica En-

reales de funcionamiento (Figura 3).

tos, empaquetados convenientemente

deka Ceramics de Castellón; y una en

Finalmente, se realizará un análisis

en reactores de laboratorio, están de-

Portugal, en la mina de São Domingos.

socioeconómico y técnico de los bene-

mostrando su eficacia en condiciones

Cada una de estas aguas residuales in-

ficios que el biotratamiento terciario de

experimentales optimizadas para la eli-

dustriales tiene sus particularidades y

aguas metalizadas industriales puede

minación de metales de aguas tanto

los dos últimos años del proyecto, hasta

suponer para los sectores industriales

sintéticas como industriales (caracte-

diciembre de 2017, servirán para reali-

implicados a nivel europeo.

rística una del sector minero, otra de la industria de metalizados y una tercera

Figura 3. Concepto demostración del proyecto BIOMETAL DEMO

de la industria cerámica).

BIOTECNOLOGÍAS A ESCALA PLANTA PILOTO DEMOSTRACIÓN Al finalizar los dos primeros años de trabajo a escala laboratorio, en diciembre de 2015, se compararán los resultados obtenidos con cada proceso biotecnológico y se elegirá el bioproceso óptimo y más eficiente, o bien una sinergia de dos bioprocesos integrados, para el diseño, construcción, operación y monitorización de tres plantas piloto de demostración para el tratamiento terciario de eliminación de metales de cada tipo de agua residual industrial. Dos de ellas

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BIOMETAL DEMO, REHABILITACIÓN BIOLÓGICA DE AGUAS CONTAMINADAS CON METALES PESADOS

Agradecimientos La investigación que se lleva a cabo en este proyecto ha recibido financiación del Séptimo Programa Marco de la Unión Europea (FP7/2007-2013), gestionado por la REA – Research Executive Agency. http://ec.europa.eu/research/rea bajo el acuerdo de financiación nº 619101.

REFERENCIAS Guibal, E., Cambe, S., Bayle, S., Taulemesse, J.-M., Vincent, T., 2013. Silver/chitosan/cellulose fibers foam composites: From synthesis to antibacterial properties. Journal of Colloid and Interface Science, 393, 411-420.

Macaskie, L.E, Yong, P., Doyle, TC, Roig, Manuel G., Diaz, M., Manzano, T., 1997. Bioremediation of uranium-bearing wastewater: Biochemical and chemical factors influencing bioprocess application. Biotechnology & Bioengineering 53, 100-109.

Martins, M., Santos, E.S., Faleiro, M.L., Chaves, S.,Tenreiro, R., Barros, R., Barreiros, A., Costa, M.C., 2011.

Performance and bacterial community shifts during bioremediation of acid mine drainage from two Portuguese mines. International Biodeterioration & Biodegradation 65, 972-981.

Romera, E., González, F., Ballester, A., Blázquez, M.L., Muñoz, J.A., 2008. Biosorption of heavy metals by Fucus spiralis. Bioresource Technology 99, 4684-4693.

Grupo de investigación

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TECNOLOGÍA I IDbox

IDbox, la plataforma tecnológica de Smart Water Santander antander continúa persi-

S

eficiencia para distintos usos del

guiendo los objetivos en

agua a través del acceso rápido

lo que a innovación se

y completo a la información,

refiere, así como las líne-

además de todas las funcionali-

as para alcanzarlos y avanzar en

dades que ofrece esta solución

su desarrollo como Ciudad Inteli-

al usuario. La tecnología está

gente. Dentro de los proyectos

pensada para ser útil, e IDbox

ya implantados destaca el de

no es la excepción. Si el experto

Smart Water. Un proyecto en el

de toma de decisiones puede

cual se ha dotado a una zona de

gestionar la información y su

Santander de una infraestructura

tiempo de forma eficiente, tam-

de supervisión y monitorización

bién será capaz de ofrecer los

de agua, capaz de ofrecer infor-

resultados de forma eficiente.

mación con el objetivo de optimi-

Debido al éxito y a la buena

zar, adecuada y eficazmente las

acogida entre los ciudadanos in-

necesidades de suministro, ges-

mersos en el proyecto Smart

tión y optimización de la zona.

Water, se ha decidido continuar

Todo ello se ha realizado a

con la implantación de la red inte-

través de la modernización de

ligente de agua por otras zonas

las infraestructuras en cuanto a

de la ciudad. Además de equipos

los trabajos de ingeniería se re-

de autolectura de consumo de

fiere, y la plataforma IDbox co-

los ciudadanos, se instalará en la

mo el componente tecnológico

red equipos inteligentes que per-

del proyecto que da soporte pa-

mitirán monitorizar el nivel de sa-

ra que la gestión de la red de

neamiento, presión de la red, bo-

agua sea rigurosa, eficiente y re-

cas de riego, caudalimetros y lecturas de parámetros de cali-

lativamente fácil.

El objetivo es apoyar a grupos de to-

rios de adquisición de datos e integra-

dad de agua tales como cloro, turbidez y

ma de decisiones entregándoles la in-

ción, procesado, almacenamiento de

PH, o información de las mareas, que

formación integrada y procesada sobre

grandes volúmenes de información, y la

permitirán mediante análisis de correla-

el suministro, consumo, caudal, estado

devolución muy rápida de datos históri-

ción diferida equilibrar la gestión de la

y funcionamiento de máquinas (bom-

cos y en tiempo real para análisis. IDbox

demanda del suministro, adaptándose a

bas, válvulas, etc.), aguas residuales, y

también cubre la teleobservación, inte-

los condicionantes actuales y futuros de

otros procesos. La sostenibilidad empie-

gración con otras tecnologías como

cambio climático. Toda esta información

za desde la correcta selección de la pla-

geo-espacial, sistemas como ERP o

integrada en el sistema IDbox será mos-

taforma tecnológica que ayuda a los

SAP, aplicaciones móviles, etc., convir-

trada a los ciudadanos mediante una

usuarios dándoles información en tiem-

tiendo el sistema en una solución versá-

aplicación móvil y paneles informativos

po real, analizando los datos, haciendo

til y fácil de usar.

distribuidos por la ciudad.

predicciones, construyendo informes y

Para el proyecto de Smart Water en

presentando gráficos y mapas dinámi-

Santander, el sistema IDbox, mediante

cos. El sistema IDbox, basado en tecno-

un proceso optimizado de recogida de

logías modernas, cumple todos los crite-

datos y análisis, ha permitido mejorar la

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CIC Consulting Informático www.cic.es

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SMART WATER SANTANDER PROYECTO PIONERO Y ÚNICO EN EUROPA EN LA GESTIÓN DEL AGUA

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REPORTAJE I PROYECTO SMART WATER SANTANDER

Leofredo Pellón Director de FCC Aqualia Santander FCC Aqualia I www.aqualia.es

E

ste Proyecto no solo permite la

Idea de cambio de gestión

monitorización de las Redes de Abastecimiento y Saneamiento, que facilita la detección de fu-

gas, mejora de la eficiencia energética, chequeo en continuo de la calidad del agua suministrada, control pormenorizado de los consumos, sino también la comunicación bidireccional con el ciudadano en tiempo real poniendo a su disposición información como nunca antes se había visto.

FCC Aqualia presta servicio en el Municipio de Santander en virtud de un contrato de concesión administrativa que data del 1 de Abril de 2006. El ob-

EL PROYECTO

jeto del citado contrato es la concesión

hace casi un año el proyecto esta totalmente finalizado y 100% operativo.

administrativa de la gestión del Servi-

Durante el primer semestre del año

Con el despliegue de una Red de

cio de Abastecimiento de Agua y Alcan-

2014, se ha realizado la implantación

Sensores, cuyos datos son alojados en

tarillado del Municipio de Santander

del proyecto en un barrio piloto, con

una plataforma de software, se puede

por un período de 25 años.

más de 1.100 clientes (unos 5.000

predecir el comportamiento de los siste-

El servicio tiene 100.050 clientes y

usuarios) que se están beneficiando de

mas de abastecimiento y saneamiento,

abastece a una población aproximada

este nuevo servicio, puesto que desde

monitorizar la calidad del agua, así co-

de 178.500 habitantes en Santander.

En los casi 9 años de actividad en Santander, FCC Aqualia conjuntamente

Zona piloto de Nueva Montaña donde se ha desarrollado el proyecto

con el Ayuntamiento de Santander, ha llevado a cabo importantes inversiones en obras de mejora, ampliación y renovación de las infraestructuras, así como implantaciones tecnológicas que han redundado en una notable mejora del servicio prestado.

Durante los últimos años, el Ayuntamiento de Santander está impulsando la innovación tecnológica como uno de los ejes fundamentales de desarrollo económico de la ciudad. Este impulso, en el sector del agua, se ha materializado en el proyecto SMART WATER SANTANDER, desarrollado por FCC Aqualia, que supone un extraordinario avance en la gestión del agua, tal y como se la conoce hoy en día.

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PROYECTO SMART WATER SANTANDER I REPORTAJE

mo conocer los datos de cada punto de

los cuales emiten sus datos a través de

2. Eficiencia energética: Al no estar

suministro en tiempo real, lo que reper-

unos interfaces radio 868 Mhz. Estos

emitiendo constantemente, el dispositi-

cute en el desarrollo de estrategias

datos son transmitidos al concentrador

vo puede usar su batería interna en po-

avanzadas de gestión del negocio.

correspondiente, y de este al centro de

tencia de transmisión. Cuando un dis-

La sensórica instalada se puede clasifi-

lectura, que ya emite vía GPRS al re-

positivo es interrogado, solo emitirá

car de dos tipos:

positorio de datos.

durante unos milisegundos.

3. Respetuosa con el medio ambien-

• Sensores domiciliarios, que permiten

El esquema inferior detalla la arqui-

te: A diferencia de un sistema unidirec-

la lectura remota del consumo ciudada-

tectura del sistema y los elementos que

cional, en el que los dispositivos están

no en tiempo real.

la conforman.

emitiendo constantemente, los siste-

• Sensores de red

Las principales características de es-

mas bidireccionales emiten muy pocas

ta estructura de comunicaciones son:

veces, por lo que la contaminación radioeléctrica es muchísimo menor.

En cuanto a los primeros, la sensórica domiciliaria, se ha planteado una

1. Bidireccional: Esto significa que el

4. Interactivo: Un dispositivo bidireccio-

red fija de comunicaciones, con una

dispositivo radio no emite su informa-

nal puede interactuar con el gestor, per-

estructura de comunicaciones conoci-

ción si no es requerida por el cliente, ya

mitiendo que puedan ser reprogramadas

da como AMI (Automatic Meter Infraes-

sea en el momento en el que se haya

sus funcionalidades , como por ejemplo,

tructure) red compuesta por contado-

programado al concentrador o en el

cambiar las condiciones de almacenaje

res equipados con módulos de radio,

momento que el gestor lo necesite.

periódico de la lectura, valores de umbral de alarmas. Un sistema bidireccional es el ideal para realizar balances hidráulicos y estudios de perfiles de consumos, programando momentos de recogida de lectura simultánea en un determinado sector ya una determinada hora, todo ello desde el punto de gestión, sin necesidad de acceder a los contadores. También permite la interrogación a un solo contador sin necesidad de descargar todas las lecturas que se hayan podido acumular en el concentrador.

La información disponible por dispositivo son: • 24 índices horarios • Índice de caudal de retorno

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REPORTAJE I PROYECTO SMART WATER SANTANDER

• Alarma diaria de fugas

modo bi-direccional para permitir el

cionando esa presión al nivel de con-

• Alarma diaria de caudal en retorno

mantenimiento remoto como opciones

sumo existente en cada momento, de

• Alarma de fraude

de servicio a cliente y lecturas en tiempo

manera autónoma M2M, lo que supo-

• Alarma de batería baja

real del punto de medida en cuestión.

ne unos enormes beneficios en pará-

• Alarma de sobre uso banda radio

A través de la sensórica de red, y en

metros como la disminución de fugas,

• Alarmas de análisis inteligente

tiempo real, FCC Aqualia es capaz de

ahorro de energía, y en definitiva una

• Contador sobredimensionado

conocer todos los parámetros de fun-

gestión más sostenible del sistema.

• Contador infradimensionado

cionamiento de las redes de Abasteci-

• Contador girado

miento y Saneamiento:

• Pico de caudal

• Caudal global de entrada al Sector.

plataforma software, se puede compro-

• Presión de entrada al sector, acondi-

bar cómo la presión se ajusta en todo

En la gráfica superior, extraída de la

El funcionamiento operativo de la red principal se comporta como un conjunto de sub-redes interactivas. De una parte, la comunicación interna de cada una de las subredes se realiza en 433MHz y de otra, las subredes entre si y de estas con el punto de acceso se establece sobre la frecuencia 434MHz. La comunicación desde el punto de acceso hasta el centro de gestión se realiza a través de comunicación GPRS mediante transferencia de ficheros a través de un Servidor FTP que permite la recolección de la información.

Se definen dos ventanas de trabajo; una determina el periodo de recolección masiva, realizada diariamente de manera unidireccional sincronizada y otra con

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PROYECTO SMART WATER SANTANDER I REPORTAJE

momento al caudal demandado

para smartphones y tablets, in-

por la red, todo ello, de manera

formación que nunca antes tuvo

automática.

a su alcance.

• Parámetros de la red de sa-

Con la mera descarga de di-

neamiento, como nivel de co-

cha app, totalmente gratuita, el

lectores y alivios.

usuario de Santander tiene a su

• Parámetros de Calidad del

disposición:

Servicio, Cloro, PH, Turbidez y Conductividad.

• Su curva de consumo en el

• Parámetros de funcionamiento

período que desee, con un gap

de los elementos mecánicos del

mínimo de 1 hora, lo que supo-

sistema, como estaciones de

ne pasar de disponer 4 datos de

bombeo de aguas residuales.

consumo anual, a 8.760 datos anuales.

• Comparativa de su propio

Lo descrito anteriormente constituye una monitorización completa

miento y análisis está permitiendo una

consumo en diferentes periodos de

de las redes, que supone a la compañía

mejora considerable en el servicio pres-

tiempo a elegir por el usuario.

gestora, en este caso FCC Aqualia, la

tado, y por otro lado, la posibilidad de

• Comparativa de su consumo con la

obtención de una gran cantidad de in-

poner dicha información a disposición

media del consumo de su barrio, lo

formación de alta calidad, cuyo trata-

directa del usuario, a través de una app

que supone una importante iniciativa

REPORTAJE I PROYECTO SMART WATER SANTANDER

de auto concienciación en el gasto de

fuente, director de la Zona I de Aqualia,

tualmente está finalizando la 2ª fase

agua, ya que le permite autoevaluarse.

han rubricado la ampliación y mejora del

que se extendía a la zona centro. Aho-

• Datos de calidad de agua en tiempo

actual convenio que data de 2013, para

ra, toca analizar la inversión necesaria

real.

desarrollar un proyecto global “Smart

y el modelo óptimo de financiación para

• Comunicación bidireccional en tiem-

Water, Smart Citizens” para la ciudad de

llegar a toda la ciudad, objeto del con-

po real entre el usuario y FCC Aqualia,

Santander. De la Serna, destacó en su

venio firmado.

de tal manera que el usuario puede en-

intervención que el sistema de gestión in-

El proyecto está suponiendo ya una

viar un aviso/incidencia de cualquier ín-

tegral del agua de Santander es “uno de

mejora considerable del servicio, gracias

dole, desencadenándose de inmediato

los más avanzados de Europa y del Mun-

a la alta calidad de los datos disponibles

el protocolo de actuación por parte de

do” gracias a una iniciativa “pionera y co-

que también están a accesibles al ciuda-

FCC Aqualia, y viceversa, desde FCC

piada por otras ciudades”. Otro punto re-

dano. En este sentido, Lafuente resaltó

Aqualia, ya que la app proporciona al

levante del acuerdo es la incorporación

que Santander es “referencia” y “base de

usuario un buzón donde se reciben los

de la gestión integrada del Ciclo Urbano

desarrollo” de Aqualia para el estudio

mensajes enviados, como pueden ser:

del Agua a la Estrategia Cero Carbono,

Smart Water y que a su vez “aporta la

aviso de corte de suministro, factura a

mediante el cálculo de la huella de CO2.

necesaria sensibilidad e información al

cobro, consumo excesivo, etc. En las

Este segundo convenio, nace avala-

ciudadano”. Por su parte, el rector ase-

capturas de pantalla superiores se

do por el éxito y la buena aceptación

guró que Santander es un “paradigma”

puede observar en aspecto de la apli-

que ha supuesto la iniciativa, que ac-

de ciudad inteligente y el laboratorio más adecuado de uso de nuevas tecnologías

cación para smartphones.

para los ciudadanos.

De esta forma el modelo de Gestión, CONCLUSIONES

se expresa según el siguiente esquema representativo:

El desarrollo urbanístico de las ciuSantander analizará extender

dades, se encamina a un futuro donde

el proyecto Smart Water a toda

las nuevas tecnologías tendrán una im-

la ciudad

plantación total, con el fin de lograr una mayor información y participación de

Recientemente el alcalde de la capital

los consumidores, obteniendo como re-

cántabra, Iñigo de la Serna, Jose Carlos

sultado unas ciudades más eficaces,

Gómez, rector de la UC y Santiago La-

inteligentes y sostenibles.

16

RETEMA

Mayo/Junio 2015

I www.retema.es I

TECNOLOGÍA I MEJORAS ENERGÉTICAS, S.A.

Mejoras Energéticas, S.A. colabora con FCC Aqualia en el proyecto Smart Water Santander entro de los objetivos persegui-

D

mejora de la calidad del servicio perci-

miento, además de monitorizar los cau-

dos por el proyecto Smart Wa-

bida por el ciudadano. En este sentido,

dales y las presiones a la entrada de

ter Santander, uno de ellos es

Mejoras Energéticas, S.A. ha colabora-

cada sector de la red de distribución,

la implantación de herramien-

do con FCC Aqualia en el suministro de

ajustar la presión de suministro a la de-

tas que repercutan positivamente tanto

una serie de equipos y soluciones en-

manda de consumo existente en cada

en el desarrollo de estrategias avanza-

caminados a alcanzar dichos objetivos.

momento y en cada punto del sector,

das de gestión del negocio, como en la

En lo referente a la red de abasteci-

aporta enormes beneficios: • Disminuyen las pérdidas reales de agua, por lo que el indicador ANR (Agua No Registrada) se ve favorecido • Se reduce el número de roturas que se producen, tanto en la red como en las acometidas; por un lado implica un ahorro en los gastos de reparación, y por otro lado evita molestias a los ciudadanos al disminuir las obras de reparación necesarias en la calle • Aumenta la vida útil de las redes de abastecimiento, pues la gestión avanzada de presiones hace que las tuberías se vean sometidas a una menor fatiga • Las instalaciones de agua interiores de los ciudadanos se ven protegidas al eliminar los excesos de presión en todo momento, lo que supone un ahorro a la ciudadanía por un menor gasto de reparación de averías interiores La solución tecnológica Smart propuesta para implantar una gestión avanzada de presiones, se compone de unos sensores de presión para monitorizar la red, combinados con un software que permite a un controlador inteligente PEGASUS® actuar sobre la válvula para optimizar la presión en el sector.

Las comunicaciones se realizan con tecnología SMARTM2M y toda la inteligencia e información se aloja en la

18

RETEMA

Mayo/Junio 2015

I www.retema.es I

MEJORAS ENERGÉTICAS, S.A. I TECNOLOGÍA Controlador inteligente PEGASUS®

Limnímetro ultrasónico autónomo Sonicsens®

Sistema multiparamétrico Olympia®

plataforma de software Smart Water

sensores para medir el nivel en los co-

en los sistemas de información de las

Santander.

lectores y los puntos de alivio.

compañías.

En relación a la red de alcantarillado,

Una vez más, estas soluciones aporta-

Todo ello hace viable la implantación

teniendo en cuenta la problemática pre-

das emplean la tecnología SMARTM2M

de una amplia red de sensores, tanto en

sente por la intrusión de agua de mar, la

para integrar los datos en la plataforma

los sistemas de abastecimiento como

instalación de sensores que miden el ni-

Smart Water de Santander.

de saneamiento, que posibilitan el desarrollo de una gestión avanzada y soste-

vel y la conductividad en puntos estratégicos de la red, permiten predecir y ac-

Conclusiones

comportamiento del sistema integral de

Las nuevas tecnologías aportan sen-

saneamiento. Asimismo, y con el objeti-

sores, cuyos costes de adquisición y

vo de mejorar la gestión de las aguas de

explotación han disminuido considera-

escorrentía urbana en el sistema de sa-

blemente, que suministran datos en

neamiento, se ha dotado al mismo de

tiempo real perfectamente integrables

I www.retema.es I

nible del agua que repercute directamente en una mejora de la calidad del

tuar en consecuencia para mejorar el

Mayo/Junio 2015

servicio ofrecido al ciudadano.

Mejoras Energéticas, S.A. www.mejoras-energeticas.com

RETEMA

19

SMART AIR MBR: CONTROL AUTOMÁTICO DE LA AIREACIÓN DE LOS BIORREACTORES DE MEMBRANA

SMART AIR MBR Control automático de la aireación de los biorreactores de membrana en planta real Hèctor Monclús1, Montserrat Dalmau1, Sara Gabarrón2, Julian Mamo1, Joan Canals3, Antonio Ordoñez3, Ignasi Rodríguez-Roda1,2, Joaquim Comas1,2 1 LEQUIA I http://lequia.udg.cat • 2ICRA I www.icra.cat • 3GS Inima I www.inima.com

L

os biorreactores de membrana

les construidas cada año. En España el

sumergidas en un tanque externo (fi-

(BRM) se han convertido en una

aumento del sector BRM ha comporta-

gura 2), con membranas de fibra hue-

tecnología consolidada en el

do un incremento de los ingresos del

ca (HF, hollow fiber) y/o plana (FS,

campo de la depuración de

400% (Figura 1).

flat-sheet).

aguas residuales (Monclús et al.,

La tecnología BRM nació a finales

Los BRM presentan una serie de

2010a; Monclús et al., 2010b); en los úl-

de los años 60 cuando el decantador

ventajas respecto a los sistemas con-

timos años en Europa, y especialmente

secundario de un sistema de lodos ac-

vencionales de fangos activos. Entre

en los países mediterráneos, el incre-

tivos fue reemplazado por una mem-

ellas cabe destacar que permiten tra-

mento de la implantación de BRM ha si-

brana de ultrafiltración externa de flujo

bajar a elevadas concentraciones de

do considerable, con aproximadamente

tangencial. Aunque existen distintas

biomasa en el reactor (Judd 2008), he-

45 nuevas depuradoras de aguas resi-

configuraciones, la más común para el

cho que minimiza la producción de lo-

duales municipales y 65 nuevas depu-

tratamiento de aguas residuales urba-

dos, y disminuye los requerimientos de

radoras de aguas residuales industria-

nas es la configuración de membranas

espacio en comparación con las gran-

20

RETEMA

Mayo - Junio 2015

I www.retema.es I

SMART AIR MBR: CONTROL AUTOMÁTICO DE LA AIREACIÓN DE LOS BIORREACTORES DE MEMBRANA

Figura 1. Evolución del sector BRM en España (Frost and Sullivan 2008)

des superficies destinadas a los decantadores secundarios y al tratamiento terciario de los sistemas convencionales. Además, proporcionan concentraciones muy bajas de sólidos en suspensión y elevada eliminación de patógenos en el agua tratada, dando lugar a efluentes de extrema calidad perfectamente válidos para su posterior reutilización (Marti et al. 2011).

A pesar de las múltiples ventajas que ofrecen los BRM, de la progresiva calidad y fiabilidad de las membranas y de la clara disminución que han experimentado los costes iniciales de inversión, lo cierto es que la necesidad de airear las membranas para facilitar la limpieza mecánica de su superficie y disminuir de este modo su ensuciamiento, implica un incremento significativo de los costes de operación.

Varios estudios han permitido reducir los costes asociados a la aireación realizando ciclos intermitentes o ajustando el caudal en base al flujo de filtración (Verrecht et al. 2008; Drews 2010; Barillon et al. 2013), pero ninguno de estos sistemas de control actúa en lazo cerrado (tiendo en cuenta la evolución del proceso de filtración).

Cabe constatar que el consumo energético debido a la aireación de las membranas representa todavía un 3540% del consumo energético total de la instalación (Figura 3).

Así pues, a pesar de sus ventajas, la

Figura 2. Esquema comparativo de un sistema de lodos activos convencionales y un sistema BRM

implementación de la tecnología de BRM solamente estará justificada

sistema de control avanzado para la

operación. El sistema de control es

cuando se trate de zonas con una sen-

optimización energética de BRM enfo-

adaptable a cualquier tipo de configu-

sibilidad ambiental elevada, zonas con

cado a la reducción del consumo de ai-

ración de las membranas (HF y FS).

escasez de agua, estaciones de depu-

re por limpieza mecánica de las mem-

ración con espacio muy limitado, trata-

branas. El objetivo principal del

2. METODOLOGÍA E

miento de aguas residuales industria-

sistema de control es la reducción del

IMPLEMENTACIÓN

les complejas, o tratamiento de aguas

consumo eléctrico de las soplantes de

residuales en sectores con una fuerte

limpieza de membranas, manteniendo

componente estacional.

la eficiencia del proceso de filtración,

2.1. SMART AIR MBR®

El Laboratorio de Ingeniería Química

aumentando la fiabilidad del proceso

Smart Air MBR® es un sistema de

y Ambiental (LEQUiA) de la Universi-

mediante un robusto sistema de moni-

control automático (Monclús et al.

dad de Girona, en colaboración con GS

torización y controlando en línea la

2015) que regula el caudal de airea-

Inima Environment, ha desarrollado un

evolución de los parámetros clave de

ción de limpieza de las membranas

I www.retema.es I

Mayo - Junio 2015

RETEMA

21

SMART AIR MBR: CONTROL AUTOMÁTICO DE LA AIREACIÓN DE LOS BIORREACTORES DE MEMBRANA

Figura 3. Distribución de los costes de los MBR. Adaptado de (Judd 2011)

Figura 4. Conexiones Smart Air MBR con el PLC

(air-scouring) basado en la evolución

Permeabilidad (K) = flujo/PTM (1)

• Caso 1: La permeabilidad LT es ne-

de la permeabilidad, que se usa como

Slope Ratio= KST/KLT (2)

gativa y la ST es positiva. En este caso habría una posibilidad de ahorro mo-

indicador de la evolución del proceso

derado

de filtración y de las características

La evolución de la permeabilidad en

del lodo. La presión trans-membrana

los procesos de filtración tiende a redu-

• Caso 2: LT es negativa y la ST es ne-

(PTM) y el flujo son monitorizados en

cirse debido al proceso intrínseco de

gativa. En este caso las opciones de

tiempo real y proporcionan el razona-

ensuciamiento que padecen las mem-

ahorro son mínimas

miento para modificar el caudal, com-

branas. Pero este ensuciamiento no

• Caso 3: La LT es positiva y la ST es

parando la evolución de la permeabili-

siempre es constante y por lo tanto ca-

positiva. En este caso las opciones de

dad (eq 1) a corto plazo (Short Term,

be la posibilidad de realizar disminucio-

ahorro son elevadas.

ST) de los últimos cuatro días con la

nes del caudal cuando este sea posi-

• Caso 4: la LT es positiva y la ST es

evolución de la permeabilidad de los

ble. La mayoría de veces las acciones

negativa. En este caso las opciones de

últimos 14 días (Long Term, LT). Ésta

correctivas como podrían ser las lim-

ahorro de energía son moderadas o

comparativa (Slope Rate, SR, eq.2) es

piezas químicas o los cambies en la

bajas.

la variable de seguimiento. La variable

biomasa podrían permitir un aumento

de control son las revoluciones del

de la permeabilidad. Para definir todos

Mediante la tabla 1 siguiente se han

motor de la soplante instalada para

las tendencias de la permeabilidad se

especificado las acciones de control

las limpiezas físicas de la membrana

han definido 4 casos para el sistema de

respecto a los valores de ST, LT y SR.

(Figura 4).

control (Figura 5).

2.2. EDAR MBR de La Bisbal d´Empordá Tabla 1. Acciones del Sistema de control Smart Air MBR ®

LT

Rangos de SR

Rangos de Variación Caudal de aire (%)

Variación Caudal de aire (m3·min-1)

Ahorros esperados

Caso 1 ST ≥ 0

<-2.5 ; 0)

[-3% ; -1%]

[-0,53 ; -0,18]

Moderado

gía BRM de La Bisbal dʼEmpordà (LBE,

LT<0 Caso 2 ST < 0

LT>0

Caso 3 ST ≥ 0

Caso 4 ST < 0

22

El sistema de control (Smart Air

ST

RETEMA

MBR®) fue desarrollado en planta piloto y validado en la estación depuradora de aguas residuales (EDAR) con tecnolo-

[0 ; 1)

[-1% ; -0.2%]

[-0,18 ; -0,04]

ST≥LT Moderado

[1 ; ≥5

[+0.3% ; +5%]

[+0,05 ; +0,89]

ST<LT Nulo

Esta EDAR está diseñada para tratar

[0 ; 1)

[-0.4% ; -1.8%]

[-0,07 ; -0,32]

ST<LT Moderado

con tecnología BRM un caudal diario de 3,200 m3. El diagrama de la EDAR se

[1 ; ≥1.8

[-2.5% ; -5%]

[-0,45 ; -0,89]

ST≥LT Alto

<-2 ; 0)

[0% ; -0.5% ]

[0,00 ; -0,09]

Bajo

noreste España) (Gabarrón et al. 2013).

puede visualizar en la Figura 6 y las características del MBR en la Tabla 2.

Cada línea de filtración de LBE dispone de una soplante de avance positi-

Mayo - Junio 2015

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SMART AIR MBR: CONTROL AUTOMÁTICO DE LA AIREACIÓN DE LOS BIORREACTORES DE MEMBRANA

Figura 5. Diferentes relaciones entre la evolución de la permeabilidad ST y LT

vo (GM 25S, Aerzen) que proporciona un caudal de aireación de 17.8 m3/min, operando a 3510 r.p.m. (50 Hz) que corresponde a un consumo energético de 290 kWh/día.

3. RESULTADOS 3.1. Seguimiento proceso de filtración

Figura 6: Diagrama de flujo del proceso en la EDAR de la Bisbal d’Empordà

Este estudio realizado en la EDAR de La Bisbal dʼEmpordà se dividió en dos fases de 12 meses cada una. En la primera fase se realizó la calibración del mismo mediante la adquisición de datos. También se realizaron tareas de implementación y de validación de los datos on-line. Los últimos 6 meses de esta primera fase se operó Smart Air MBR® en lazo abierto, permitiendo que el sistema propusiese un caudal sin modificarlo.

En la segunda fase se implementó el lazo cerrado operando de forma automática y modificando el caudal de la soplante de la línea A cada día después de realizar los cálculos oportunos. La línea B se dejó con el mismo caudal que tenían ambas antes de implementar el sistema de control. De esta forma se pudieron comparar ambas líneas de filtración para poder evaluar objetivamente el impacto de la modificación del caudal de aireación en base a la velocidad de ensuciamiento. En esta segunda fase se limitó

Tabla 2: Características principales de las instalaciones experimentales Instalación

Unidades

EDAR BRM La Bisbal d’Empordà

Tipo membrana

Fibra hueca

Número de líneas

2

la reducción del caudal de aire de forma gradual desde el 0% hasta el máximo del 20%.

Mediante la Figura 7 se puede ob-

Fabricante membrana

Zenon, GE

ZeeWeed 500c

servar la evolución de las permeabili-

Área total de membrana

m2

5808 (2904 x 2)

dades de ambas líneas de filtración.

Diámetro de poro

µm

0.04

La operada con Smart Air MBR® (línea

Flujo medio de trabajo

L·m2·h-1

23 ± 2

QA

m3·min-1

17.8

SADm

m·h-1

0.37

filtración

minutos

10

contralavado

segundos

40

Aireación recomendada

Ciclos filtración

I www.retema.es I

Mayo - Junio 2015

A) y la operada a régimen normal (línea B) con un caudal constante y fijo de 17.8 m3/min.

En esta fase de validación, la permeabilidad de ambas líneas fue evolucionando de forma paralela sin gran-

RETEMA

23

SMART AIR MBR: CONTROL AUTOMÁTICO DE LA AIREACIÓN DE LOS BIORREACTORES DE MEMBRANA

des diferencias. Aunque cabe destacar que en el inicio de la fase 2 las diferencias entre ambas eran inferiores al 0,6% (57.1 LMH/bar Línea A y 57.4 LMH/bar línea B). La limitación de caudal mínimo se incrementó hasta el 20% al cabo de 160 días de operación. Con esta limitación se trabajó durante 6 meses obteniendo un promedio de la permeabilidad de la línea A de 63.5 LMH/bar y de 63.7 LMH/bar para la línea B. En ambas líneas se aplicaron el mismo número de limpiezas químicas de mantenimiento (90 para A y 92 para B) y los tiempos de trabajo de ambas líneas fueren muy parecidos (17.9 h. para Línea A y 17.8 h. para línea B). La diferencia mayor se observó en el día 120 cuando se aplicaron las limpiezas de recupera-

Figura 7: Evolución del ensuciamiento de las líneas de filtración en LBE. Permeabilidad (A) con Smart Air MBR y permeabilidad (B) sin Smart Air MBR

SMART AIR MBR: CONTROL AUTOMÁTICO DE LA AIREACIÓN DE LOS BIORREACTORES DE MEMBRANA

ción previstas que ocasionaron dife-

6.3 g/L hasta 5.7 g/L. Por lo que a

te ponderado. Esta reducción prome-

rencias de permeabilidades.

rendimientos de eliminación de nu-

diada permitió reducir de forma el con-

Existen diferentes estudios que

trientes se refiere, éstos se mantuvie-

pronostican que las características

ron constantes tal y como se muestra

sumo energético en un 14% obteniendo una reducción del 0.025kWh/m3, y

del lodo pueden verse modificadas o

en la Figura 8.

llegando a valores máximos de ahorro

3.2. Consumo energético

de hasta 22% comportando una reducción de hasta 0.04kWh/m3.

perjudicadas cuando se modifican las condiciones de operación del proce-

Los costes de implementación de es-

so MBR (Dalmau et al. 2014). Por este motivo se realizó un seguimiento

Antes de operar en lazo cerrado se

te sistema de control en la EDAR de La

de las características del lodo y de

monitorizó el consumo de la soplante

Bisbal dʼEmpordà podrían ser recupe-

las eficiencias de eliminación de nu-

trabajando al régimen recomendado

rados en menos de 2 años.

trientes. Para el primer aspecto, las características del lodo no se vieron

por los fabricantes que era de 17.8m3/min. Este consumo promedia-

comparando con los sistemas de con-

modificadas de forma significativa. La

do era de 289.5 kWh/día. Los ahorros

trol actuales que optimizan el caudal

filtrabilidad se mantuvo en ambas fa-

calculados en base a este coste per-

de aire de los BRM, podemos decir

ses en 54 segundos en la Fase 1 y 50

mitieron conseguir un ahorro energéti-

que éste sistema de control ha sido el

segundos en la Fase 2. Para la de-

co de 10,000kWh (Figura 9).

único validado en lazo cerrado y en

Una vez evaluados los resultados y

cantabilidad del lodo se mantuvo en

Teniendo en cuenta el caudal tratado

planta real, sin perjudicar de ninguna

SVI=230 ± 80 mL/g y la concentra-

por cada una de las líneas de filtración

forma a la eliminación de nutrientes ni

ción de la biomasa se redujo de los

se puede estimar la reducción del cos-

las características del lodo.

SMART AIR MBR: CONTROL AUTOMÁTICO DE LA AIREACIÓN DE LOS BIORREACTORES DE MEMBRANA

4. CONCLUSIONES

Gabarrón, S., Gómez, M., Monclús, H., Rodríguez-Roda,

dation of an air scour control system for energy savings

I. and Comas, J. (2013). "Ragging phenomenon charac-

in membrane bioreactors." Water Research 79: 1-9.

terisation and impact in a full-scale MBR." Water Science

Monclús, H., Sipma, J., Ferrero, G., Comas, J. and Ro-

MBR® ha sido satisfactoriamente vali-

and Technology 67(4): 810-816.

driguez-Roda, I. (2010). "Optimization of biological nu-

dado a escala real consiguiendo una re-

Judd, S. (2008). "The status of membrane bioreactor

trient removal in a pilot plant UCT-MBR treating munici-

ducción energética del 14% como valor

technology." Trends in Biotechnology 26(2): 109-116.

pal wastewater during start-up." Desalination 250(2):

medio y llegando a valores de hasta

Judd, S. (2011). The MBR Book. Principles and Aplica-

592-597.

22%. La permeabilidad monitorizada

tions of Membrane Bioreactors for water and wastewater

Monclús, H., Sipma, J., Ferrero, G., Rodriguez-Roda, I.

como indicador del grado de ensucia-

treatment. Oxford, UK, Elsevier 2n Ed.

and Comas, J. (2010). "Biological nutrient removal in an

miento de las membranas no se vio

Marti, E., Monclus, H., Jofre, J., Rodriguez-Roda, I., Co-

MBR treating municipal wastewater with special focus on

afectada en todo el proceso de valida-

mas, J. and Balcazar, J. L. (2011). "Removal of microbial

biological phosphorus removal." Bioresource Techno-

ción. La reducción energética en los

indicators from municipal wastewater by a membrane

logy 101(11): 3984-3991.

BRMs es una de las claves para au-

bioreactor (MBR)." Bioresource Technology 102(8):

Verrecht, B., Judd, S., Guglielmi, G., Brepols, C. and

mentar su competitividad.

5004-5009.

Mulder, J. W. (2008). "An aeration energy model for an

Monclús, H., Dalmau, M., Gabarrón, S., Ferrero, G., Ro-

immersed membrane bioreactor." Water Research

dríguez-Roda, I. and Comas, J. (2015). "Full-scale vali-

42(19): 4761-4770.

Este sistema de control SMART AIR

5. AGRADECIMIENTOS Este estudio ha sido financiado por el

Figura 8: Comparativa de la eficiencia de eliminación de nutrientes en la EDAR

Ministerio español de Economía y Competitividad

(CDTI-

IDI20110304,

CTM2012-38314-C02-01 and PCIN2013-074), desde el programa People (Marie Curie Actions) del 7º programa marco de la Unión Europea (FP7/20072013) bajo los acuerdos 289193 (SANITAS) y de ACCIÓ 600388 (TECNIOSPRING) y mediante el financiamiento de la Agencia Catalana de Valorización Tecnológica (VALOR 2010-00170). LEQUIA está reconocido como grupo de investigación consolidado por la Generalitat de Catalunya con el código 2014SGR-1168.

Figura 9: Evolución del consumo energético de la línea operada con Smart Air MBR®

REFERENCIAS Barillon, B., Ruel, S. M., Langlais, C. and Lazarova, V. (2013). "Energy efficiency in membrane bioreactors."

Water Science and Technology 67(12): 2685-2691.

Dalmau, M., Monclús, H., Gabarrón, S., Rodriguez-Roda, I. and Comas, J. (2014). "Towards integrated operation of membrane bioreactors: Effects of aeration on biological and filtration performance." Bioresource Technology 171: 103-112.

Drews, A. (2010). "Membrane fouling in membrane bioreactors-Characterisation, contradictions, cause and cures." Journal of Membrane Science 363(1-2): 1-28.

Frost and Sullivan (2008) Global Membrane Bioreactor Markets.

26

RETEMA

Mayo - Junio 2015

I www.retema.es I

FLUSER: PLANTA PILOTO PARA EL ESTUDIO DE ALTERNATIVAS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

FLUSER Planta piloto para el estudio de alternativas de tratamiento, nuevas tecnologías y mejoras de procesos en aguas residuales ESAMUR I www.esamur.com • Aguas de Murcia I www.emuasa.es

Figura 1. Vista del decantador primario y del reactor biológico de la planta piloto FLUSER

INTRODUCCIÓN

calidad del agua están ligadas con

dulce dependen muchos ecosistemas.

otros temas, no sólo relacionados con

También está claro que la gestión del

A las puertas del siglo XXI la socie-

el trinomio agua-energía-seguridad ali-

agua residual juega un papel funda-

dad se enfrenta al reto de enfocar la

mentaria, sino con otros asuntos no re-

mental en el objetivo de alcanzar una

gestión del agua desde un punto de vis-

lacionados específicamente con el re-

garantía del recurso en un escenario en

ta sostenible, eficiente y equitativo. Tal y

curso, puesto que el abastecimiento de

el que el déficit de agua se incrementa-

como reconoce la Organización de las

agua es imprescindible para la produc-

rá con el paso de los años (ONU, 2015).

Naciones Unidas (ONU), aumenta de

ción de casi la totalidad de bienes y ser-

Desde la publicación de la Directiva

forma creciente el reconocimiento de

vicios, y para el propio medio ambiente,

91/271/CEE sobre el tratamiento de

que la gestión de aguas residuales y la

ya que del suministro continuo de agua

aguas residuales, se establece la obli-

28

RETEMA

Mayo - Junio 2015

I www.retema.es I

FLUSER: PLANTA PILOTO PARA EL ESTUDIO DE ALTERNATIVAS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

miento de Murcia (51%) e Hidrogea Figura 2. Vista aérea EDAR Murcia Este

(49%), responsable de la gestión del Ciclo Integral del Agua en el municipio de Murcia. La empresa gestiona un total de 16 EDAR, tratando en 2014 un caudal total de 42,59 hm3. De todas las plantas gestionadas, la EDAR Murcia Este es la instalación de mayor tamaño Fig.2); la planta está diseñada para tratar un caudal de 100.000 m3/día mediante un proceso biológico de fangos activados A2O, que incorpora a la zona aireada tradicional, selectores anóxicos y anaerobios en cabecera de tratamiento, permitiendo una significativa remoción de nutrientes (N y P) en el agua tratada.

La línea de fangos está formada por dos líneas de espesamiento de gravedad con tamizado previo, flotación y posterior digestión anaerobia. Finalmente los lodos son deshidratados me-

gatoriedad de tratar las aguas residua-

población agrupada en aglomeraciones

diante centrífugas con adición de polie-

les antes de proceder a su vertido en to-

urbanas está conectada a la red de sa-

lectrolito. En los digestores anaerobios

dos los países de la Unión Europea

neamiento, de la cual el 98% recibe tra-

se genera una corriente de biogás que,

(UE). Se generaliza entonces la implan-

tamiento biológico, lo que permite elimi-

desde el año 2012, alimenta una planta

tación de sistemas de depuración en to-

nar el 99% de la carga contaminante

de cogeneración (1 MWh). La electrici-

das las aglomeraciones urbanas, que

para convertir a las aguas residuales en

dad generada permite satisfacer aproxi-

serán más o menos rigurosos depen-

volúmenes aptos para su uso en rega-

madamente un 38% de los consumos

diendo de si el destino del vertido se re-

dío y aportaciones a los cauces y ríos.

energéticos de la planta y el calor gene-

aliza en zonas clasificadas como sensi-

Además se están aprovechando como

rado se utiliza para mantener una tem-

bles o no sensibles a la eutrofización.

enmienda orgánica en torno a 140.000

peratura (Tª) adecuada en el proceso

Aparece la necesidad de incorporar

toneladas (t)/año de lodos en condicio-

de digestión. Las aguas depuradas son

además etapas específicas para la eli-

nes adecuadas para la regeneración de

devueltas al Río Segura colaborando

minación de nutrientes en aquellas Es-

los suelos (ESAMUR, 2014).

activamente a la regeneración y con-

taciones Depuradoras de Aguas Resi-

Aguas de Murcia es la empresa mix-

duales (EDAR) en las que exista la

ta, constituida en 1989 por el Ayunta-

ESAMUR y Aguas de Murcia comparten desde sus orígenes su

necesidad de reducir las con-

compromiso con la gestión sos-

centraciones de nutrientes (Nitrógeno y/o Fósforo).

servación del mismo.

Figura 3. Vista frontal de la planta piloto FLUSER

tenible de las aguas residuales

En la Región de Murcia, es la

y, desde ambas empresas se

Entidad de Saneamiento de la

trabaja activamente en el desa-

Región de Murcia (ESAMUR) el

rrollo de estudios e iniciativas

organismo que desde el año

encaminadas no sólo a alcan-

2002 asume la gestión y el con-

zar una mejor calidad en el

trol de las instalaciones de sane-

agua tratada, sino a hacerlo de

amiento y depuración. ESAMUR

una forma cada vez más efi-

gestiona 86 EDAR que tratan

ciente, consumiendo menos re-

anualmente un volumen en torno a los 100-105 hm3. En la Re-

cursos e intentando poner en

gión de Murcia el 99,10% de la

el proceso.

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valor los residuos generados en

Mayo - Junio 2015

RETEMA

29

FLUSER: PLANTA PILOTO PARA EL ESTUDIO DE ALTERNATIVAS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Figura 4. Diagrama de flujo de la planta piloto FLUSER

Es en el año 2008 cuando se esta-

produzca con el mayor grado de vero-

La planta piloto FLUSER cuenta con

blece un acuerdo entre ESAMUR y

similitud la EDAR Murcia Este, estable-

Aguas de Murcia para el diseño y la

ciendo un programa de experimenta-

una capacidad de tratamiento media de 4 m3/día, un caudal punta de 5 m3/día

construcción de una instalación experi-

ción orientado a: (I) Optimizar los

y consta de (A) Línea de Agua y de (B)

mental, reproducción a escala de la

procesos ya existentes y (II) Validar

Línea de fango, además de toda la (C)

EDAR Murcia Este, que permita el es-

tecnologías novedosas y emergentes

Instrumentación y equipos de control

tudio de alternativas de tratamiento de

antes de la aplicación a escala real. La

necesarios para una correcta caracteri-

aguas residuales y fangos y la valida-

planta también permite establecer pro-

zación y seguimiento de los procesos.

ción de nuevas tecnologías sin com-

gramas de formación de técnicos y

prometer la calidad el agua de salida

operadores para mejorar sus compe-

de ninguna EDAR.

tencias profesionales.

OBJETIVO

DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA

A. Línea de agua El agua llega a FLUSER a través de una bomba sumergible instalada en el pretratamiento de la EDAR Murcia Es-

El objetivo de esta iniciativa ha sido

En la Figura 4 se puede observar un

te. El pretratamiento de la planta piloto

diseñar y construir una planta piloto,

diagrama de flujo de la instalación ex-

dispone de: (I) un tamiz autolimpiable

denominada FLUSER (Fig. 3), que re-

perimental.

de tamaño de paso de 0,5 mm, para eliminar los sólidos gruesos y las arenas, (II) un separador de grasas (1.000 l) para un caudal nominal de 210 l/h y (III) un tanque de homogeneización (500 l), tal y como se puede observar en la Fig. 5.

El agua pretratada se impulsa a la decantación primaria, que permitirá separar la mayor parte de sólidos sedimentables que no han sido eliminados en etapas anteriores. La unidad ha sido diseñada para obtener un rendimiento de eliminación de sólidos del 65%. El decantador primario (512 l, Fig. 1) está formado por una parte cilíndrica de 0,95 metros de altura y otra cónica de 0,65 metros de altura con Foto 3. Vista del pretratamiento

una pendiente del 173%, suficiente para conseguir una concentración de fan-

30

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FLUSER: PLANTA PILOTO PARA EL ESTUDIO DE ALTERNATIVAS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

gos adecuada, y dispone de una rasqueta para evitar que el fango quede adherido a las paredes de la zona cónica del decantador.

La salida del agua decantada se realiza a través de un vertedero perimetral.

El fango primario se envía a la línea de fango mediante una bomba de purga de 360 l/d de capacidad.

Una vez eliminada la mayor parte de los sólidos sedimentables, el agua es llevada hasta el reactor biológico. La corriente de entrada al reactor biológico está constituida por la corriente de agua bruta decantada y las recirculaciones internas y externas de fango.

Como parámetros de diseño se han establecido el tiempo de retención hidráulico (TRH) con el que se opera en la EDAR Murcia Este y los porcentajes del volumen de cada una de las zonas respecto del volumen total del reactor biológico, según la siguiente distribución: (I) Zona Anóxica-I, dividida en dos cámaras (1 y 2), (II) Zona Anaerobia, dividida en tres cámaras (3, 4 y 5), (III) Zona Anóxica-II, dividida en tres cámaras (6, 7 y 8) y (IV) Zona Aerobia, dividida en cuatro cámaras (9, 10, 11 y 12).

La separación física entre las cámaras se ha realizado mediante instalación de tajaderas provistas de un resguardo, colocadas sobre guías, para así flexibilizar la operación de la planta, permitiendo la modificación del volumen de las distintas zonas. Para alcanzar una correcta mezcla en el reactor biológico se han instalado agitadores con una velocidad de giro baja (60 r.p.m.) en las cámaras anóxicas y anaerobias.

El sistema de aireación consiste en un difusor tubular por cada zona aerobia. Cada zona de aireación dispone de su válvula de regulación independiente.

Para aumentar la flexibilidad operacional hay también instalado un difusor en la última zona anóxica (cámara 8). De esta forma, es posible utilizar la última

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31

FLUSER: PLANTA PILOTO PARA EL ESTUDIO DE ALTERNATIVAS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Figura 6. Vista del reactor biológico

cámara anóxica como aerobia en caso de necesitar un mayor volumen aerobio. El aporte de aire se realiza mediante una soplante provista de variador de frecuencia, con el fin de permitir un adecuado control de la concentración de oxígeno disuelto (OD) en cada una de las zonas aerobias.

La recirculación interna, se realiza mediante bombeo del fango desde la

Figura 7. Vista del decantador secundario

última zona aerobia (cámara 12) hasta la zona anóxica II (cámara 6), tal y como se lleva a cabo en la planta indus-

nal) se tuvieron dificultades para obte-

La salida de agua del reactor biológi-

trial. Para conseguir una mayor flexibili-

ner una eliminación adecuada de com-

co se realiza por aliviadero a un canal,

dad de operación, hay instalada una

puestos de N en efluente. Tras varias

desde donde se llega por gravedad al

tubería de recirculación interna con di-

pruebas se concluyó que debido a la

decantador secundario. La longitud del

versas bifurcaciones para poder enviar

baja Tª ambiente y el material del que

aliviadero es igual a la longitud de la úl-

fango a las otras cámaras anóxicas, tal

está hecha la unidad (acero inoxidable),

tima cámara aerobia, lo que permite un

y como se aprecia en la figura 6. En ca-

se disipa el calor de la masa del licor

aprovechamiento óptimo del volumen

da una de estas bifurcaciones hay una

mezcla y no se podían mantener las

de reacción y se evita la aparición de

válvula para permitir o no el paso de

condiciones apropiadas para el desa-

una zona muerta. El decantador secun-

fango a la cámara correspondiente, así

rrollo del proceso de nitrificación-desni-

dario (616 l, figura 7) está formado por

como un rotámetro para controlar el

trificación de forma adecuada. La Tª del

una parte cilíndrica de 1,0 metro de al-

caudal de fango alimentado.

agua tiene una gran influencia en la ve-

tura y otra cónica, de 0,7 metros de al-

La capacidad máxima de bombeo es

locidad de los procesos biológicos, es-

tura, con una pendiente del 173%, y

del 400% del caudal de entrada a la

pecialmente en el proceso de nitrifica-

una rasqueta interna que garantiza una

planta, por lo que la bomba de recircu-

ción. Se decidió entonces instalar

adecuada decantación de los fangos.

lación interna tiene una capacidad de

cuatro termocalentadores en las cáma-

La salida de agua decantada se realiza

670 l/h.

ras 9, 10,11 y 12, funcionando con con-

a través de un vertedero perimetral. El

signa, para poder establecer una Tª

agua tratada puede recogerse de for-

adecuada en el reactor biológico.

ma íntegra o parcial en un depósito de

Durante la puesta en marcha de la planta (coincidiendo con la época inver-

32

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FLUSER: PLANTA PILOTO PARA EL ESTUDIO DE ALTERNATIVAS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

almacenamiento de tal forma

diámetro de 0,80 metros y una

que, para la caracterización del

altura total de 1,17 metros.

efluente de salida, se puede dis-

Para poder trabajar a distintos

poner de muestras puntuales y/o

TRH, dispone de 4 salidas del

integradas.

efluente: la primera de ellas, a 45

El decantador secundario dis-

cm de altura, proporciona el vo-

pone de una bomba que se utili-

lumen mínimo de trabajo, 224 l,

za para realizar la recirculación

aproximadamente. Las otras tres

externa y otra bomba que realiza

se encuentran distribuidas cada

la purga de fango hacía la línea

22 cm, y por encima de la última

de fango. La capacidad del bom-

válvula de salida del efluente se

beo es del 150% del caudal de

encuentra el espacio estimado

entrada para la bomba de recir-

para el biogás producido (6 cm).

culación externa y del 5,5% para

La entrada de fango a la pri-

la bomba de purga, por lo que la

mera etapa de digestión se reali-

bomba permite un caudal máxi-

za por bombeo desde el espesa-

mo de 250 l/h para la recircula-

dor por la parte lateral-superior

ción externa, y 9 l/h para la purga

del reactor. La salida de fango

de fango secundario.

tiene lugar por gravedad por cualquiera de las conducciones

B. Línea de fango

Figura 8. Vista frontal de la cámara de mezcla y de los espesadores

laterales anteriormente descritas.

El biogás generado se re-

coge y conduce hasta un conta-

El diseño de la línea de fangos presenta una gran flexibilidad operacio-

acetogénesis y metanogénesis. Esta

dor de gas, para la medida del gas

nal, permitiendo que el espesado de los

separación de fases se consigue apli-

generado en el proceso de acidogéne-

fangos primario y secundario se realice

cando sobre la primera etapa un TRH

sis. Aunque las bacterias acidogénicas

de forma conjunta o independiente y

inferior al tiempo de generación de las

pueden proliferar a Tª ambiente, tam-

que la digestión se pueda realizar en

bacterias metanogénicas que es muy

bién hay instalado un sistema de cale-

una o en dos etapas.

superior al de las bacterias acidogéni-

facción para poder estudiar el efecto de

Hay dos espesadores (216 l/ud., Fig.

cas. Así, en el primer reactor se consi-

este parámetro sobre el rendimiento

8) por gravedad de 0,50 metros de diá-

gue una conversión total de la materia

del proceso.

metro y una altura de la zona cilíndrica

orgánica en ácidos volátiles, mientras

El D2 (2.124 l, Fig. 10) se ha dimen-

de 0,95 metros. La zona cónica, de altu-

que en el segundo reactor se utilizan

sionado partir del caudal de fangos a di-

ra 0,45 metros, está dotada de una pen-

estos compuestos para la generación

gerir y fijando un TRH de 35 días. Se ha

diente del 173%. El fango entra por la

de metano. Una de las ventajas de es-

previsto un volumen adicional para el

parte superior del espesador, a través

te sistema es la reducción del volumen

biogás que se genere durante los proce-

de una conducción descentrada para

de reacción. Se puede realizar el cam-

sos de hidrólisis y fermentación, que se

permitir la ubicación de una rasqueta,

bio de operación de dos a una etapa

ha estimado sea un 5% del volumen cal-

que evita que el fango quede adherido

simplemente anulando el primer diges-

culado para el fango. Tiene forma cilín-

a las paredes de la zona cónica. La sa-

tor y también modificar los tiempos de

drica, con un diámetro de 1,30 metros y

lida del sobrenadante generado en el

retención en cada una de las unidades

una altura total de 1,60 metros. Para po-

espesador se realiza a través de un ver-

seleccionando la válvula de salida a

der trabajar a distintos TRH, dispone de

tedero perimetral, y es conducido a ca-

una altura.

4 salidas del efluente: la primera de

El D1 (560 litros, Fig. 9) se ha diseña-

ellas, a 60 cm de altura, proporciona el

El fango espesado se bombea a la

do a partir del caudal de fangos a dige-

volumen mínimo de trabajo, 800 l, apro-

etapa de digestión anaerobia para su

rir y fijando un TRH de 10 días; se ha

ximadamente, y las otras tres se en-

correcta estabilización. En el primer di-

previsto un volumen adicional para el

cuentran distribuidas cada 30 cm. Por

gestor (D1) se desarrollaría el proceso

biogás que se genere durante los pro-

encima de la última válvula de salida del

de hidrólisis y fermentación y en el se-

cesos de hidrólisis y fermentación. La

efluente se encuentra el espacio estima-

gundo digestor (D2) los procesos de

unidad tiene forma cilíndrica, con un

do para el biogás producido (8 cm).

becera de planta.

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RETEMA

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FLUSER: PLANTA PILOTO PARA EL ESTUDIO DE ALTERNATIVAS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

cido a deshidratación. La operación se realiza mediante una centrifuga de tambor diseñada para tratar hasta 56 l/día de fango.

Los sobrenadantes que se generan en la línea de fangos son: (I) el efluente de el/los espesadores primarios, (II) el sobrenadante generado en el espesador secundario y (III) el sobrenadante generado en la deshidratación del fango digerido. Estas tres corrientes son conducidas a cabecera de planta para su posterior tratamiento.

Figura 9. Vista del Digestor 1 (D1)

Figura 10. Vista del Digestor 2 (D2), sistema de acondicionamiento y caudalímetros de biogás

C. Instrumentación y sistemas de control

Ambas unidades han sido diseñadas de forma análoga y disponen de: • Sistema de homogeneización: La

de 0,50 metros de diámetro y una altura

La planta piloto FLUSER está equi-

de la zona cilíndrica de 0,70 metros. La

pada con una gran cantidad de instru-

zona cónica, de altura 0,30 metros dota-

mentación y un sistema de control y ad-

da de una pendiente del 100%.

quisición de datos, de forma que se

adecuada agitación del contenido del

Para evitar malos olores y tratar el

puede monitorizar y actuar sobre los

digestor es esencial para garantizar el

biogás generado en esta etapa el espe-

equipos instalados en planta y registrar

proceso de degradación anaerobia de

sador secundario está cerrado y dotado

información del proceso.

la materia orgánica. Para la correcta

de una salida de gas, igual que los di-

homogeneización del contenido del di-

gestores anaerobios.

La instrumentación instalada en la planta es la siguiente:

gestor se recircula el fango del digestor

El fango espesado es extraído me-

desde el fondo del mismo hasta diver-

diante una bomba con capacidad para

• Caudalímetros electromagnéticos que

sas entradas situadas en la zona lateral

bombear hasta 3 l/h de fango, y condu-

permiten cuantificar el caudal de entra-

del reactor (ver Fig. 9 y 10).

• Sistema de calefacción: La Tª es un parámetro que afecta directamente a la velocidad de crecimiento de los micro-

Figura 11. Vista del Digestor 2 (D2), del espesador de fango por gravedad y de la centrifuga

organismos y por tanto, a las reacciones biológicas involucradas en el proceso. Los microorganismos anaerobios pueden desarrollarse de forma eficiente en el rango mesofílico (Tª35ºC) o en el termofílico (Tª55ºC). Para mantener esta Tª en el reactor se dispone de mantas calefactoras eléctricas a lo largo de la altura del reactor y 3 sondas, situadas a distintas alturas y conectadas a un termostato, de forma que las mantas se accionaran en función de la consigna de Tª establecida.

Una vez digerido, el fango pasa a un espesador por gravedad (160 l, TRH= 2,5 días, Figura 11) de forma cilíndrica

34

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FLUSER: PLANTA PILOTO PARA EL ESTUDIO DE ALTERNATIVAS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

da, de salida, recirculación y purgas de todas las unidades de proceso.

• Cinco analizadores de red para el control de los consumos energéticos (I) generales de la planta, (II) de la aireación, (III) de la recirculación interna, (IV) de la recirculación externa y (V) de los

Tabla 1. Rendimientos promedio de eliminación registrados en la planta piloto FLUSER en condiciones normales de operación DQO[%]1

DBO5[%]2

NH4+[%]3

NT[%]4

SS[%]5

TURBIDEZ [%]

93,10

95,10

52,86

47,76

96,21

95,35

1 DQO: Demanda Química de Oxígeno, 2 DBO5: Demanda Bioquímica de Oxígeno transcurridos cinco días de reacción, 3 NH4+: Amonio, 4 NT: Nitrógeno total, 5 SS: Sólidos en Suspensión

agitadores.

• Sondas de medida de distintos parámetros (pH, Redox, O 2 , Tª, NO 3 - , NH4+, etc.).

• Control de la aireación mediante son-

parando la etapa acidogénica y meta-

das. El objetivo de este estudio ha sido

nogénica de la digestión anaerobia.

optimizar el consumo energético del re-

Se pretende optimizar los parámetros

En el reactor biológico: (I) Cuatro

actor biológico de una EDAR. Para ello

que definen el diseño y explotación de

sondas de OD de tipo luminiscente (IR)

se han realizado pruebas con sondas

este sistema: tasa de carga orgánica

(cámaras 9, 10, 11 y 12), (II) Tres son-

de O2, Redox, amonio y nitrato, pro-

admisible y rendimiento en elimina-

das de potencial Redox (cámaras 5, 7 y

bando diferentes configuraciones en el

ción de DQO, caudal admisible y tiem-

8), (III) Cuatro sondas pH tipo sensor di-

control de la aireación.

po de retención hidráulico, pH y tem-

ferencial (cámaras 6, 8, 9 y 12) y (IV)

• Ensayos para la mejora de la deshi-

peratura, nivel de ácidos grasos

Una sonda combinada de Amonio y Ni-

dratación de fangos. El objetivo de este

volátiles producidos, cantidad y carac-

tratos en el decantador secundario.

estudio ha sido probar diferentes aguas

terísticas del biogás generado, así co-

También se dispone de medida de

de preparación de polielectrolito (pota-

mo el análisis de los microorganismos

la Tª asociada a todas las sondas ins-

ble, industrial, descalcificada y osmoti-

responsables de cada etapa.

taladas.

zada) con diferentes dosis del mismo,

En los digestores: (I) Dos sondas de

para identificar la mejor combinación en

El diseño y el equipamiento disponi-

potencial Redox, (II) Dos sondas de pH,

orden de obtener la mayor cantidad de

ble en la planta FLUSER posibilita la

(III) Seis sondas de Tª, tres en cada di-

materia seca (%MS) y la mejor calidad

implantación de tecnologías y modifica-

gestor y situadas a diferentes alturas

de escurrido con el menor consumo de

ciones de proceso sin necesidad de

(para el control de funcionamiento del

polielectrolito.

comprometer la calidad del efluente de

sistema de calentamiento de fangos),

• Control de filamentosas. Este estudio

salida de ninguna EDAR. El objetivo a

(IV) Dos caudalímetros de biogás, uno

se ha ido desarrollando a medida que

corto y medio plazo es continuar desa-

a la salida del D1 que tiene un rango de

se han ido detectando en la planta pilo-

rrollando estudios encaminados a la re-

medida entre 0-1l/min, y otro instalado

to FLUSER problemas de operación re-

ducción de consumos energéticos, de

en el D2, con rango entre 0-5 l/min, (V)

lacionados con el bulking filamentoso e

reactivos y la producción de fango y a

Un equipo para la medida de la compo-

incluye las siguientes tareas: (I) Identifi-

aumentar, en cantidad y en calidad, el

sición del biogás, permite cuantificar el

cación de bacterias filamentosas predo-

biogás generado.

contenido en metano (CH4), dióxido de

minantes, (II) dosificación de reactivos

carbono (CO2) y oxígeno (O2).

(hipoclorito, etc.) y (III) modificación de condiciones de operación.

REFERENCIAS

ESTUDIOS LLEVADOS A

• Reactor anaerobio. Análisis del com-

CABO

portamiento de un reactor anaerobio

ONU (2015). Wastewater Management-A

de mezcla completa en planta piloto

UN-Water Analytical Brief. Disponible en:

Durante el periodo de puesta en mar-

como pretratamiento previo a un siste-

http://www.unwater.org/publications/publi-

cha de la planta se ha obtenido la ca-

ma de lodos activados, determinando

cations-detail/en/c/275896/. Última visita:

racterización completa en condiciones

en qué medida se pueden reducir los

15/04/2015.

normales de funcionamiento, registrán-

costes de explotación en la EDAR, la

Unión Europea (1991).Directiva 91/271/CEE

dose los rendimientos promedio de eli-

producción de fangos y los consumos

sobre el tratamiento de las aguas residuales

minación incluidos en la Tabla 1.

energéticos, manteniendo la calidad

urbanas. Diario Oficial de la Unión Europea L

del agua vertida.

135, 30 de mayo de 1991.

• Digestión bifásica. Estudio de un

ESAMUR (2014).Gestión de las aguas resi-

sistema de digestión en dos fases se-

duales urbanas de la Región de Murcia.

A partir de entonces se han desarrollado los siguientes estudios:

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RETEMA

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Planta de tratamiento de efluentes de la refinería de Repsol en Cartagena

PUBLIRREPORTAJE

SADYT

20 AÑOS DE TRAYECTORIA EN EL SECTOR DEL AGUA

E

n el año 1995, Sacyr diversificó sus nego-

cios, incluyendo las actividades de tratamiento y depuración de aguas, con la creación de la empresa SADYT (Sociedad Anónima de Depuración y Tratamientos)

en febrero de ese año.

La empresa se fundó en Alicante, con un pequeño grupo de profesionales con experiencia en el sector, y comenzó sus actividades con la construcción de pequeñas plantas desaladoras, fundamentalmente para agricultura. En los siguientes 10 años, Sadyt fue creciendo de forma orgánica consiguiendo proyectos cada vez de mayor tamaño, tanto en desalación (desaladoras de las Comunidad de Regantes de Mazarrón y Cuevas de Almanzora), como en depuración (EDARs de Ejea de los Caballeros, EDAR Torrijos, Fuensalida, etc.) o potabilización (ETAP Jaca).

36

RETEMA

Mayo/Junio 2015

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SADYT, 20 AÑOS DE TRAYECTORIA EN EL SECTOR DEL AGUA

En el año 2004 la empresa da un im-

Tenerife (Emmasa) por medio de la cre-

portante salto de escala con la obten-

ación de Valoriza Agua, que se convier-

ción del primer contrato de desalación

te en la empresa matriz de Sadyt con la

con el Ministerio de Medio Ambiente

finalidad de incorporar las actividades

español (IDAM Alcudia) y los grandes

de la gestión del ciclo integral del agua y

contratos BOT con el gobierno de Ar-

completar el proceso de internacionali-

gelia dentro del consorcio GEIDA (Ho-

zación. Fruto de esta actividad, entre

naine, Skikda y Beni Saf).

otros datos, se suministra agua a más

A partir de este momento empieza a

de 9,5 millones de habitantes en 6 paí-

convertirse en un referente en la desa-

ses y se realiza el mantenimiento de

lación internacional, que conduce a la

26.000 Km de redes de abastecimiento

obtención de contratos como la amplia-

y 13.000 km de saneamiento.

ción de la ETAP de Abrera (la mayor

Sadyt también ha instalado numero-

planta de Electrodiálisis Reversible del

sas plantas de potabilización de agua

mundo) en 2009, el contrato de la Sout-

así como estaciones depuradoras de

hern Seawater Alliance en Western

aguas residuales, tanto por procedi-

Australia en 2011, y a convertirse en

mientos convencionales, como inclu-

2009 en la única de las empresas no is-

yendo nuevas tecnologías de membra-

raelíes en conseguir un gran contrato

nas, como el MBR. Igualmente, se

de desalación en este país (Desalado-

cuenta con gran experiencia en la insta-

ra de Ashdod). En la última edición del

lación de tratamientos terciarios y plan-

IDA (International Desalination Asso-

tas de reutilización para los sectores

ciation) Yearbook, Sadyt aparece como

agrícola, industrial, campos de golf, etc.

la 6ª mayor contratista de proyectos

En depuración de aguas residua-

EPC del mundo en desalación en el pe-

les, Sadyt ha construido alguna de las

riodo 2006-2013.

mayores referencias: las EDARs de La Reguera (80.000 m3/día), Arroyo Qui-

El año 2005 supone un nuevo cambio en las actividades de la empresa, con la adquisición de la participación en las concesiones de agua de Las Palmas de Gran Canaria (Emalsa) y Santa Cruz de

ñones (60.000 m 3 /día), Tres Cantos (31.000 m 3 /día) o Badajoz (60.000 m3/día), con un total de más de 0,5 millones de m3/día.

Crecimiento de la capacidad de desalación instalada por SADYT desde 2001 hasta 2014

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RETEMA

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SADYT, 20 AÑOS DE TRAYECTORIA EN EL SECTOR DEL AGUA

Desaladora de Águilas

Principales obras de SADYT en el sector

Desaladora de Ashdod (Israel)

Instalación

Capacidad (en miles m3/día)

SWRO Ashdod (Israel)

384

Southern SWRO Desalination Plant (Australia)

306

Águilas-Gudalentín SWRO (España)

210

Tlecem Hounaine SWRO (Argelia)

200

Ampliación ETAP Abrera EDR (España)

200

Skikda SWRO (Argelia)

100

Cuevas de Almanzora BWRO (España)

30

En el campo de la potabilización

merosas plantas industriales para la

Minera Mantoverde SWRO (Chile)

12

también cuenta con importantes refe-

producción de agua de proceso en centrales térmicas, refinerías de pe-

17

rencias, tales como las ETAP de Lugo (37.000 m3/día), Puertollano (48.000 m3/día), Jaca (26.000 m3/día), incluso

yendo la producción de agua ultrapura

con membranas (ETAP Pelayos de la Presa, 50.000 m3/día).

mediante electrodesionización y otras

La actividad industrial también ha

MBRs para el tratamiento de efluentes

BWRO Newman BHP Billition NW (Australia) PTA Ampliación Refineria Repsol Cartagena (España)

12

Otras instalaciones

504

TOTAL

1,97 millones

sido un factor de crecimiento en los últimos años, con la realización de nu-

38

RETEMA

Mayo/Junio 2015

tróleo o industrias alimentarias, inclu-

tecnologías como electrocloración o industriales.

Entre estos proyectos se encuentra

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SADYT, 20 AÑOS DE TRAYECTORIA EN EL SECTOR DEL AGUA

Planta de desminaralización y ósmosis inversa de la refinería de Repsol en Cartagena

ETAP de Puertollano

uno de los proyectos de tratamiento de

Brasil, Israel, Chile, Emiratos Arabes,

agua industrial más grandes de Europa

Arabia Saudí, Argelia y recientemente

en los últimos años: el tratamiento de

ha abierto oficina en Washington D.C.

desmineralización del agua de proceso

para el mercado de Estados Unidos.

y el tratamiento de efluentes de la am-

Sadyt comenzó a desarrollar la in-

pliación de la refinería de Repsol en

novación desde los primeros proyec-

Cartagena, así como importantes insta-

tos; fue la primera empresa española

laciones de desalación para la industria

en instalar las membranas de baja pre-

minera como la de Mantoverde (Chile)

sión o los recuperadores de energía

o Newman (Australia).

para plantas de desalación de agua sa-

Sadyt cuenta asimismo con un im-

lobre. La relación con universidades y

portante departamento de explotacio-

centros de investigación de distintos

nes que incluyen contratos de larga

países también ha permitido el desa-

duración como las concesiones o los

rrollo de proyectos de investigación y

proyectos BOT de desalación. Sadyt

desarrollo de nuevas tecnologías.

participa tanto en proyectos de EPC,

Entre los proyectos de investigación

como EPC con contratos de explota-

recientes más destacables se encuen-

ción, BOT y distintas modalidades de

tran: Forward Osmosis, Desnitrificación

PPP, concesiones, explotación y man-

autotrófica, control y reducción de olo-

tenimiento y contratos de supervisión y

res en depuradoras, gestión y valoriza-

asesoría en operación.

ción de salmueras procedentes de de-

A destacar en el plano nacional las

saladoras, desarrollo de una planta de

recientes adjudiciones para la Gestión

ósmosis inversa accionada por energía

de los Servicios públicos de abasteci-

solar con vertido cero o reutilización de

miento de la zona central de Asturias,

membranas de ósmosis inversa.

del Servicio de saneamiento del Alto

El sistema de gestión de la investiga-

Nalón y de la ETAP de Sobrescobio y

ción y desarrollo está certificado según

las infraestructuras del Abastecimiento

la norma UNE 166002:2014 y todas las

de Agua a Cantabria.

empresas del grupo Sacyr cuentan con

En la actualidad cuenta con presencia permanente en distintos Portugal,

I www.retema.es I

Mayo/Junio 2015

el prestigioso sello TÜV en excelencia en innovación.

RETEMA

39

SADYT, 20 AÑOS DE TRAYECTORIA EN EL SECTOR DEL AGUA

ENTREVISTA ANTONIO DORADO, CONSEJERO DELEGADO DE SADYT

“

En el plano nacional el objetivo es consolidar nuestra posición logrando alguno de los importantes contratos del Plan CRECE

”

En cuanto a líneas de actividad, Sadyt también apuesta por crecer en el sector industrial y minero y también expandiremos el negocio hacia proyectos en concesión que contemplan la operación y mantenimiento de la instalación.

Entre los proyectos más representativos que estamos licitando se encuentra la depuradora de Idris en Qatar que supone un reto muy importante por ser una de las más avanzadas tecnológicamente en todo tipo de tratamientos.

También en el ámbito de la desalación contamos con varios proyectos de abastecimiento público, regadío y minería.

¿Cuál ha sido el proyecto más representativo de Sadyt en sus 20 años de trayectoria y qué ha supuesto para la compañía?

Me resulta difícil hablar sólo de un proyecto, ya que ha habido varios muy significativos, en su momento las desaladoras de Argelia fueron determinantes para la compañía porque supuso un cambio al pasar de realizar pequeñas plantas a la desalación de gran envergadura.

Pero también la EDR de Abrera, con la tecnología de electrodiálisis reversible, nos permitió pasar a formar parte del pelotón de alta tecnología mundial.

Y, por supuesto, las desaladoras de Australia e Israel han sido muy significativas por su gran tamaño y por las tecnologías tan innovadoras que luego se han implantado internacionalmente y que nos ha permitido situarnos entre los 6 primeros del mundo en desalación. ¿Qué previsiones de expansión tenéis?

Nuestras previsiones de expansión van a aquellos países donde el agua es necesaria, como Oriente Medio, Asia y Sudamérica, y precisan de proyectos, siempre siendo selectivos en los países y buscando seguridad; y en Estados Unidos donde

40

RETEMA

¿Qué supone para Sadyt la I+D+i?

el negocio del agua está acompañando la fuerte apuesta del grupo por implantarse en este país.

En el plano nacional, Sadyt espera consolidar su posición con el logro de alguno de los importantes concursos de saneamiento y depuración contemplados en el plan CRECE.

Mayo/Junio 2015

Para nosotros la investigación es fundamental porque nos permite estar en la punta de la tecnología como hemos demostrado en Abrera, la mayor desaladora de electrodiálisis reversible del mundo; estamos implantando nuevas tecnologías en desalación como el pretratamiento por ultrafiltración en Perth, sistema que en aquel entonces era muy novedoso y que ahora lo hemos consolidado instalándolo en Ashod (Israel), la mayor instalación con esta tecnología en el mundo.

Seguimos y seguiremos apostando y desarrollando la I+D+i, ya que es lo que nos permite seguir en los puestos de cabeza de empresas punteras y tecnológicas.

I www.retema.es I

TECNOLOGÍA I TORO EQUIPMENT

W-Tank® Grandes volúmenes sin corrosión

T

oro Equipment participó hace

sarrollarse con el objetivo de acompañar

La empresa realizó diferentes ensa-

algunas semanas en la jornada

a sus clientes en los distintos proyectos

yos para conseguir una composición

sobre “Nuevos Materiales y

que ejecutan en lugares complejos a mi-

de materiales que favorecieran una

Productos para Desalación y

les de kilómetros, como islas o zonas

placa con alta resistencia química y

Reutilización” que organizaba AEDyR.

con medios restringidos donde los me-

mecánica, en un material altamente

Durante la jornada, Santiago Sal-

dios para construir tanques de gran volu-

competitivo y resistente a la corrosión.

cedo, CEO de Toro Equipment, pre-

men no son los adecuados.

sentó uno de los productos más no-

En ese momento Toro Equipment ya

El año pasado Toro Equipment inau-

vedosos de la compañía: W-Tank ®,

se había fijado un “Reto”, fabricar un

guraba una nueva fábrica con una lí-

tanques y decantadores fabricados

tanque exento de corrosión, que fuera

nea de fabricación de placas mediante

en composítes.

ligero de transportar, flexible, que pu-

Flex Molding. Esta tecnología permite

Esta compañía Vallisoletana, líder en

diera competir en precio con empresas

inyectar la resina a molde cerrado bajo

fabricación de equipos para tratamiento

del sector en el lugar de destino y ade-

un vacío controlado sobre un molde

de aguas residuales, ya contaba con

más con unos plazos de entrega que

vestido con la composición de fibras

una amplia experiencia en materiales

permitieran cumplir con las exigencias

necesarias. El enriquecimiento de la

compuestos, con una trayectoria de más

de plazos que a menudo son requisi-

resina hace que el compuesto tenga

de 25 años fabricando las cubas de sus

tos indispensables en muchos contra-

una gran protección exterior e interior

flotadores por aire disuelto en PRFV.

tos de suministro. Los medios que la

ante los agentes químicos.

En el año 2009 Toro Equipment co-

empresa tenía en ese momento permi-

Las nuevas instalaciones permitieron

menzó con los primeros prototipos del

tieron fabricar los primeros tanques

en poco tiempo ampliar los volúmenes

W-Tank®, producto que comienza a de-

con una altura de 8 metros.

del W-Tank®, fabricando actualmente

W-Tank® Biológico 2.200 m3 W-Tank® Decantador 1.642 m3 W-Tank® Fangos 167 m3

42

RETEMA

Mayo/Junio 2015

Instalación W-Tank®

I www.retema.es I

TORO EQUIPMENT I TECNOLOGÍA tanques desde 14m3 hasta 4.500 m3 y placas de hasta 11 metros de altura.

W-Tank® Biodigestores

Actualmente cuenta con nuevas tablas de volúmenes disponibles.

Durante la presentación en la jornadas de AEDyR, Santiago Salcedo, hizo referencia a tres tipos de placas diferentes en función del uso que se le va a dar al tanque.

• Placa Salamanca: Para tanques y depósitos de almacenamiento de agua.

Es una placa lisa con 2-3 nervios interiores para fijación de accesorios. Peso máximo de la placa 600 Kg. • Placa Valladolid: Específica para decantadores, con vertedero incorporado.

conseguido el reconocimiento de la

mismo material tanto escaleras como

Son placas muy ligeras que se montan

Asociación Americana de Composítes

pasarelas que permiten un acceso fácil

con dos operarios. El peso máximo de

durante la pasada edición de los

y seguro a los depósitos. Consiguiendo

la placa son 125 Kg.

Awards for Composite Excellence ce-

con este material que siempre estén en

• Placa Burgos: Especifica para biodi-

lebrados en Orlado, USA, en la cate-

perfecto estado y cumpliendo con la

gestores. Como opcional presenta des-

goría de “Innovación en Materiales y

normativa vigente.

gasificador y tubo de aire. Esta placa

Procesos”.

Toro Equipment también fabrica dos

dispone de una estructura celular en

W-Tank® se puede transportar en

tipos de cubiertas para el W-Tank®: La

composítes, nervada, que incrementa

contenedores de 20´ y 40´. Los plazos

tapa Hypar compuesta por secciones

su espesor en 45 mm más. El peso má-

de entrega de un depósito estándar entre 500 y 1.500 m3, oscilan entre 4 y 8

hiperbólicas y la tapa Lisa formada por

semanas.

pacidad de resistencia.

ximo de la placa son 800 Kg. Inmersa en la investigación con nue-

W-Tank® cuenta con diferentes acce-

vos materiales y procesos en colabo-

sorios como bridas o bocas de hombre

ración con centros tecnológicos y em-

que se instalan de forma rápida y sen-

presas del sector, Toro Equipment ha

cilla. Toro Equipment construye en el

Cubierta Hypar

I www.retema.es I

placas ligeras de poco peso y gran ca-

Toro Equipment www.toroequipment.com

W-Tank® de 2.000 m3 para expedición

Mayo/Junio 2015

RETEMA

43

EVALUACIÓN MICROSCÓPICA DE BIOPELÍCULAS MEDIANTE LA APLICACIÓN DE MICROSENSORES: CASO ELAN®

Evaluación microscópica de biopelículas mediante la aplicación de microsensores:

Caso ELAN

®

Andrés Gutiérrez-Pichel1, Ángeles Val del Río1, Alba Pedrouso-Fuentes1, Nicolás Morales2, José Ramón Vázquez-Padín2, Ramón Méndez1, José Luis Campos3, Anuska Mosquera-Corral1 1 Departamento de Ingeniería Química, Instituto de Investigaciones Tecnológicas; 2EDAR Guillarei; 3Faculty of Engineering and Science 1 Universidad de Santiago de Compostela I www.usc.es • 2FCC Aqualia I www.aqualia.es • 3University Adolfo Ibáñez I www.uai.cl

L

os procesos biológicos empleados para el tratamiento de las aguas residuales se pueden llevar a cabo tanto en sistemas de

biomasa en suspensión como adherida.

Cuando la biomasa se desarrolla de forma adherida crece en muchos casos sobre un material de soporte, formando una biopelícula que contiene una elevada concentración de biomasa, cuyas propiedades físicas (espesor, porosidad, distribución de zonas con presencia o ausencia de cada sustrato, densidad, etc.) dependen de las condiciones de operación del sistema en el que se desarrollan.

En general, la operación con material de soporte implica un mayor grado de complejidad del sistema y mayores costes de operación, ya que es necesario mantener este material confinado dentro de la unidad de operación (reemplazando periódicamente el que se haya podido perder) y aportar la energía necesaria para garantizar una buena mezcla, y por lo tanto una buena transferencia de materia. La principal ventaja, por otra parte, reside en su capacidad de retener grandes cantidades de biomasa en su interior, por lo que estos sistemas están recomendados en el caso de procesos en los que la biomasa tiene velocidades de crecimiento lentas.

44

RETEMA

Mayo - Junio 2015

I www.retema.es I

EVALUACIÓN MICROSCÓPICA DE BIOPELÍCULAS MEDIANTE LA APLICACIÓN DE MICROSENSORES: CASO ELAN®

Como alternativa a estos sistemas se

reducción en los requerimientos de ai-

cen en las zonas más externas del grá-

puede aprovechar la capacidad de la

reación (42%), ahorro de un 100% en

nulo donde el oxígeno está accesible,

biomasa de autoagregarse formando

materia orgánica para desnitrificar, re-

produciendo el sustrato para las anam-

gránulos, que es un caso especial de

ducción en la producción de lodos

mox (bacterias anaerobias) que crecen

biopelícula donde no se requiere de un

(94%) y reducción en las emisiones de

en el interior, donde el oxígeno ya no

material de soporte. La transferencia de

gases de efecto invernadero (7% de

está presente debido a su consumo

sustratos y productos desde la zona ex-

previo por las BOA.

terna hacia el interior del gránulo provo-

CO2, 22% de N2O).

En el sistema combinado de nitrifica-

ca la existencia de zonas internas con

ción parcial y anammox están implica-

microbianas dentro de la biomasa gra-

diferentes ambientes, así como condi-

das dos poblaciones microbianas: las

nular hace necesario el conocimiento a

ciones heterogéneas dentro de los reac-

bacterias oxidantes de amonio (BOA),

pequeña escala de los procesos que tie-

tores biológicos. Así, en un único reactor

que llevan a cabo la oxidación parcial

nen lugar en las diferentes capas con el

biológico pueden tener lugar de forma

de amonio a nitrito en condiciones ae-

fin de evaluar el funcionamiento ma-

simultánea diferentes procesos como la

robias, y las bacterias anammox, que

croscópico de un reactor operando con

eliminación de materia orgánica, nitró-

combinan el amonio y el nitrito en con-

esta biomasa. Para poder obtener datos

geno y fósforo (de Kreuk et al. 2005).

Esta estratificación de poblaciones

diciones anóxicas para producir nitró-

fiables sobre los gradientes químicos y

Dentro de los procesos de elimina-

geno gas. Ambas poblaciones presen-

el metabolismo microbiano en cada una

ción de nitrógeno, está despertando un

tan una velocidad de crecimiento lenta,

de las capas de estos sistemas granula-

gran interés en la actualidad la opera-

por lo que su agregación en forma de

res son necesarios sensores que no

ción de sistemas con biomasa granular

gránulos resulta muy apropiada debido

perturben ni destruyan la biopelícula du-

para la eliminación autótrofa mediante

a su buena velocidad de sedimenta-

rante el proceso de medida (Lee et al.

nitrificación parcial combinada con el

ción y consecuente mejora en la reten-

2013). Por tanto la mejor elección, más

proceso anammox (ANaerobic AMMo-

ción de la biomasa dentro del sistema.

allá de los macrosensores convenciona-

nia OXidation), debido a las diversas

Además, el empleo de biomasa granu-

les, son los microsensores que, por su

ventajas que presenta frente a los pro-

lar permite tener ambos procesos en

pequeño tamaño de punta (diámetros

cesos biológicos convencionales de ni-

un mismo reactor aireado con control

del orden de micras), permiten realizar

trificación-desnitrificación (Vázquez-Pa-

del oxígeno disuelto (OD), de manera

medidas a distintas profundidades en el

dín et al. 2014; Morales et al. 2015a):

que las BOA (bacterias aerobias) cre-

interior de la biopelícula granular.

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Mayo - Junio 2015

RETEMA

45

EVALUACIÓN MICROSCÓPICA DE BIOPELÍCULAS MEDIANTE LA APLICACIÓN DE MICROSENSORES: CASO ELAN®

trificación parcial y anammox (Figura 1) mediante la tecnología denominada ELAN® (Eliminación Autótrofa de Nitrógeno), desarrollada por la empresa FCC Aqualia en colaboración con la Universidad de Santiago de Compostela (Vázquez-Padín et al. 2014). Este reactor, operado en condiciones aerobias de forma secuencial (SBR), se encuentra situado en la EDAR de Guillarei (Galicia) y trata el efluente del digestor anaerobio de lodos. El diámetro de los gránulos utilizados fue de 2,5 ± 0,5 mm. Este diámetro se estimó utilizando el software Image ProPlus® y analizando las fotografías digitales de los gránulos utilizados. En la Figura 1 se muestra la distribución general para la biomasa granular responsable del proceso ELAN®.

2.2 Montaje experimental En la Figura 2 se puede observar el montaje experimental utilizado para la obtención de perfiles en la biomasa granular utilizando microsensores. El microsensor se sujeta con un micromaLa combinación de perfiles obtenidos

• Determinar las zonas correspondien-

nipulador (1) que permite variar el mo-

con los microsensores permite obtener

tes a la operación en condiciones aero-

vimiento del microsensor en los 3 ejes

información sobre las concentraciones

bias y anóxicas en función de los perfi-

de movimiento, regulando la profundi-

de sustratos presentes en las diferentes

les de concentración de oxígeno y pH.

dad de penetración de la punta del mi-

capas de la biomasa granular, al mismo

• Identificar los procesos en los que se

crosensor (2) dentro del gránulo (3). El

tiempo que se determina la posible dis-

generan productos intermedios de las

gránulo se fija sobre dos piezas (4, 5)

tribución de las poblaciones microbia-

reacciones biológicas en diferentes

dentro de la cámara de medición (6), y

nas involucradas en los diferentes pro-

condiciones de operación.

la señal generada por el microsensor

cesos biológicos. Toda esta información

• Evaluar la posibilidad de que ocurran

durante el proceso de medida se regis-

sobre fenómenos de transporte y activi-

fenómenos de precipitación de sales di-

tra mediante un multímetro (7) (Unisen-

dades microbianas a nivel microscópico

sueltas en función de la variación del pH.

se Microsensor Multimeter). Esta señal

se podría extrapolar a la operación ma-

• Determinar la producción de com-

se amplifica y traduce a valores reales

croscópica real, diseñando estrategias

puestos gaseosos como los óxidos de

del parámetro medido mediante la utili-

de control avanzado más eficientes que

nitrógeno.

zación de un software específico para la obtención de perfiles en tiempo real

garanticen la calidad del efluente del reactor biológico con independencia de

2. MATERIALES Y MÉTODOS

(Unisense SensorTrace Pro v3.0.2).

2.1 Biomasa granular

dio para el ensayo en la cámara de me-

En este estudio se empleó como me-

las fluctuaciones en las características del agua residual a tratar.

dición muestras de medio líquido del

En concreto, la aplicación de microsensores para la determinación de oxí-

Los gránulos empleados en el pre-

reactor piloto recogidas junto con la

geno disuelto (OD), pH y óxido nítrico

sente estudio se han obtenido de un re-

muestra de biomasa granular, con una

(NO) a distintas profundidades en el in-

actor a escala piloto donde tienen lugar

terior de los gránulos permite:

de forma simultánea los procesos de ni-

concentración de amonio en torno a 200 ± 20 mg NH4+ L-1. El aporte de

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Mayo - Junio 2015

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EVALUACIÓN MICROSCÓPICA DE BIOPELÍCULAS MEDIANTE LA APLICACIÓN DE MICROSENSORES: CASO ELAN®

oxígeno disuelto proporcionado con un aireador se reguló mediante el ajuste de distintas proporciones de aire y argón. Se registraron diferentes perfiles de concentración con los microsensores a distintas profundidades en el interior de los gránulos para las diferentes condiciones experimentales mediante el micromanipulador, aproximando la punta del microsensor a la superficie del gránulo con un microscopio digital USB (Dino-Lite AM4113).

2.3 Microsensores Se emplearon microsensores Unisense (Aarhus, Dinamarca) para medir los perfiles de valores de oxígeno disuelto (OD), óxido nítrico (NO) y pH en el interior de la biomasa granular. Estos microsensores se caracterizan por diámetros de punta en el rango 10-800 μm, una elevada resolución para la obtención de microgradientes, tiempos de respuesta rápidos y un bajo consumo del compuesto en la muestra.

Para el análisis del OD se utilizó un microsensor de O 2 Unisense OX-25 (Revsbech 1989), para el NO se utilizó un microsensor electroquímico de NO Unisense NO-100 (Schreiber et al.

2008), y para el análisis del pH se utilizó un microelectrodo de pH Unisense pH25 (Revsbech & Jorgensen 1986). La calibración de los dos primeros es lineal y se realizó con dos puntos: para el cero de calibración se utilizó agua destilada libre de OD y NO mediante la utilización de Ar como gas inerte, mientras que el punto de saturación se obtuvo a partir de soluciones saturadas de aire y NO, respectivamente. La calibración del microelectrodo de pH también es lineal y se realizó con tres puntos, correspondientes a soluciones tampón de pH 4,01; 7,00 y 9,21.

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN A continuación se muestran diferen-

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Mayo - Junio 2015

RETEMA

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EVALUACIÓN MICROSCÓPICA DE BIOPELÍCULAS MEDIANTE LA APLICACIÓN DE MICROSENSORES: CASO ELAN®

Figura 1. Representación esquemática de los procesos biológicos que tienen lugar en un gránulo ELAN®

Figura 2: Montaje experimental para operación con microsensores: (1) micromanipulador manual, (2) microsensor, (3) gránulo ELAN®, (4) soporte polimérico, (5) soporte metálico, (6) cámara de medición, (7) multímetro

1 3

2 2 4 3

7 5

tes ejemplos de la determinación de

6

perfiles de OD, NO y pH mediante microsensores en la biomasa granular procedente del proceso ELAN®. La información obtenida permite estimar la ciones de OD en el medio líquido en un rango de 1 a 6 mg O2 L-1. En la Figura 4 se muestra el ejemplo de dos perfiles

do) es relevante, ya que se observa una

para las concentraciones de OD de 2,0 y 4,5 mg O2 L-1 en un gránulo de 2,5 mm. En el presente caso la resistencia

ta la superficie del gránulo. Esta resis-

el interior de los gránulos (perfil de pH).

3.1 Estimación de la actividad

a la transferencia externa (líquido-sóli-

pendiente en el perfil de OD, siendo és-

profundidad de la capa aerobia (perfil de OD), la producción de intermediarios de la reacción biológica (perfil de NO) y los posibles fenómenos de precipitación en

disminución acusada en la concentración de OD desde el medio líquido hastencia se puede determinar en los casos en que se observa cambio de

de la biomasa aerobia mediante perfiles de OD El espesor de la zona aerobia de los gránulos viene determinado, entre otros parámetros, por la concentración de OD en el medio líquido exterior al gránulo, por lo que se pueden utilizar microsensores de OD para medir su dependencia con este parámetro. Para llegar a ser metabolizado por los microorganismos en la zona aerobia, el oxígeno ha de transferirse a través de dos interfases: la primera una interfase gas-líquido y la segunda líquido-sólido, para luego difundirse en el interior del gránulo (Figura 3).

Debido a que el consumo de oxígeno tiene lugar en la región donde se encuentran las BOA, este proceso aerobio solo tendrá lugar en la parte más externa del gránulo y no en todo el cuerpo del mismo. Para comprobar esta hipótesis se midieron perfiles de OD en diferentes gránulos y a distintas concentra-

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RETEMA

Figura 3: Transferencia de oxígeno a través de las interfases gas-líquido y líquido-sólido. PA: concentración de O2 en la fase gas; PAi: concentración de equilibrio de O2 en la interfase gas-líquido; CAi: concentración de equilibrio de OD en la interfase gas-líquido; CA: concentración de OD en la fase líquida; CAS: concentración de equilibrio de OD en la interfase líquido-sólido

Mayo - Junio 2015

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EVALUACIÓN MICROSCÓPICA DE BIOPELÍCULAS MEDIANTE LA APLICACIÓN DE MICROSENSORES: CASO ELAN®

ta más acusada dentro de la bio-

Figura 4: Perfiles de la concentración de oxígeno disuelto (OD) desde el medio líquido hacia el interior del gránulo (diámetro de 2,5 mm) para concentraciones en el medio líquido de 2,0 mg O2 L-1 (l) y 4,5 mg O2 L-1 (°). Los valores negativos de la profundidad corresponden al exterior del gránulo mientras que los positivos al interior del mismo

película al sumarse el efecto de la difusión de OD dentro del gránulo y su consumo. Este criterio permite estimar el ancho de la capa externa de difusión en 130 ± 20 μm para los perfiles de la Figura 4. El

máxima del sistema. Conociendo

oxígeno se consume rápidamente

el tamaño del gránulo y el espe-

solo en la parte más externa del

sor de la zona aerobia, y asu-

gránulo, confirmando de esta for-

miendo una forma esférica para

ma la presencia de una capa de

los gránulos, se puede calcular el

microorganismos aerobios entre

porcentaje de biomasa activa

los que se encuentran las BOA.

consumidora de oxígeno en el

Además, se observa que a una

gránulo [Ec. 1].

profundidad aproximada de 100 μm desde la superficie del gránu-

% biomasa activa = (Vtotal − Vanóxico)/ Vtotal = [rgránulo3 − (rgránulo − espesor capa aerobia)3]/rgránulo3

lo el oxígeno se ha consumido por completo, lo cual confirma también la existencia de una capa anóxica/anaerobia más interna a

[Ec. 1]

partir de dicha distancia. donde rgránulo es el radio del gránulo, Vtotal el volumen total del

Con estos datos se estima el espesor de la capa aerobia exterparable al observado por Vázquez-Pa-

centración de OD (Volcke et al. 2012;

gránulo y Vanóxico el volumen correspondiente a la zona anóxica en el

dín et al. (2010) y Vlaeminck et al.

Morales et al. 2015b).

interior del gránulo. Teniendo en cuenta

na en torno a 110 ± 20 μm, com-

(2008). Este espesor confirma las previ-

Con el espesor de la capa aerobia

que el tamaño de los gránulos utiliza-

siones considerando el tamaño de los

externa del gránulo se puede estimar la

dos fue de 2,5 ± 0,5 mm y el espesor

gránulos utilizados en el estudio (2,5

actividad específica de consumo de

observado para la capa aerobia de 110

mm), teniendo en cuenta que los siste-

oxígeno teniendo en cuenta solo la bio-

± 20 μm, se determina que la zona

mas que trabajan con gránulos más

masa activa en condiciones aerobias y

donde tiene lugar el consumo de oxíge-

grandes (> 1,5 mm) son más fáciles de

no la biomasa total del gránulo, lo cual

no representa el 24 ± 4 % del volumen

controlar y más robustos con respecto a

constituye una información de relevan-

total del gránulo, comparable al valor

las posibles perturbaciones en la con-

cia a la hora de estimar la capacidad

del 22% obtenido por Vázquez-Padín

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Mayo - Junio 2015

RETEMA

49

EVALUACIÓN MICROSCÓPICA DE BIOPELÍCULAS MEDIANTE LA APLICACIÓN DE MICROSENSORES: CASO ELAN®

estos óxidos de nitrógeno se

Figura 5: Perfil de la concentración de óxido nítrico en el interior de un gránulo (diámetro de 2,5 mm) para concentraciones de oxígeno de 5,5 mg O2 L-1 (l) y 7,0 mg O2 L-1 (°). Los valores negativos de la profundidad corresponden al exterior del gránulo mientras que los positivos al interior del mismo

puede evaluar mediante la aplicación de microsensores para obtener perfiles dentro del gránulo. En la Figura 5 se presenta

et al. (2010) para gránulos de

un ejemplo de aplicación del mi-

mayor tamaño. De esta forma,

crosensor de NO para estudiar

se estima que la actividad oxi-

su formación en el interior de los

dante de amonio real de las

gránulos para diferentes con-

BOA es 4,2 veces superior a la

centraciones de OD en el medio

estimada teniendo en cuenta to-

líquido. Así, se observa la exis-

da la biomasa presente en el

tencia de una capa límite de di-

sistema. Un conocimiento más

fusión en el exterior del gránulo

exacto de la capacidad máxima

cuyo ancho es de aproximada-

del sistema en términos de con-

mente 110 ± 20 μm, próximo al

sumo del OD es importante, ya

determinado con el microsensor

que este parámetro supone un

de OD. Por otro lado, se obser-

factor limitante de la actividad

va que el óxido nítrico se produ-

metabólica sobre el sustrato pa-

ce en el interior del gránulo en

ra gránulos de tamaño superior

vez de consumirse como en el

a 0,5 mm (Li & Liu 2005), te-

caso del OD. El NO difunde des-

niendo en cuenta además que

de la zona de producción hacia el interior y hacia el medio líqui-

la actividad y abundancia de las BOA disminuye al aumentar el tamaño de gránulo (Vlaeminck

Figura 6: Fotografía de la biomasa granular con precipitados conteniendo azufre cubriendo la superficie del gránulo (color blanquecino)

do externo, produciéndose en el primer caso un incremento en la concentración que se extiende

et al. 2010).

desde la superficie del gránulo 3.2 Determinación de

hasta una profundidad de entre

compuestos intermedios

100 y 150 μm (punto de máxima concentración). A partir de ese

En los procesos de elimina-

punto se aprecia en ambos per-

ción de nitrógeno es frecuente la

files una disminución en la con-

producción de compuestos inter-

centración hacia la zona más in-

medios en fase líquida y gaseo-

terna del gránulo, donde se

sa como el óxido nitroso (N2O) y

sitúa la biomasa anammox.

el óxido nítrico (NO) (Xiao et al.

Esta curva cóncava corrobora

2014), que están despertando un

la existencia de un proceso de

gran interés en la actualidad debido al

determinadas rutas metabólicas, no es-

producción de NO en el interior del grá-

efecto del N2O sobre el calentamiento global (con una contribución como gas

tá del todo claro qué poblaciones bac-

nulo. Teniendo en cuenta el espesor

terianas y etapas biológicas son las

calculado a partir de los perfiles de OD

de efecto invernadero hasta 300 veces

responsables de su producción. Re-

para la capa aerobia externa, parece

superior a la del CO2), y a la influencia del NO en las reacciones de formación-

cientes estudios sitúan a las BOA, bac-

más probable que el NO se esté gene-

terias oxidantes de nitrito (BON) y mi-

rando en la capa correspondiente a las

destrucción del ozono atmosférico y en

croorganismos desnitrificantes como

BOA, difundiéndose a partir de ahí en

el fenómeno de la lluvia ácida. Además,

ambas direcciones. Por una parte, la

el NO tiene un gran impacto biológico al

principales productores de N2O y NO, pudiendo participar también las bacte-

ser un radical libre tóxico para un amplio

rias anammox en la producción de este

correspondiente con la difusión hacia

rango de organismos.

último (Kampschreur et al. 2008;

dentro del gránulo se puede deber tan-

Kampschreur et al. 2009).

to a su transformación biológica en

Sin embargo, a pesar de conocerse la presencia de estos compuestos en

50

RETEMA

La evolución de la concentración de

Mayo - Junio 2015

disminución de la concentración de NO

otros compuestos intermediarios como

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EVALUACIÓN MICROSCÓPICA DE BIOPELÍCULAS MEDIANTE LA APLICACIÓN DE MICROSENSORES: CASO ELAN®

al consumo por parte de alguna ruta

masa granular proviene de un reactor

para sistemas de crecimiento lento, co-

metabólica. Por otra parte, en el exte-

piloto que trata la corriente de salida de

mo es el caso de la biomasa anammox.

rior del gránulo se observa una con-

un digestor anaerobio en una EDAR ur-

Durante el proceso se establece un

centración mayor que en el centro del

bana y, por lo tanto, puede contener

equilibrio de disolución-precipitación

mismo, un hecho que puede venir moti-

concentraciones de compuestos de fós-

que está relacionado con el pH. Para el

vado bien por la difusión desde la capa

foro que provoquen procesos de precipi-

caso de sistemas operados con bioma-

aerobia hacia el medio líquido para al-

tación. Este problema puede llegar a ser

sa anammox es posible la precipitación

canzar un equilibrio con este, o bien

significativo cuando existen infiltracio-

de sales de calcio y fósforo que se ve

por efectos de desorción generados

nes de aguas salinas o cuando se tratan

favorecida para valores de pH inferio-

por la agitación dentro de la cámara de

influentes relacionados con agua de

res a 9, además de la temperatura y la

medición que favorecen la salida del

mar, como ocurre por ejemplo en las

relación Ca:P, en función de la cual se

NO gas. Los resultados obtenidos indi-

EDAR asociadas a la industria conser-

establece el pH óptimo al cual tiene lu-

can, por lo tanto, que la producción de

vera. En la Figura 6 se muestra un

gar la precipitación (Trigo et al. 2006).

NO proviene del proceso de nitrifica-

ejemplo de formación de precipitados en la biomasa granular ELAN® tratando

Teniendo en cuenta esto, la aplicación

ción, mientras que éste no parece estar relacionado con la zona correspondien-

la salida de un digestor anaerobio en

te a las bacterias anammox.

una EDAR de este tipo de industria. En

En este sentido, la utilización de un

este caso, un análisis de microscopía

sistema de nitrificación parcial-anam-

electrónica de barrido (SEM, Scanning

mox en una sola etapa en vez de un sis-

Electron Microscopy) mostró concentra-

tema en dos etapas presenta una doble

ciones significativas de azufre (S) en el

ventaja: por una parte, permite reducir la

precipitado, con un porcentaje en un

producción de NO en comparación con

rango del 22-46 % en peso.

el sistema convencional de nitrificación-

La precipitación de compuestos aso-

desnitrificación, donde tiene lugar la ni-

ciada a la formación de biomasa granu-

trificación total y por lo tanto una mayor

lar es un fenómeno común, sobre todo

producción de NO; por otra parte, supo-

en el caso de influentes con una eleva-

ne una ventaja frente a un sistema de ni-

da concentración de sales inorgánicas.

trificación parcial-anammox en dos eta-

En ese caso, el contenido en sales

pas, ya que al bajar la concentración de

contribuye a la granulación de la bio-

NO en la zona correspondiente a las

masa al actuar como precursores o nú-

bacterias anammox se evitaría en parte

cleos iniciales de crecimiento (Dapena-

la desorción o liberación del NO desde

Mora 2007; van der Star 2008). La

la biomasa granular, reduciendo la can-

precipitación también puede tener lu-

tidad de este gas generado por el reac-

gar sobre la superficie de gránulos ya

tor biológico.

conformados, sin embargo si este pro-

de microelectrodos de pH permitiría es-

ceso se da sobre gran parte de la su3.3 Determinación de la

perficie del gránulo podría suponer un

evolución del pH

problema al impedir el desarrollo correcto de los microorganismos, pudien-

Los efluentes de digestores anaero-

do obstaculizar o bloquear la transfe-

bios se caracterizan por tener altas con-

rencia de sustrato y/o productos en la

centraciones de nitrógeno y fósforo, al

interfase líquido/gránulo. Si la cantidad

no eliminarse estos durante el proceso

de precipitado formado es demasiado

anaerobio de degradación de la materia

elevada la superficie del gránulo se

orgánica, por lo que es frecuente que en

puede ver cubierta de forma que se

este tipo de efluentes se produzcan pro-

produzca una pérdida de actividad de

cesos de precipitación de compuestos

la biomasa debido al incremento de la

de fósforo. En el presente trabajo, el

resistencia difusional (Trigo et al.

medio utilizado para el estudio de la bio-

2006), algo especialmente relevante

I www.retema.es I

Mayo - Junio 2015

RETEMA

51

EVALUACIÓN MICROSCÓPICA DE BIOPELÍCULAS MEDIANTE LA APLICACIÓN DE MICROSENSORES: CASO ELAN®

nidos con el microsensor de NO

Figura 7: Perfiles de pH en el interior de un gránulo (diámetro de 2,5 mm) para concentraciones de oxígeno de 1 mg O2 L-1 (l) y 6 mg O2 L-1 (°)

permiten establecer de forma cualitativa qué poblaciones bacterianas están involucradas en la

timar de forma cualitativa la

producción y difusión de este

existencia de fenómenos de

gas intermediario, utilizando la

precipitación, tanto en la super-

distribución determinada ante-

ficie de la biomasa granular co-

riormente con los perfiles de OD.

mo en las capas internas. Por

Además, los microsensores

otra parte, los microperfiles de

también constituyen una poten-

pH permitirían confirmar la fron-

te herramienta aplicable al estu-

tera entre las zonas aerobia y

dio de cualquier sistema con

anóxica observada con los mi-

biomasa bacteriana susceptible

crosensores de OD, así como

de producir gases de efecto in-

determinar posibles efectos de

vernadero. Conociendo las po-

desnitrificación heterótrofa (pro-

blaciones involucradas en la for-

ducción de alcalinidad, aumento

mación de estos gases, se

del pH) y nitrificación parcial a

puede definir mediante la técni-

nitrito (consumo de alcalinidad,

ca de microelectrodos una es-

disminución del pH).

trategia adecuada para dismi-

Así, se realizaron perfiles de

nuir su producción. Por otra

concentración de pH en el inte-

parte, esta información podría

rior de los gránulos para diferen-

servir también como herramien-

tes concentraciones de OD en el

ta para el modelado del proce-

medio líquido. El ejemplo de la

so, con el cual se podría confir-

Figura 7 muestra la disminución inicial

de nitrificación parcial en la capa más

mar el funcionamiento real del mismo y

del pH en el exterior del gránulo, indi-

externa del gránulo.

predecirlo frente a cambios en las condiciones de operación.

cando un grosor de la capa externa de difusión de 150 ± 10 μm, ligeramente

4. CONCLUSIONES AGRADECIMIENTOS

superior al observado en el caso de los microperfiles de OD (Figura 4). Por otra

Los microsensores permiten obtener

parte en condiciones de baja concen-

perfiles de concentración con los que

Esta publicación está enmarcada den-

tración de OD se observa una disminu-

se pueden caracterizar de forma deta-

tro del proyecto ITACA, financiado por el

ción menor del pH, mientras que en

llada cualquier tipo de biomasa. Estos

Ministerio de Economía de España a tra-

condiciones de alta concentración se

perfiles suministran información muy

vés del programa CDTI INNPRONTA

observa una caída más acusada. Esto

útil para la optimización de la operación

(2011/CE525). Los miembros de la USC

se debe a que en el segundo caso la

macroscópica del sistema, para así de-

pertenecen al Grupo de Referencia

mayor penetración de oxígeno provoca

sarrollar una estrategia de control avan-

Competitivo de Galicia GRC 2013-032,

un aumento en la actividad nitrificante

zada que garantice la calidad del

programa co-financiado por FEDER.

de las BOA, con un mayor porcentaje

efluente con independencia de las fluc-

de bacterias activas. Con estos perfiles

tuaciones en las características del

se puede estimar un grosor aproximado

agua residual a tratar. En el caso prácti-

de 300 ± 20 μm para la zona intragra-

co de estudio con biomasa granular ELAN®, los perfiles de oxígeno disuelto

Dapena-Mora A. (2007). Wastewater treatment by anammox process: A

nular en la cual disminuye el pH (para esas condiciones de oxígeno disuelto)

permiten definir las diferentes zonas mi-

gineering), University of Santiago de Compostela, Santiago.

por lo que, teniendo en cuenta la distri-

crobianas presentes en el interior del

de Kreuk M., Heijnen J. J. and van Loosdrecht M. C. M. (2005). Simul-

bución interna determinada a partir de

gránulo, al igual que los perfiles de pH,

taneous COD, nitrogen, and phosphate removal by aerobic granular

los perfiles de OD, se concluye que la

con los que además se pueden evaluar

sludge. Biotechnology and Bioengineering 90(6), 761-9.

disminución del pH tiene lugar en este

fenómenos de precipitación dentro del

Kampschreur M. J., Poldermans R., Kleerebezem R., van der Star W. R.

caso principalmente durante el proceso

gránulo. Por otra parte los perfiles obte-

L., Haarhuis R., Abma W. R., Jetten M. S. M. and van Loosdrecht M. C.

52

RETEMA

Mayo - Junio 2015

5. REFERENCIAS

short-circuit in the natural nitrogen cycle. Doctoral Thesis (Chemical En-

I www.retema.es I

EVALUACIÓN MICROSCÓPICA DE BIOPELÍCULAS MEDIANTE LA APLICACIÓN DE MICROSENSORES: CASO ELAN®

M. (2009). Emission of nitrous oxide and nitric oxide from a full-scale

tion on the start-up of the anammox based process: ELAN®. Water

González, R., Rogalla, F., Val del Río, A., Campos, J.L., Mosquera-Co-

single-stage nitritation-anammox reactor. Water Science and Techno-

Science

rral, A., Méndez, R. (2014). Implantación del sistema ELAN® para la

logy 60(12), 3211-7.

http://dx.doi.org/10.2166/wst.2015.233

eliminación sostenible de nitrógeno en la línea de retorno de la EDAR

Kampschreur M. J., van der Star W. R. L., Wielders H. A., Mulder J. W.,

Revsbech N. P. (1989). An oxygen microsensor with a guard cathode.

de Guillarei (Tui, Pontevedra). RETEMA, Revista Técnica de Medioam-

Jetten M. S. M. and van Loosdrecht M. C. M. (2008). Dynamics of ni-

Limnology and Oceanography 34(2), 474-8.

biente, nº Mayo-Junio 2014, páginas 60-66.

tric oxide and nitrous oxide emission during full-scale reject water tre-

Revsbech N. P. and Jorgensen B. B. (1986). Microelectrodes: Their use

Vlaeminck S. E., Cloetens L. F. F., Carballa M., Boon N. and Verstraete

atment. Water Research 42(3), 812-26.

in microbial ecology. Advances in Microbial Ecology 9, 293-352.

W. (2008). Granular biomass capable of partial nitritation and anam-

Lee W. H., Wahman D. G. and Pressman J. G. (2013). Amperometric

Schreiber F., Polerecky L. and de Beer D. (2008). Nitric oxide microsen-

mox. Water Science and Technology 58(5), 1113-20.

carbon fiber nitrite microsensor for in situ biofilm monitoring. Sensors

sor for high spatial resolution measurements in biofilms and sedi-

Vlaeminck S. E., Terada A., Smets B. F., De Clippeleir H., Schaubroeck

and Actuators B: Chemical 188, 1263-9.

ments. Analytical Chemistry 80(4), 1152-8.

T., Bolca S., Demeestere L., Mast J., Boon N., Carballa M. and Verstra-

Li Y. and Liu Y. (2005). Diffusion of substrate and oxygen in aerobic

Trigo C., Campos J. L., Garrido J. M. and Méndez R. (2006). Start-up of

ete W. (2010). Aggregate Size and Architecture Determine Microbial

granule. Biochemical Engineering Journal 27(1), 45-52.

the Anammox process in a membrane bioreactor. Journal of Biotechno-

Activity Balance for One-Stage Partial Nitritation and Anammox. Ap-

Morales N., Val del Río, A., Vázquez-Padín J. R., Méndez R., Mosque-

logy 126(4), 475-87.

plied and Environmental Microbiology 76(3), 900-9.

ra-Corral A. and Campos J. L. (2015a). Integration of the Anammox

van der Star W. R. L. (2008). Growth and metabolism of anammox bac-

Volcke E. I. P., Picioreanu C., De Baets B. and van Loosdrecht M. C. M.

process to the rejection water and main stream lines of WWTPs. Che-

teria. Delft University.

(2012). The granule size distribution in an anammox-based granular

mosphere. http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2015.03.058. Vo-

Vázquez-Padín J.R., Mosquera-Corral A., Campos J. L., Méndez R. and

sludge reactor affects the conversion - Implications for modeling. Bio-

lume 140, December 2015, Pages 99-105

Revsbech N.P. (2010). Microbial community distribution and activity

technology and Bioengineering 109(7), 1629-36.

Morales N., Val del Río, A., Vázquez-Padín, J.R., Gutiérrez, R., Fernán-

dynamics of granular biomass in a CANON reactor. Water Research

Xiao P. Y., Cai Q., Zhang D. J., Yao Z. B. and Lu P. L. (2014). Characte-

dez-González, R., Icaran, P., Rogalla, F., Campos, J.L., Mosquera-Co-

44(15), 4359-70.

ristics of nitrogen removal and nitrous oxide production in CANON pro-

rral, A., Méndez, R. (2015b). Influence of dissolved oxygen concentra-

Vázquez-Padín J. R., Morales, N., Icaran, P., Gutiérrez, R., Fernández

cess. Journal of Chemical Technology and Biotechnology 89(4), 552-8.

and

Technology

(aceptado).

SUWANU, REUTILIZACIÓN DE AGUA Y NUTRIENTES PARA COMBATIR LA ESCASEZ DE AGUA

Proyecto SuWaNu Reutilización de agua y nutrientes en agricultura para combatir la escasez de agua Rafael Casielles Restoy BIOAZUL I www.bioazul.com

a escasez de agua es en un pro-

L

nes nos ha puesto ante un dilema de di-

ciencia del riego. Con esta filosofía na-

blema de dimensiones globales.

fícil solución: priorizar entre protección

ce el proyecto SuWaNu, una iniciativa

En un contexto de aumento cre-

ambiental y consumo humano.

de financiación europea que cuenta

ciente de la población y de alte-

Lo que parece claro es que en un

con la participación de 5 países: Espa-

ración en las precipitaciones por el

contexto de escasez la gestión eficien-

ña, Grecia, Alemania, Malta y Bulgaria.

cambio climático, muchos países se en-

te de cualquier recurso se convierte en

SuWaNu es una red de organizaciones

frentan a sequías e inundaciones cada

una obligación. En España, donde la

que buscan aportar soluciones al pro-

vez más recurrentes. La presión sobre

agricultura consume aproximadamente

blema de la escasez de agua, y en

los recursos hídricos se ha intensificado

un 75% de los recursos hídricos, hay

particular promover la reutilización de

y ha provocado conflictos entre usua-

que destacar la necesidad de apostar

aguas residuales como un recurso al-

rios e incluso entre países, y en ocasio-

por una mejora en la gestión y la efi-

ternativo que puede complementar los

54

RETEMA

Mayo - Junio 2015

I www.retema.es I

SUWANU, REUTILIZACIÓN DE AGUA Y NUTRIENTES PARA COMBATIR LA ESCASEZ DE AGUA

Visita de campo del consorcio SuWaNu al prototipo del proyecto TREAT&USE

recursos convencionales y reducir la

blico, académico, empresarial y la so-

Según datos de la Consejería de

presión sobre los recursos hídricos.

ciedad civil. Cada país está representa-

Medioambiente, en Andalucía, se es-

Las aguas residuales tratadas con la

do por un “cluster regional”, y todos los

tán reutilizando en torno a 53 hectó-

calidad que requiere un determinado uso

clusters trabajan para la elaboración de

metros cúbicos anuales de aguas resi-

también se conocen como aguas rege-

un “Plan de Acción Conjunta”, es decir,

duales urbanas tratadas. La mayor

neradas y pueden emplearse para el rie-

un conjunto de estrategias que impli-

parte se emplea en el riego de campos

go de jardines o campos de golf, para la

quen la participación de todos los acto-

de golf (gracias principalmente a la

limpieza urbana, la recarga de acuíferos

res de la cuádruple hélice y que faciliten

obligatoriedad de regar con aguas re-

y también para la agricultura. Israel, Chi-

la adopción de soluciones basadas en la

generadas recogida en el Decreto

pre, o California, reutilizan ya gran parte

reutilización de aguas regeneradas. En

43/2008). El segundo sector en cuanto

de sus aguas residuales. En estos paí-

España, la región seleccionada ha sido

a uso de aguas regeneradas es el

ses o regiones, el riego con agua rege-

Andalucía, la cual ha estado representa-

agrícola. En este sentido, existen algu-

nerada está muy extendido y supone un

da por la empresa BIOAZUL, coordina-

nos casos de éxito que hemos tenido

gran alivio para la población al incremen-

dor general del proyecto, la Asociación

la oportunidad de estudiar durante el

tarse la disponibilidad de agua y nutrien-

FERAGUA Comunidades de Regantes

proyecto. Uno de los más paradigmáti-

tes. Por ese motivo, la Unión Europea ha

de Andalucía, el centro de investigación

cos es el de la Comunidad de Regan-

impulsado iniciativas como SuWaNu y

IFAPA y la Agencia de Gestión Agraria y

tes de Cuatro Vegas en la provincia de

está desarrollando un marco legislativo

Pesquera de Andalucía (AGAPA). Su

Almería, un referente en la exportación

para unificar criterios y garantizar el uso

papel dentro del proyecto ha sido el de

de hortícolas a nivel nacional y tam-

seguro del agua regenerada.

evaluar cuál es el grado de uso de agua

bién un ejemplo en el uso eficiente del

El proyecto SuWaNu apuesta por la

regenerada en Andalucía, analizar las

agua de riego. Los altos niveles de sa-

cooperación entre países y también en-

posibles barreras para una mayor imple-

linidad del agua extraída de los acuí-

tre distintos tipos de organizaciones. Si-

mentación y definir finalmente medidas

feros han hecho inviable el riego de

gue el modelo de la “cuádruple hélice”

y estrategias que permitan ampliar el

cultivos. La reutilización ha sido la úni-

donde se unen miembros del sector pú-

uso de aguas regeneradas.

ca salida para los agricultores en una

I www.retema.es I

Mayo - Junio 2015

RETEMA

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SUWANU, REUTILIZACIÓN DE AGUA Y NUTRIENTES PARA COMBATIR LA ESCASEZ DE AGUA

Visita del consorcio SuWaNu a la Comunidad de Regantes de Cuatro Vegas

región donde la escasez de agua ame-

Es necesaria la capacitación en aspec-

la legislación vigente. Una mayor trans-

naza la continuidad de la actividad

tos técnicos específicos en el uso de

parencia y difusión de los análisis de cali-

agrícola. El agua regenerada no solo

aguas regeneradas, como el tipo de

dad de aguas así como una mayor infor-

aporta agua de riego sino también nu-

goteros, cultivos adecuados para el rie-

mación sobre los efectos de los llamados

trientes que pueden ser directamente

go con aguas regeneradas, cantidad

contaminantes emergentes podría contri-

asimilados por las plantas y por tanto

de fertilizante necesaria, etc.

buir a generar confianza y romper las re-

reducir la necesidad de fertilizantes.

• Participación del sector público: Dado

ticencias que pudiera haber en determi-

Sin embargo, y a pesar de que la es-

que el tratamiento adecuado del agua

nados usuarios.

casez de agua es un problema acu-

es una competencia del sector público,

ciante en el campo andaluz, aún existe

es necesaria una implicación de las au-

Facilitar el camino para una imple-

un enorme potencial para el aprove-

toridades para facilitar el uso de agua

mentación más amplia es la principal

chamiento de aguas regeneradas en

regenerada, e incluso, aportar la finan-

tarea del proyecto SuWaNu, que ahora

agricultura. En el proyecto SuWaNu se

ciación necesaria para construcción de

se encuentra en su fase final. Durante

han identificado los principales obstá-

infraestructuras de regadío que tengan

los próximos meses, nuestra actividad

culos para una mayor implementación:

su origen en estaciones de depuración.

estará orientada a la difusión de resul-

• Tecnologías adecuadas: La regenera-

tados y capacitación de usuarios. Con

• Concienciación: Muchos acuíferos

ción de aguas tiene un coste relativa-

este propósito se organizarán dos jor-

están sumidos en un proceso de salini-

mente elevado. Por tanto, es necesario

nadas sobre reutilización de aguas los

zación y caída de los niveles freáticos

invertir en investigación y desarrollo de

días 17 y 22 de Septiembre de 2015 en

que implica obtener agua cada vez

tecnologías de bajo coste que hagan

Almería y Sevilla respectivamente.

más cara y de peor calidad. El desco-

rentable el cultivo de especies regadas

nocimiento y las reticencias culturales

con agua regenerada.

al uso de agua regenerada suponen

• Información sobre calidad de las aguas:

Para estar informados pueden registrarse en la

que esta situación se prolongue en el

El control de la calidad del agua es un as-

página web:

tiempo y vuelva insostenible la activi-

pecto esencial para que el uso de aguas

http://suwanu.eu/marketplace/register

dad agrícola.

regeneradas tenga las suficientes garan-

Más información sobre el proyecto en nuestra

• Formación técnica de los agricultores:

tías. Este requerimiento está recogido en

web: www.suwanu.eu

56

RETEMA

Mayo - Junio 2015

I www.retema.es I

CATSENSORS I TECNOLOGÍA

Medir la presión en fluídos, sin límites, desde cualquier lugar

D

esde Abril de 2011, Catsensors se encargan de la distribución exclusiva en España de los pro-

ductos de la firma suiza Keller,

líder europeo en transmisores y medidores de presión.

Catsensors puede asesorar a cual-

quier industria que necesite medir la presión de fluídos o el nivel en depósitos, algo que precisa casi cualquier empresa. También suministra a fabricantes OEM los sensores de presión o manómetros digitales, productos en los que los presostatos mecánicos van dejando paso a la electró n ica, mucho más precisa y fiable.

Catsensors cuenta con diversas familias de productos, desde los transmisores de presió n a los presostatos electrónicos, pasando por manómetros digitales, calibradores y transductores de presión o sistemas de adquisición de datos de presión y temperatura. Tam-

delante de sus competidores, y eso

todología elimina al máximo el número

bién comercializan sistemas de softwa-

ofrece una gran ventaja.

de intermediarios y obtener unos precios

re Keller, aplicaciones que permiten ob-

El segundo factor atañe directamente

mucho más competitivos que repercuten

tener y procesar los datos que recogen

a Catsensors, y no es otro que la capa-

directamente en el cliente. La empresa

los diferentes tipos de sensores de la

cidad para ofrecer al cliente un servicio

tiene un stock muy importante y, para el

marca. Actualmente son capaces de

absolutamente personalizado y rápido,

resto de productos, el plazo estimado de

monitorizar y controlar desde su oficina

que abarca no sólo el suministro pun-

entrega se sitúa entre 3 y 4 semanas.

los sensores que se encuentren en cual-

tual de sus pedidos, sino tambié n el

La intención de Catsensors es crecer

quier lugar del mundo, por internet vía e-

asesoramiento acerca del tipo de sen-

y colaborar a que el uso de este tipo de

mail o sms.

sor que mejor se adapta a sus necesi-

sensores en el sector industrial español

Hay dos aspectos claros que diferen-

dades. Es una venta técnica en la que

se sitúe al nivel de Austria, Holanda o Di-

cia los productos de Catsensors de los

la comunicación con el cliente es funda-

namarca, por citar sólo algunos. Y sobre

de su competencia. El primero es con-

mental para conocer las condiciones de

todo hacer ver a la industria que con sus

tar con la calidad y la potencia innova-

trabajo en las que debe funcionar un

productos es posible medir la presión y

dora de los productos Keller, cuyo fun-

sensor antes de ofrecerlo al cliente.

los niveles sin límite: en cualquier lugar y

dador creó y patentó el sistema de

Keller tiene una plataforma logística

medición de presión para posteriormen-

centralizada que se ocupa de enviar los

te fundar la empresa hace unos 40

pedidos desde Alemania, independiente-

años. Desde entonces, Keller se ha ca-

mente de si se trata de un solo sensor de

racterizado por ir siempre un paso por

I www.retema.es I

100 euros o de un gran pedido. Esta me-

Mayo/Junio 2015

cualquier tipo de fluido.

Catsensors www.catsensors.com

RETEMA

57

Foto: Albert Torelló - Flickr http://bit.ly/1GHuFUw - Licencia: http://bit.ly/1jxQJMa

Proyecto de saneamiento general de las Marismas de Santoña (Cantabria) MARE I www.mare.es

a Gestión del Ciclo Integral del

nómicas que conllevan las infraestruc-

• La obligatoriedad de mantener en

Agua culmina con la depuración

turas necesarias para realizar el proce-

funcionamiento, corriendo con los

de las aguas residuales, punto

so con total garantía.

oportunos gastos que son habitual-

débil en muchos casos de la

• La necesidad de conjugar los esfuer-

mente significativos, las instalaciones

mayoría de los sistemas públicos de

zos de todas las administraciones pú-

construidas.

gestión del agua.

blicas involucradas, pues habitual-

Esta debilidad se manifiesta en la ma-

mente las Estaciones Depuradoras de

Y esto que al final podría traducirse

yoría de las situaciones por tres necesi-

Aguas Residuales prestan servicios

en recursos económicos y voluntad de

dades que a veces es difícil conjugar:

(derivado de las altas inversiones ne-

colaboración entre las Administracio-

• Por un lado las altas inversiones eco-

cesarias) a un conjunto de municipios.

nes, conlleva además un cuarto factor

58

RETEMA

Mayo - Junio 2015

I www.retema.es I

SANEAMIENTO GENERAL DE LAS MARISMAS DE SANTOÑA (CANTABRIA) I REPORTAJE

Residuales (EDAR) de San Pantaleón, en Arnuero, presta sus servicios a una población equivalente de 324.500 habitantes con un caudal medio de 113.616 m3/d, poniendo con su puesta en marcha punto final a una obra de saneamiento que arrancó en 2005 y que se ha ido dilatando en el tiempo por distintas circunstancias.

El Saneamiento General de las Marismas de Santoña, Victoria y Joyel es una de las zonas más importantes del litoral cantábrico tanto por su productividad biológica, biodiversidad como por su afluencia turística, la belleza del entorno y la calidad de las playas.

La EDAR ha sido diseñada para cumplir con la directiva europea en relación a la calidad del agua y la depuración de las aguas residuales urbanas.

El agua residual que llega a la EDAR lo hace a través de los colectores interceptores generales Santoña-LaredoColindres y Noja-Arnuero.

Cuenta con un pozo de bombeo de agua bruta equipado con dos bombas de 110 Kw. y tres de 250 Kw. capaces de bombear 1800 m3/h y 3650 m3/h respectivamente cada una. La EDAR consiste en una disposición clásica de tratamiento biológico de alta carga formada por un pretratamiento, tratamiento de alta carga, digestión anaerobia y deshidratación de fangos. Una vez depurada, el agua es enviada al Emisario Submarino mediante dos bombas de 250 Kw. y tres bombas de 400 Kw.

crucial para el buen fin del proyecto,

Ordenación del Territorio y Urbanismo

que es la necesidad de contar con téc-

del Gobierno de Cantabria, y está reali-

Con esta infraestructura clave el Sis-

nicos expertos garantes de la inversión

zando la puesta en marcha durante un

tema de Saneamiento comprende más

pública, cuyo objetivo no puede ser

periodo de casi un año de pruebas, pa-

de 85 kilómetros de conducciones re-

otro que garantizar mediante los opor-

ra garantizar la realidad de la idoneidad

partidas o alternadas entre 18 bombe-

tunos controles y periodos de pruebas

técnica de la instalación y su viabilidad

os, 21 aliviaderos y tanques de tormen-

adecuados que la instalación funciona

presente y futura.

ta para dar servicio a más de 12

perfectamente y responde a la inversión realizada.

Durante dicho año, la Dirección de Aguas de Mare ha conseguido para el

municipios correspondientes a la zona oriental de Cantabria.

Aquí es donde ha estado y ha entra-

sistema de saneamiento de las Maris-

Este proyecto se complementa con

do de lleno la actuación de la Dirección

mas de Santoña, Victoria y Joyel la cer-

los importantes proyectos que MARE

de Aguas de MARE, que recibió la en-

tificación ISO 14001:2004 Sistemas de

está realizando en todo su ámbito de

comienda de gestión en junio de 2014

Gestión Ambiental.

actuación para la eliminación en la red

de la Consejería de Medio Ambiente,

I www.retema.es I

La Estación Depuradora de Aguas

Mayo - Junio 2015

de saneamiento de las aguas blancas,

RETEMA

59

REPORTAJE I SANEAMIENTO GENERAL DE LAS MARISMAS DE SANTOÑA (CANTABRIA)

El Saneamiento General de las Marisma de Santoña tiene como primordial objetivo eliminar todos los vertidos a la marisma y recuperar la calidad de sus aguas.

Ejecutado el Saneamiento, se habrán construido 85,90 kilómetros de conducciones. El Proyecto ha podido respetar escrupulosamente los valores ambientales del extraordinario entorno en el que se desarrolla la actuación.

Nos referimos al conjunto de la Reserva Natural de las Marismas de Santoña y Noja, territorio sometido a protección por parte de las Administraciones Autonómica y del Estado.

Para evitar la afección a determinadas zonas de gran valor ambiental se lo que incrementa el rendimiento de las

gica como por su función como zona

han arbitrado una serie de medidas,

instalaciones y mejora la eficiencia y

de invernada y paso para numerosas

entre las que destaca la ejecución de

viabilidad de la explotación.

especies de aves migratorias.

túneles terrestres y cruces subfluviales,

El enorme crecimiento urbano moti-

que evitan áreas esenciales de los eco-

DESCRIPCIÓN DE LAS OBRAS

vado por la afluencia turística, dada la

sistemas, como el estuario, del encinar

belleza del entrono y playas y la pre-

o de las dunas.

El estuario de las marismas de San-

sión que otras actividades ejercen so-

Por otra parte, el conjunto de las ac-

toña representa una de las zonas inter-

bre la marisma y sus agua, han provo-

tuaciones relacionadas con el sanea-

mareales más importantes no sólo de

cado una pérdida de la calidad de las

miento disponen de una serie de meca-

Cantabria sino de todo el litoral cantá-

mismas que requeriría una importante

nismos de control que permitirán que

brico, tanto por su productividad bioló-

y urgente actuación.

su implantación responda a criterios de

60

RETEMA

Mayo - Junio 2015

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SANEAMIENTO GENERAL DE LAS MARISMAS DE SANTOÑA (CANTABRIA) I REPORTAJE

respeto al medio natural. Entre las mismas se destaca el programa de vigilancia y seguimiento de la obra, punto esencial de las previsiones contenidas en la evaluación ambiental.

Los doce municipios de Cantabria beneficiados por las obras en los que se desarrollan estas actuaciones de saneamiento son los de Ampuero, Argoños, Arnuero, Bárcena de Cicero, Colindres, Escalante, Laredo, Limpias, Meruelo, Noja, Santoña y Voto.

Por la margen derecha del río Asón se captan los vertidos de Ampuero y Limpias continuando el Colector-Interceptor en dirección norte, recogiendo los vertidos de Colindres y Laredo. En la zona de El Puntal el colector cruza la bahía hacia Santoña a través de una galería visitable, que continua con un trazado en túnel bajo el monte Buciero, hasta atravesar Santoña. Tras recoger los vertidos de esta Villa y El Dueso el colector interceptor gira hacia el oeste, paralelamente a la playa de Berria, recogiendo la aportación de esta localidad y Argoños.

En Argoños, al pie del monte El Brusco, el caudal punta de aguas residuales es impulsado hasta la Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) de san Pantaleón por una tubería alojada en el interior de un túnel visitable que atraviesa este monte. En episodios lluviosos en que este caudal es superado, el excedente es bombeado, tras un

Por otra parte se proyectan dos co-

pretratamiento, por otra tubería alojada

lectores interceptores; uno que recoge

en el mismo túnel de El Brusco pero en

la aportación de Bádames, Rada, Ca-

este caso con vertido directo al emisa-

rasa y Treto y que en este último nú-

rio submarino.

cleo se une con otro colector que capta

objeto de evitar los vertidos en las marismas de Joyel y Victoria.

EL SANEAMIENTO EN CIFRAS

Los caudales tratados en la EDAR

el vertido de Cicero, cruza la ría de Ra-

Población servida (Fija+Estacional)

retornan por tubería a través del túnel

da hasta Colindres donde se incorpora

• Año 2000: 167.900 habitantes

de El Brusco hacia el emisario subma-

al colector interceptor Colindres-Lare-

• Año 2025: 238.900 habitantes

rino, La conexión entre este túnel y el

do y otro colector interceptor que dirige

Emisario Submarino se realiza a tra-

el vertido de Gama y Escalante hacia

Caudales transportados

vés de un túnel que entronca con el

Argoños.

• Medio en tiempo seco: 1.315 l/seg.

• Máximo: 5.532 l/seg.

primero y que se considera y denomi-

Como parte final del Sistema Gene-

na Emisario Terrestre, diseñado a su

ral se incorporan a la EDAR de San

vez como depósito de limpieza para el

Pantaleón los saneamientos de los mu-

Unidades Principales

submarino.

nicipios de Meruelo, Arnuero y Noja al

• Tubería entre Ø 300 m/m y Ø 1.800

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Mayo - Junio 2015

RETEMA

61

REPORTAJE I SANEAMIENTO GENERAL DE LAS MARISMAS DE SANTOÑA (CANTABRIA)

m/m: 85,90 Km.

to requieren obras de gran envergadu-

Presupuesto

de

adjudicación:

• Zanja: 63,50 Km.

ra y que por su carácter subterráneo,

12.105.200,63 Euros.

• Hinca de tubería: 5,60 Km.

los usuarios de las mismas pueden

• Colector Interceptor General San-

• Túnel visitable: 4,50 Km.

llegar a olvidar su valor y su beneficio.

toña-Laredo-Colindres.

• Subfluvial visitable: 1,45 Km.

El Saneamiento sólo aflora a superfi-

Tramo: Santoña-Laredo.

• Emisario Submarino: 3,50 Km.

cie con las obras singulares, Estación

Presupuesto

Depuradora, Estaciones de Bombeo y

26.800.000,00 Euros.

Estaciones de bombeo

Aliviaderos y la fragilidad del entrono

• Colector Interceptor General San-

24 Ud./ con una potencia instalada de

en el que se ubican ha aconsejado la

toña-Laredo-Colindres.

6.900 Kw.

normalización en los materiales. El di-

Tramo: Laredo-Colindres y colector

seño de estos edificios se ha realzado

General de Laredo.

Aliviaderos de Tormenta

con formas cúbicas y volúmenes de

Presupuesto

12 Ud./ con un volumen total de retenida de 3.600 m3

vidrio con una gran trasparencia para

14.648.226,00 Euros.

permitir valorizar el paisaje a fin de

• Colector General de la Ría de Rada.

conseguir a base de su desmateriali-

Presupuesto

Estación Depuradora (EDAR de

zación un mayor mimetismo con los

10.667.980,02 Euros.

San Pantaleón)

que le rodea. Se pretende en definiti-

• Colector General del Asón.

de

adjudicación:

de

adjudicación:

de

va dotar al Saneamiento de una identi-

Presupuesto

Con tratamiento biológico de alta carga

dad propia.

8.737.916,35 Euros.

de

• Habitantes equivalentes: 324.617

FINANCIACIÓN E INVERSIONES

Proyecto:

Proyecto:

• Colector Interceptor General de Noja y Arnuero.

Presupuesto estimado: 39.758.378,73

hab.

• Habitantes estimados año 2005:

La administración General del Esta-

Euros.

238.900 hab.

do financiará el 85% del importe total

• Proyectos-Estudios-Asistencias

• Caudal medio diario: 113.616 m3

de las inversiones, correspondiendo el

Técnicas-Expropiaciones.

• Toneladas de DBO5 depuradas dia-

15% restante al Gobierno de Canta-

Presupuesto estimado: 8.500.000,00

riamente: 22,7 Tn.

bria. Las inversiones previstas, inclui-

Euros.

• Toneladas de fango al 25% produci-

das aquellas actuaciones complemen-

das diariamente: 14,8 tn.

tarias necesarias para hacer efectiva

Todas estas actuaciones suponen

la ejecución de las obras, es decir, es-

una inversión global de 180,96 Millo-

Terrenos

tudios, proyectos, asistencias técnicas

nes de euros.

Para la ejecución de todas estas obras se afectarán un total de 1.161.900 m2

así como las expropiaciones de bienes y derechos que sea preciso reali-

COLECTOR INTERCEPTOR

de terrenos, repartidos en:

zar son:

GENERAL SANTOÑA-LAREDO-

• Ocupación temporal: 760.600 m2 • Ocupación definitiva: 178.200 m2

• Estación Depuradora de Aguas Re-

• Servidumbre de acueducto: 223.100 m2

COLINDRES siduales de San Pantaleón.

Presupuesto

de

adjudicación:

21.982.878,00 Euros.

Las Marismas de Santoña, en la zona oriental del litoral de Cantabria, constituyen uno de los ecosistemas

En la ocupación definitiva se incluyen los 79.600 m2 correspondientes a la

• Emisario Submarino de Berria.

más importantes en la Península Ibéri-

Presupuesto

ca. Dentro de este contexto, el pre-

EDAR de San Pantaleón y los 28.200 m2 de las canteras de Santoña denomi-

20.569.590,00 Euros.

sente proyecto tiene como misión fun-

• Colector Interceptor General San-

damental el transporte de las aguas

nadas Fuente de San Martín y El Sorbal,

toña-Laredo-Colindres.

residuales procedentes de Laredo y

en las cuales se procederá a la restaura-

Tramo: EDAR San Pantaleón-Argoños.

Santoña por un lado y Gama, Esca-

ción paisajística y medioambiental.

Presupuesto

lante y Argoños, por el otro, hasta la

UNA MISMA ENTIDAD Las infraestructuras de saneamien-

62

RETEMA

de

de

adjudicación:

adjudicación:

17.195.058,60 Euros.

estación depuradora de san Pantale-

• Colector Interceptor General San-

ón. Las aguas una vez depuradas son

toña-Laredo-Colindres.

bombeadas y conducidas, por el mis-

Tramo: Argoños-Santoña-Gama.

mo túnel, hasta la cámara de carga

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SANEAMIENTO GENERAL DE LAS MARISMAS DE SANTOÑA (CANTABRIA) I REPORTAJE

del emisario submarino, pa-

unos 17.500 m 3 , que se

ra su evacuación al mar.

utilizarán en la limpieza pe-

Los tramos que definen la

riódica del emisario sub-

obra, son:

marino (Flushing).

Conducción entre

Conducción entre la

pretratamiento de

Cámara de Válvulas y

Argoños y Cámara de

la EDAR de San

Válvulas

Pantaleón

Este tramo consiste fun-

Este ramo final tiene una

damentalmente en la ejecu-

longitud de 3080 m., de los

ción de una galería en for-

cuales 2603 corresponden

ma de herradura y de unos

al túnel de “El Brusco” y

215 metros de longitud que

otros 477 m. se construirán

comunica el pretratamiento de Argoños y la cámara de

en zanja a cielo abierto. La sección es de unos 25 m3.

válvulas, ubicada en el inte-

La excavación y el sosteni-

rior del túnel de “El Brusco”.

miento del túnel se ejecu-

En el interior de esta ga-

tan mediante el “nuevo método austriaco”.

lería se alojan tres tuberías de PRFV de DN 800 mm.

Por el interior de túnel se

por una de ellas se conduce

instalarán una tubería de

el agua residual (caudal

PRFV de DN 1200 mm.

punta) que llega a la EDAR,

que conduce en gravedad

y por las otras dos, el resto

las aguas residuales hasta

de agua bruta hasta el emi-

la EDAR de San Pantaleón

sario terrestre. Este último

y otra también de PRFV y

caudal corresponde al ex-

DN 1200 mm, en impul-

ceso, sobre el caudal punta,

sión, que transporta las

que llega al pretratamiento

aguas depuradas hacia el

y al cual se le hace pasar,

Emisario Submarino.

antes del vertido al mar, por

También está preparado

tamices de luz máxima tres

para la instalación, a corto

milímetros.

plazo, de una tubería de PRFV de DN 1400 mm. en

Cámara de Válvulas

impulsión, que evacuará al Emisario Terrestre

mar, por el Emisario Submarino, las aguas residuales que provenientes de

Entre los tramos ascendente y des-

los municipios de Meruelo, Arnuero y

cendente del túnel de “El Brusco”, se

Comprende un túnel de una longitud

constituye una cámara de dimensiones

Noja, son depuradas en la EDAR.

10 m. de ancho y 30 m. de largo y 10

de 653 m. y una sección igual a la del túnel principal (30m2), que enlaza la

m. de altura, excavada en roca y en la

cámara de válvulas y la cámara de car-

ración del total de las aguas residuales

que se instalarán un total de 6 válvulas

ga (inicio de las obras del Emisario

urbanas recogidas en el pretratamiento

motorizadas de DN 800 mm., cuya mi-

Submarino de Berria), y diseñado para

de Argoños, el túnel permite la instala-

sión es la de controlar y derivar los cau-

conducir entre ambas cámaras un cau-

ción de una cuarta tubería que por gra-

dales provenientes del pretratamiento

dal de agua de 5.500 l/s. Mediante un

vedad conduzca hasta la EDAR este

de Argoños hacia la EDAR de San

sistema de compuertas instaladas en

caudal, que actualmente se deriva en

Pantaleón o al emisario submarino de

la cámara de carga del emisario es po-

la cámara de válvulas hacia el Emisario

Berria, según convenga.

sible almacenar en él, un volumen de

Submarino de Berria.

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En el caso de ser necesaria la depu-

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TECNOLOGÍA I SEKO SPA

SEKO, la referencia en sistemas de medición, control y dosificación

S

EKO SpA es un fabricante líder

dedicados, con diferentes aplicaciones

do la gama de productos de SEKO, su

de sistemas de medición y do-

según las especificaciones del cliente.

experiencia, ha dado de inmediato el "pase de entrada" en el mercado de

sificación con más de 40 años de historia. Esta larga trayecto-

SEKO PROCESS & SYSTEM

petróleo y gas a nivel mundial.

Su larga experiencia les ha llevado a

ria ha llevado a SEKO a desarrollar, fabricar y entregar productos específicos

La unidad de negocio Seko P&S na-

desarrollar productos específicos para di-

para varias aplicaciones en diferentes

ció en 2002 después de la fusión entre

ferentes aplicaciones en diferentes mer-

mercados y en más de 50 países.

Seko Italia SpA y Bono Exacta SpA, ac-

cados de la que tanto SEKO P&S y sus

Fundada en 1976, SEKO SpA es un

tivo en la industria de petróleo y gas

clientes han sido líderes durante años.

fabricante líder de bombas dosificado-

desde 1958. Esta operación ha amplia-

SEKO P&S actualmente diseña, pro-

ras, sistemas de dosificación y equipos de medición y control. Su larga activi-

Skids de dosificación química

dad ha permitido a SEKO adquirir una gran experiencia en las aplicaciones y tener una posición líder en el mundo en muchos campos de la industria mediante el suministro de productos innovadores, y ofrecer soluciones fiables para la dosificación e inyección de productos químicos y en el mantenimiento de un control eficiente de los parámetros de proceso relacionadas.

Hoy SEKO es un grupo internacional que opera con tres unidades de negocio, para diseño y fabricación de algunas líneas de productos para mercados

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SEKO SPA I TECNOLOGÍA

SERIE TRIPLEX - API 674. Bomba de triple pistón

es una extensión de la serie NEXA trabajando con una presión de inyección de hasta 350 bares.

El cumplimiento de la Directiva Europea ATEX hace que las bombas dosificadoras SEKO sean adecuadas para

Serie NEXA - API 675. Bomba dosificadora de pistón y doble membrana hidráulica

su instalación en zonas clasificadas.

duce y suministra bombas y sistemas

la combinación de diferentes unidades

para las industrias textiles, petróleo y

de dosificación. El diseño específico

gas, energía, química y petroquímica,

adaptado a las especificaciones del

alimentos y bebidas, cerámica, produc-

cliente es la base de su servicio.

tos farmacéuticos, papel y el tratamiento de aguas.

Pistón SERIE TRIPLEX Diseñado de acuerdo a normas API 674, la serie TRIPLEX es el resultado

Centrándose en los productos y ser-

de la larga experiencia de SEKO en

vicios de alta calidad, SEKO P&S está

aplicaciones tales como los procesos

SEKO P&S es capaz de proporcio-

listo para introducir en el mercado una

industriales intensivos y continuos don-

nar un apoyo cualificado en la puesta

nueva bomba de alta presión con el fin

de la fiabilidad y la durabilidad son con-

en marcha de las bombas y los siste-

de cumplir con las necesidades del

diciones esenciales.

mas, y ayudar en las actividades de

mercado. El modelo de la bomba BN

El diseño único del mecanismo per-

mantenimiento y cursos de formación para usuarios finales.

Serie NYVA - API 675. Bomba dosificadora de membrana hidraulica

La gama de productos SEKO P&S se compone de bombas dosificadoras de pistón, bombas dosificadoras de membrana mecánicas y bombas dosificadoras de membrana hidráulica.

SEKO P&S proporcionan incluso skids de dosificación completamente diseñados y fabricados bajo las especificaciones del cliente.

Los principales productos de la unidad de P&S son: Bombas dosificadoras de pistón y doble membrana hidráulica, SERIE NEXA Diseñado de acuerdo con las normas API 675, la serie NEXA se caracteriza por la flexibilidad y modularidad de

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TECNOLOGÍA I SEKO SPA

Analizadores - Controladores

Bombas electromagneticas

ca con microprocesador se adaptan fácilmente a cualquier requisito de dosificación y control.

mite que la bomba funcione a una velocidad muy baja y sin lubricación forzada

Bombas electromagneticas

Bombas dosificadoras

donde se requiere un movimiento de émbolo lento, por ejemplo, para evitar

mica y fiable, con membranas acciona-

la cavitación al bombear líquidos visco-

das mecánicamente, esta serie es una

sos, productos o líquidos calientes.

electromecánicas

solución ideal para aplicaciones indus-

Las bombas electromecánicas de SE-

La bomba puede ser diseñada para

triales donde los productos químicos

KO W&I cuentan con un alto nivel de fia-

ser controlada remotamente o automá-

tienen que ser bombeados de manera

bilidad y precisión que garantizan una

ticamente para satisfacer las necesida-

segura. Su bajo costo de mantenimien-

excelente calidad. Disponibles en varios

des del proceso.

to es una de las principales razones

tamaños y modelos con diferentes ac-

para elegir estos modelos.

tuaciones, permiten al usuario encontrar

Dosificadora de membrana hidráulica SERIE NYVA

la solución adecuada para casi cualquier SEKO WATER & INDUSTRY

aplicación, tanto en caudal, como presión y materiales en contacto con el producto para una total resistencia química.

Diseñada de acuerdo con las normas

La unidad de negocio SEKO W&I ofre-

API 675, la serie Nyva es adecuada para

ce una gama completa de productos pa-

aquellas aplicaciones que requieren una

ra la medición y el control de las propie-

Instrumentos de medida y

alta precisión. La posibilidad de construc-

dades físicas-químicas del agua. SEKO

control

ción con diferentes materiales permite

W&I cuenta con una amplia gama de ac-

que estas bombas dosificadoras puedan

cesorios, tales como tanques, agitado-

Los instrumentos suministrados por

satisfacer todas las aplicaciones donde la

res, contadores y sondas de nivel para el

SEKO W&I hacen de nuestra empresa el

dosis segura y confiable es una necesi-

tratamiento de agua potable, residuales,

socio ideal para el tratamiento del agua y

dad. Su cumplimiento de la Directiva Eu-

industriales, procesos industriales, pisci-

para el seguimiento de los físico-quími-

ropea ATEX permite a las bombas NYVA

nas, torres de refrigeración, la agricultu-

cos en los procesos industriales. Los ins-

ser instaladas en zonas peligrosas.

ra, fertilización y el riego. Los principales

trumentos son completados por los sen-

productos de SEKO W&I son:

sores y accesorios que les permiten ser

Bombas de pistón y membrana mecánica de la SERIE EXACTA

instalados en cualquier aplicación. Entre Bombas dosificadoras

ellos, pH, ORP, Conductividad, Cloro,

electromagnéticas.

Ozono, Turbidez, Nitratos, Caudal, Presión, Nivel, Hidrocarburos, DQO, etc.

Las bombas de membrana y de pistón con mecanismo de retorno por

Su tecnología y la gran compatibilidad

muelle, son el resultado de varios años

química de sus componentes hacen de

de experiencia adquirida por SEKO en

estas bombas extremadamente preci-

muchos campos de aplicación. Econó-

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sas y versátiles. Gracias a su electróni-

Mayo/Junio 2015

SEKO SpA www.seko.com I sekoiberica@sekoiberica.com

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AQUATIK: NUEVAS TECNOLOGÍAS PARA DETECCIÓN DE CONTAMINANTES PRIORITARIOS EN EFLUENTES DE EDAR

AQUATIK Nuevas tecnologías para la detección de contaminantes prioritarios en efluentes de depuradoras Susana González1, David Baquero1, Guillem Terra1, Filippo Baldaro1, Julio Llorca2, Lorena Sanjuán2, David Solier3, Juan Ignacio Dólera3 1 Cetaqua I www.cetaqua.com • 2Labaqua I www.labaqua.com • 3Aqualogy I www.aqualogy.com

L

a Unión Europea es cada vez

periódicamente con nuevos compues-

este concepto de monitorización no

más exigente con los Estados

tos y con límites de concentración más

permite detectar vertidos puntuales de

miembros para que sus aguas

restrictivos; tras la última revisión (Di-

contaminantes al medio y aplicar medi-

tengan un ʻbuen estado ecológi-

rectiva 2013/39/EU), el número de con-

das correctivas a tiempo. Además, las

co y químicoʼ. Para ello creó la Directiva

taminantes prioritarios está fijado en 45.

técnicas de laboratorio disponibles re-

Marco del Agua (DMA) 2000/60/EC,

Hasta el momento, la medición de es-

quieren un tiempo dilatado para obtener

donde se incluyó una lista de contami-

tos contaminantes se ha realizado me-

nantes prioritarios cuya presencia tiene

diante el análisis de muestras puntuales

que ser monitorizada y limitada en las

en el laboratorio y que representan una

masas de agua, ya que pueden supo-

instantánea de lo que está ocurriendo

ner un riesgo para el medio y la salud

en ese momento, obviando el estado

En este contexto se creó el proyecto

humana. Esta lista se va actualizando

del agua el resto del tiempo. Por tanto,

AQUATIK, de título completo “Desarro-

los resultados y suelen ser costosas.

EL PROYECTO AQUATIK

Depuradora de Sant Feliu de Llobregat

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AQUATIK: NUEVAS TECNOLOGÍAS PARA DETECCIÓN DE CONTAMINANTES PRIORITARIOS EN EFLUENTES DE EDAR

llo y validación de sistemas de monitorización avanzada para el control de contaminantes orgánicos prioritarios en salidas de depuradoras”, cofinanciado por la Unión Europea a través del programa LIFE+. Su objetivo es ensayar y validar nuevas metodologías e instrumentos para el control in situ de los contaminantes prioritarios en salidas de depuradoras de una manera rápida, eficiente, inequívoca y económica.

El proyecto, que comenzó en Septiembre de 2011 y finalizó en Febrero de 2015, fue coordinado por Cetaqua Centro Tecnológico del Agua y contó con la participación de los socios Aqualogy y Labaqua. La Universidad Complutense de Madrid, a través de su Grupo

Prototipo on-line para la detección de contaminantes prioritarios en tiempo casi real

de Sensores Ópticos Químicos y Fotoquímica Aplicada, participó también como proveedor de tecnología

ficación de 7 de los 45 contaminantes

biosensora y Soluciones Analíticas Ins-

prioritarios seleccionados por su pre-

trumentales S.L., SAILAB, laboratorio

sencia global a nivel europeo y, en par-

de análisis químico, en el diseño y

ticular, en la cuenca del río Llobregat,

construcción de un dispositivo automá-

punto de estudio en el proyecto. Cuatro

tico para la preconcentración de la

de estos contaminantes son pesticidas

muestras.

(atracina, diurón, isoproturón y simazi-

La DMA establece en las normas de

na), dos son compuestos utilizados

calidad ambiental (2013/39/EU) dos ti-

mayoritariamente en detergentes (no-

pos de concentraciones: 1) la concen-

nilfenol y octilfenol) y el séptimo com-

tración máxima admisible (MAC) para

puesto se utiliza ampliamente en plásti-

detectar picos esporádicos de concen-

cos (DEHP).

Unidad preconcentradora o FCCU

tración y 2) la concentración promedio calculada sobre un período selecciona-

MONITORIZACIÓN “ON LINE”

do (AA). El proyecto AQUATIK propuso una solución innovadora: la monitoriza-

Para detectar los compuestos legis-

ción on-line de la concentración del

lados en salida de depuradora se pro-

compuesto para compararla con la

puso una medición “on-line” basada en

te en la que se realiza un primer filtra-

MAC establecida, junto con el uso de

un prototipo automático capaz de me-

do. Después se realiza una preconcen-

muestreadores pasivos e integrativos

dir simazina, diurón o isoproturón en

tración basada en extracción en fase

para determinar su AA. De esta forma,

casi tiempo real (3 horas). El prototipo

sólida, comúnmente utilizada en labo-

no sólo se podría ver el nivel medio de

fue desarrollado por Labaqua y Aqua-

ratorios, con la finalidad de eliminar in-

contaminantes sino que se podrían de-

logy en Alicante y posteriormente vali-

terferentes y mejorar la sensibilidad de

tectar vertidos no controlados casi in-

dado en una depuradora de Barcelona

la detección posterior. Para ello se pa-

mediatamente.

por Cetaqua.

san 450 mL de muestra por un cartu-

Las metodologías desarrolladas en

La programación comienza por una

cho donde los contaminantes se retie-

el proyecto se utilizaron para la cuanti-

toma automática de muestra de efluen-

nen para ser posteriormente eluídos

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AQUATIK: NUEVAS TECNOLOGÍAS PARA DETECCIÓN DE CONTAMINANTES PRIORITARIOS EN EFLUENTES DE EDAR

Esquema de flujo de señales en el biosensor Optosen®

Biosensor de Doble Cabezal Optosen®. Las membranas de microalgas sensibles permiten detectar la presencia de pesticidas (descenso de oxígeno indicado en rojo), mientras las resistentes no se ven afectadas. En presencia de otros contaminantes, ambas cepas se ven inhibidas (descenso de oxígeno producido, indicado en púrpura)

Tamaño real de las membranas microalgares y ampliación

las autoridades pertinentes podrían ejecutar las acciones necesarias para evitar que el efluente llegue al medio natural, corregir sus efectos o bien para llevar a cabo estudios investigativos sobre los orígenes de emisión.

El sistema está controlado por un software propio desarrollado para el equipo de medida que permite controlar todos los parámetros de una macon disolventes orgánicos, mientras el

mitiendo calcular la concentración del

nera intuitiva y rápida, sin necesidad

resto de muestra se desecha. El módu-

contaminante.

de formación especializada, y que

lo se denomina unidad FCCU (Filtra-

La tecnología Optosen® consiste en

también permite realizar el manteni-

la lectura del oxígeno producido por las

miento del equipo y una conexión re-

La detección se realiza por medio del

poblaciones microalgares mediante un

mota al mismo tiempo desde cual-

biosensor óptico de doble cabezal Optosen ® , desarrollado por el grupo

transductor óptico. Las membranas

quier punto con acceso a internet

donde las microalgas se hallan inmovi-

para realizar mediciones o acceder al

GSOLFA (UCM), que reconoce la pre-

lizadas están formadas por varias ca-

histórico de datos.

sencia del pesticida objetivo mediante

pas, una de las cuales contiene un

la inhibición de cepas de microalgas in-

complejo de rutenio que presenta dife-

MUESTREADORES PASIVOS E

movilizadas en una minúscula mem-

rente grado de luminiscencia en fun-

INTEGRATIVOS

brana. La especie de microalgas ha si-

ción de la presencia de oxígeno. Esta

do seleccionada con anterioridad por

señal se interroga a través de fibra óp-

Los muestreadores pasivos son sis-

su sensibilidad o resistencia a los com-

tica, se traduce en concentraciones de

temas de análisis de contaminantes

puestos objetivo sin ser genéticamente

oxígeno disuelto.

presentes en aguas cuyo mecanismo

tion-Concentration-Clean Up).

modificada. El biosensor consta de un

El prototipo calcula los descensos de

simula el comportamiento de un orga-

doble cabezal que contiene una cepa

oxígeno, o inhibición de las microalgas

nismo bioacumulador, captando el con-

sensible y una resistente al analito.

sensibles, y posteriormente, mediante

taminante del medio de forma propor-

Ambas se enfrentan al extracto que

curvas de calibración obtenidas en la-

cional a su concentración y al tiempo

proviene del preconcentrador y, si en

boratorio, se obtiene la concentración

de exposición al mismo. La retención

ella existiera el pesticida objetivo, se

de pesticida en la muestra. Si ésta ex-

de los analitos se realiza mediante un

observaría una disminución en la pro-

cede el límite marcado por la legisla-

material sólido absorbente escogido

ducción de oxígeno de las microalgas

ción (MAC), el equipo envía automáti-

según su afinidad química. La cantidad

sensibles pero no en la resistente, per-

camente una alarma. Gracias a ello,

acumulada permite determinar la con-

70

RETEMA

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I www.retema.es I

AQUATIK: NUEVAS TECNOLOGÍAS PARA DETECCIÓN DE CONTAMINANTES PRIORITARIOS EN EFLUENTES DE EDAR

Diagrama de bloques del prototipo

centración promedio del contaminante durante el tiempo de muestreo y realizar una comparación representativa con el umbral de AA marcado por la legislación. Tras una exposición durante un tiempo conocido, los analitos se extraen en el laboratorio y se analizan por las técnicas convencionales (HPLCMS/MS).

Los muestreadores pasivos suponen una mejora respecto a otros métodos de medición puntual no válidos para aguas con fluctuación de concentraciones, en los que hay una alta probabilidad de no detectar vertidos. Además, son dispositivos simples y de bajo coste y evitan el trasiego de muestras de

muestreando la fracción total de los

agua, eliminando la posibilidad de que

contaminantes (fracción disuelta más

los analitos se degraden hasta su lle-

particulada).

PRINCIPALES RESULTADOS En el marco del proyecto AQUATIK,

En resumen, los muestreadores pa-

ambas técnicas han sido probadas y

En el proyecto AQUATIK se han uti-

sivos suponen una serie de ventajas

validadas primero en laboratorio para

lizado los muestreadores pasivos co-

que los posicionan como la principal

comprobar el correcto funcionamiento

merciales POCIS (Polar Organic Com-

alternativa frente a los muestreos pun-

de los desarrollos, así como para calcu-

pound Integrative Sampler) para el

tuales: permiten detectar y cuantificar

lar los parámetros de calidad analítica

análisis de compuestos orgánicos po-

muchos compuestos en aguas, inclu-

de la nueva instrumentación (sensibili-

lares como por ejemplo algunos fár-

so si su concentración es baja; pre-

dad, selectividad, reproducibilidad…),

macos o pesticidas. Su estructura

sentan un bajo coste y una gran auto-

comparando siempre los resultados

consiste en un sándwich de dos mem-

nomía, dado que no requieren

con determinaciones analíticas realiza-

branas de polietersulfona que inmovi-

electricidad; suponen campañas de

das por métodos certificados. Para ello,

lizan la fase aceptora o material ab-

muestreo con una logística más sim-

se seleccionaron diversas matrices de

sorbente, se instalan dentro de unas

ple; tienen la capacidad de ser sumer-

agua (ultrapura, de río y de salida de

jaulas y se colocan sumergidos en el

gidos en diferentes tipos de agua y

depuradora) y se doparon con concen-

agua durante el tiempo de muestreo,

son inocuos para el medio ambiente,

traciones crecientes de contaminantes

que puede llegar hasta 15 días. Estos

al no alterar la muestra.

para poder ver la respuesta del equipo.

gada al laboratorio.

muestreadores son dispositivos de bajo coste, dimensiones reducidas y

Las técnicas convencionales de análisis de aguas requieren un gran tratamiento manual de las muestras

fácil manejo, aunque necesitan una calibración previa que varía en función de la turbulencia.

Para evitar los problemas asociados a dicha calibración, dentro del proyecto también se ha utilizado un muestreador integrativo llamado Continuous Flow Integrative Sampler (CFIS), desarrollado y patentado por Labaqua, que suministra un flujo constante mediante una pequeña bomba y registra cualquier anomalía, pudiendo incorporar distintos tipos de adsorbentes para medir contaminantes de diversa naturaleza,

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AQUATIK: NUEVAS TECNOLOGÍAS PARA DETECCIÓN DE CONTAMINANTES PRIORITARIOS EN EFLUENTES DE EDAR

Muestreadores CFIS (izquierda) y POCIS (derecha)

ventes y cambiar tubos que pudieran

dad al mercado de los desarrollos vali-

mostrar principios de deterioro.

dados en el proyecto. De ellos se ha

De los resultados obtenidos se puede

extraído que las tecnologías de monito-

concluir que se ha desarrollado una

rización avanzada no sólo supondrían

metodología totalmente autónoma que

un beneficio ambiental, dado que evita-

permite la detección online de contami-

rían vertidos al medio, sino una reduc-

nantes prioritarios con un tiempo de

ción en el coste a largo plazo.

respuesta de tres horas, lo que reduce sustancialmente el tiempo necesario

DIFUSIÓN DEL PROYECTO

mediante las técnicas de laboratorio convencionales. El uso de un precon-

El proyecto se ha dado a conocer en

centrador permite aplicar factores de

diferentes congresos y eventos centra-

concentración de entre 100 y 500 veces

dos en monitorización del agua y los bio-

para muestras iniciales de 450 mL, lo

sensores, como el IWA World Water

que permite trabajar dentro de los lími-

Congress, SETAC, EUROPT(R)ODE

tes de detección del biosensor. La de-

XII, CONAMA, etc., tanto en formato oral

tección, aunque no fue tan precisa co-

como con posters. También se han reali-

mo se esperaba inicialmente permitió la

zado diversos eventos de networking co-

detección cualitativa de la presencia de

mo el organizado por Cetaqua sobre

contaminantes objeto de estudio.

agua reutilizada y microcontaminantes

En cuanto a los muestreadores pasi-

junto a otros 11 proyectos y al cual asis-

vos e integrativos, con la optimización y

tieron más de 40 profesionales del sec-

validación realizada dentro del proyecto

tor, tanto de administraciones públicas

AQUATIK ha quedado demostrado que

como de empresas privadas. Fruto de

es una técnica suficientemente madura

las diferentes sesiones y reuniones de

Una vez finalizada la validación en

para ser utilizado como técnica rutinaria

networking, surgieron temáticas de inte-

laboratorio se instaló el equipo on line

de detección de contaminantes priorita-

rés y nuevas propuestas de proyectos

en la salida de una estación depurado-

rios en un promedio en un tiempo.

que darían continuidad a AQUATIK.

ra de aguas residuales (EDAR) y se hi-

Finalmente, para dar un valor añadi-

cieron diversas campañas de muestre-

do a los resultados del proyecto, se ha

Se publicó un artículo sobre la tecnología del biosensor DHB Optosen® en

adores pasivos, para verificar que las

llevado a cabo una evaluación econó-

Biosensors and Bioelectronics y se re-

técnicas son apropiadas para controlar

mica a través de un análisis de coste-

alizaron más de 7 publicaciones técni-

los vertidos de las depuradoras al me-

beneficio y un estudio de la transferibili-

cas en revistas divulgativas científicas

dio. La EDAR elegida es la localizada en Sant Feliu de Llobregat, en la provincia de Barcelona, ya que recibe aportes tanto urbanos como agrícolas e industriales. Con el fin de aumentar el número de resultados y su fiabilidad también se tomaron muestras de salida otras depuradoras de la zona y se analizaron siguiendo el mismo procedimiento. Esta validación igualmente sirvió para verificar la autonomía del equipo. Para ello se programó el equipo realizando 5 medidas diarias más una autocalibración del biosensor necesaria para mejorar la detección. De esta forma sólo se requería de un man-

Ubicación del prototipo durante su validación en salida de depuradora (Sant Feliu de Llobregat)

tenimiento semanal para reponer disol-

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AQUATIK: NUEVAS TECNOLOGÍAS PARA DETECCIÓN DE CONTAMINANTES PRIORITARIOS EN EFLUENTES DE EDAR

Explicación de la jefa de proyecto en una visita al prototipo

y alrededor de 30 noticias en diferentes

determinar información sobre el efluente

valores superaban los umbrales marca-

páginas web del sector. Además, se

de forma puntual, y donde ampliar esa

dos por la legislación.

distribuyeron 4 newsletters entre los

información implica un gran aumento de

socios y stakeholders del proyecto pa-

coste. Tanto el POCIS como el CFIS son

Aunque la monitorización mediante

ra mantenerles actualizados sobre el

fáciles de instalar y permiten conocer

muestreadores pasivos es una técnica

progreso y los resultados del mismo.

concentraciones medias comparables a

que ya está siendo implantada, el futuro

El 18 de febrero de 2015 se celebró el

los parámetros legislados (AA), incluso

del control de la calidad de aguas recae

Workshop final del proyecto, en el cual

cuando el analito está presente en muy

sobre la monitorización on-line que, pa-

se presentaron los principales resulta-

bajas concentraciones. Por su parte, el

ra el caso de los contaminantes priorita-

dos y conclusiones frente a unos 50 pro-

muestreador integrativo CFIS cuenta

rios, aún requiere la maduración de va-

fesionales del sector, incluyendo algu-

con la mejora de poder eliminar los efec-

rios puntos técnicos y operacionales.

nos de los stakeholders del proyecto. El

tos de turbulencia y puede acumular

acto se clausuró con la visita al prototi-

contaminantes durante 2 semanas gra-

po, instalado en la EDAR de Sant Feliu

cias a una batería interna.

AGRADECIMIENTOS

En cuanto al prototipo on-line, se au-

Este proyecto ha sido cofinanciado por

Toda la información se ha difundido

tomatizó para detectar tres pesticidas

la Comisión Europea a través del progra-

de forma digital mediante la web del pro-

(simazina, diurón o isoproturón), y se

ma LIFE+ (LIFE10/ENV/ES/000521

yecto (http://www.life-aquatik.eu), a tra-

diseñó para ser controlado tanto de for-

AQUATIK) y llevado a cabo por Cetaqua

vés de la cuenta de Twitter de Cetaqua

ma remota como in situ. Permitía:

(coordinador), Aqualogy y Labaqua. Se

(@CETAQUA) y mediante un vídeo de

1. Lanzar muestreos de efluente de de-

agradece la colaboración del grupo

unos 10 minutos que aporta una visión

puradora programados cada tres horas.

GSOLFA de la Universidad Complutense

global del proyecto para todos los públi-

2. Filtrar, concentrar y limpiar la mues-

de Madrid y Sailab como subcontratistas,

cos (http://youtu.be/SnQWZDiN4fk).

tra de interferentes previo a su análisis

así como a los stakeholders del proyecto:

(módulo FCCU).

Innobaix, Seat, Suez Environnement,

3. Detectar concentraciones bajas de

CUADLL, CAT, AMB, la Confederación

pesticidas gracias a un innovador bio-

Hidrográfica del Segura y el Consorci per

de Llobregat.

CONCLUSIONES En el proyecto AQUATIK se ha visto

sensor basado en la tecnología de mi-

a la Defensa de la Conca del Besòs. Fi-

que los muestreadores pasivos e inte-

croalgas inmovilizadas (Biosensor de

nalmente se agradece a Aigües de Bar-

grativos son una buena alternativa frente

Doble Cabezal Optosen®).

celona por la cesión de un espacio en la

a los métodos existentes, que implican

4. Procesar los datos, enviar valores de

EDAR de Sant Feliu de Llobregat para

transportar botellas hasta el laboratorio y

concentración y generar alertas si los

las pruebas de validación del prototipo.

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DENITOX, DESNITRIFICACIÓN BASADA EN LA OXIDACIÓN ANAEROBIA AUTOTRÓFICA

DENITOX Desarrollo de una nueva tecnología de desnitrificación basada en la oxidación anaerobia autotrófica Departamento de I+D Sadyt I www.sadyt.com

l nitrógeno se ha convertido en

E

sentes en el medio acuático, riesgos

ras de amonio y de nitrito, mientras que

los últimos años en uno de los

sobre la salud pública y promover el

el segundo es realizado por un amplio

contaminantes más importantes

proceso de eutrofización de las masas

conjunto de bacterias que tienen como

en las aguas residuales urbanas

de agua, por lo que la legislación en

característica común la posibilidad de

debido a la creciente actividad industrial

cuanto a su vertido está siendo cada

emplear nitrato o nitrito como acepto-

y agrícola sufrida en los últimos tiem-

vez más restrictiva.

res de electrones en una cadena respi-

pos. El vertido de aguas residuales con

La tecnología más extendida para la

ratoria, principalmente en ausencia de

alto contenido en nitrógeno a los cursos

eliminación de nitrógeno en aguas resi-

oxígeno. Estas características que des-

superficiales de agua puede ocasionar

duales se basa en la combinación de

criben ambos procesos nos obliga a re-

efectos negativos sobre ellas, como la

dos procesos biológicos como son la

alizarlos por separado, precisando un

reducción de la concentración de oxíge-

nitrificación y la desnitrificación. El pri-

sistema aireado para llevar a cabo la

no disuelto en las aguas receptoras, to-

mero de ellos es realizado por un con-

nitrificacíón y otro anóxico para la des-

xicidad para los microorganismos pre-

junto de bacterias autótrofas oxidado-

nitrificación.

74

RETEMA

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DENITOX, DESNITRIFICACIÓN BASADA EN LA OXIDACIÓN ANAEROBIA AUTOTRÓFICA

Planta piloto a escala semi-industrial

Planta piloto a escala laboratorio

Sin embargo, y pese a que el proceso de nitrificación-desnitrificación ha demostrado tener una viabilidad técnica suficiente, presenta un gran inconveniente: el alto consumo de oxígeno necesario para realizar el proceso de nitrificación propiamente dicho y que incrementa los costes de explotación del sistema, y además requiere la presencia de suficiente cantidad de materia orgánica, co-sustrato del proceso de desnitrificación heterótrofo, y que a

los retornos de la línea de fangos (pro-

son retenidos en el proceso de centrifu-

veces supone una limitación técnica y

cedentes básicamente del espesamien-

gación, pasando en muy alta concen-

en cualquier caso requiere una recircu-

to, la deshidratación y el secado de fan-

tración a la corriente de retornos que se

lación a veces muy importante. El obje-

gos, en su caso), especialmente en

envía a cabecera de planta. En el caso

tivo de reducir el consumo energético y

plantas que disponen de digestión ana-

de existir secado térmico se produce

los costes del proceso de depuración, y

erobia, ya que suponen una elevada

además la volatilización del amonio,

la necesidad de eliminar nitrógeno de

carga adicional de nitrógeno y fósforo

que posteriormente es recuperado en el

las aguas residuales, han favorecido el

que condiciona el diseño e incrementa

condensado. Además, la inclusión de

desarrollo de novedosos procesos de

los consumos energéticos. El proceso

procesos avanzados de hidrólisis para

eliminación de nitrógeno, como son los

de digestión anaerobia produce un in-

la mejora del rendimiento de la diges-

sistemas autotróficos de eliminación de

cremento del contenido de amonio y de

tión anaerobia, producirá un incremento

nitrógeno, los cuales presentan impor-

fósforo soluble, debido a que se hidroli-

proporcional de la hidrólisis del nitróge-

tantes ventajas con respecto a los sis-

za gran parte del nitrógeno orgánico

no orgánico, aumentando la carga de

temas convencionales.

contenido en el fango, y se solubiliza el

amonio en el retorno. La sobrecarga de

Un aspecto muy importante a tener

fósforo asimilado biológicamente. Las

N correspondiente a los retornos se

en cuenta en los procedimientos de eli-

formas solubles de nitrógeno (amonio

cuantifica entre un 10-20% sobre la car-

minación de nitrógeno en las EDAR son

NH4+) y fósforo (ortofosfatos PO43-) no

ga de entrada a planta.

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DENITOX, DESNITRIFICACIÓN BASADA EN LA OXIDACIÓN ANAEROBIA AUTOTRÓFICA

ras. Adicionalmente se pretende avanFotografía con microescopía electrónica de alta resolución

zar en la utilización del proceso empleando este innovador sistema a la línea principal de agua de la EDAR. Además, con esta nueva tecnología se pretende alcanzar una reducción de la cantidad de lodo generado de hasta un 80% y una reducción de la energía consumida en un 70% respeto al proceso convencional.

El proyecto DENITOX se encuentra dividido en 6 Fases de trabajo: • Fase 1. Investigación del desarrollo de biopelículas con capacidad para eliminar nitrógeno en un sistema autotrófico limitado en oxígeno.

• Fase 2. Diseño, y optimización de las condiciones de funcionamiento del pro-

El proceso Anammox (Anaerobic Am-

nología medioambiental para la elimi-

totipo de planta experimental a peque-

monium Oxidation) ha surgido reciente-

nación de nitrógeno en aguas residua-

ña escala semi-industrial.

mente como una prometedora alternati-

les basada en el proceso de oxidación

• Fase 3. Efecto de la concentración de

va para el tratamiento de este tipo de

anaerobia autotrófica del amonio utili-

la materia orgánica, y definición de pa-

aguas. En este proceso el nitrito y el

zando un sistema de biopelícula. El

rámetros de funcionamiento.

amonio se transforman en nitrógeno

proceso será aplicable al tratamiento

• Fase 4. Control de la Generación de

gas eliminándose de la fase líquida.

de efluentes con alto contenido en ni-

Biomasa.

Sus principales ventajas son que se tra-

trógeno y bajo contenido en materia or-

• Fase 5. Control de la biomasa, inves-

ta de un proceso autótrofo que genera

gánica de una Estación Depuradora de

tigación de las actividades enzimáticas,

pocos lodos y que se ahorran costes de

Aguas Residuales (EDAR).

y estudio de la biodiversidad

aireación ya que únicamente se necesi-

La nueva tecnología desarrollada se-

• Fase 6. Simulación con el modelo re-

ta convertir la mitad del amonio en nitri-

rá aplicable al tratamiento de efluentes

alizado de los resultados analíticos.

to. Este proceso se puede aplicar a las

con alto y medio contenido en nitrógeno

Conclusiones.

aguas residuales usando sistemas de

y bajo contenido en materia orgánica.

dos unidades (etapa de nitrificación

Por ejemplo, y objeto de primer caso de

Para el desarrollo del proyecto se

parcial + etapa Anammox) o de una uni-

aplicación puede ser utilizado para tratar

cuenta con la inestimable colaboración

dad en donde se mantengan condicio-

los retornos procedentes de la deshidra-

científica de del Grupo MITA Microbiolo-

nes microaerobias (proceso CANON).

tación de fangos digeridos anaeróbica-

gía y Técnicas Ambientales (Ref. Plan

El proyecto DENITOX nace con el

mente, que suponen entre el 10 y 20 %

Andaluz de Investigación: RNM-270) de

objetivo de desarrollar una nueva tec-

de la carga de nitrógeno en depurado-

la Universidad de Granada. Este grupo

76

RETEMA

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DENITOX, DESNITRIFICACIÓN BASADA EN LA OXIDACIÓN ANAEROBIA AUTOTRÓFICA

que se ubica en el Departamento de in-

ciones se está desarrollando la parte

geniería civil cuenta con una vasta ex-

de experimentación a escala piloto.

periencia en el campo de la aplicación

El presupuesto total del proyecto es

de biopelículas y en la monitorización y

de 597.000 €. Contamos con financia-

caracterización de los microorganismos

ción de CDTI a través del programa

involucrados en el proceso biológico. Se

EEA Grants, convocaotoria 2013, gra-

cuenta también con la Entidad Noruega

cias al cual hemos podido abordar este

Stiftinga Vestlandsforsking (Vestforsk).

ambicioso proceso.

Equipo investigador

Se trata de un instituto de investigación

El proyecto acaba formalmente en

establecido en 1985. La especialidad de

diciembre de 2015, y esperamos que

Vestforsk se centra en la ecología indus-

en esa fecha dispongamos de las ba-

trial, en relación con los problemas am-

ses mínimas suficientes para abordar

bientales asociados a los sistemas in-

el diseño de una planta a escala indus-

dustriales y productos industriales. Esto

trial. Si se confirman a escala piloto los

incluye la investigación sobre cómo re-

buenos resultados obtenidos a escala

dad de inóculo suficiente que posibilite

ducir el impacto ambiental de la produc-

laboratorio, en el primer semestre del

una rápida puesta en marcha, por lo

ción y de los productos industriales.

año 2016 estaríamos en condiciones

que tenemos el objetivo de operar más

Por otro lado contamos también con

de abordar la construcción de un pri-

allá de la finalización del proyecto la

la colaboración necesaria de la empre-

mer prototipo a escala real. Uno de los

planta piloto, como generador de inó-

sa Guadalagua y del Ayuntamiento de

principales limitantes de la tecnologías

culo para la primera planta a escala in-

Guadalajara en una de cuyas instala-

Anammox en general es la disponibili-

dustrial que se construya.

EVOLUCIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS Y SUBPRODUCTOS DE DESINFECCIÓN EN SISTEMAS DE POTABILIZACIÓN

Evolución de compuestos orgánicos y subproductos de desinfección en sistemas de potabilización de agua Rafael Marín Galvin Jefe de Control de Calidad, Calidad y Medio Ambiente EMACSA I www.emacsa.es

a potabilización de aguas implica

L

potabilización de aguas de la ETAP de

se encontraron en el agua bruta, mien-

paralelamente la formación de

Villa Azul (EMACSA, Córdoba) y en el

tras THM, halonitrometanos y haloace-

los denominados subproductos

agua distribuida a red. Estudiados me-

tonitrilos aparecían durante el trata-

de desinfección (SPD) genera-

dio centenar de compuestos (algunos

miento. Como resumen, el proceso en

dos por reacción entre las materias or-

no específicamente SPD) encuadrados

la ETAP implicó el incremento de orgá-

gánicas del agua y los productos de tra-

en cinco categorías, aldehídos-cetonas,

nicos hasta decantación, descendiendo

tamiento empleados (especialmente,

trihalometanos, halonitrometanos, halo-

sus niveles tras filtración sobre arena, e

reactivos químicos oxidantes usados

acetonitrilos y ácidos haloacéticos, sólo

incrementándose nuevamente tras de-

como desinfectantes). En este sentido,

la mitad pudieron ser detectados en al-

sinfección y (menos) en la red. Otro re-

se ha realizado un seguimiento sobre

guna fase del estudio realizado. Aldehí-

sultado significativo fue que los niveles

generación y evolución de SPD en la

dos-cetonas y ácidos haloacéticos ya

de THM generados con el sistema de

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RETEMA

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EVOLUCIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS Y SUBPRODUCTOS DE DESINFECCIÓN EN SISTEMAS DE POTABILIZACIÓN

En función de las materias orgánicas Vista aérea de la ETAP Villa Azul

del agua se formarán diferentes tipos de SPD, lo que se potencia con la existencia en el medio de Br- y I- yoduros, y también con el aumento de las dosis de reactivos químicos aplicados. Dicho esto, los SPD se pueden agrupar básicamente en tres grupos: • Compuestos halogenados: trihalometanos (THM), ácidos haloacéticos, halonitrometanos, haloaldehídos y haloacetonas, haloacetamidas, haloacetonitrilos, y haloalcoholes.

• Compuestos no halogenados: aldehídos y cetonas de bajo peso molecular, otros ácidos carboxílicos, ceto-ácidos, nitrilos, y nitrosaminas.

ClO2 en preoxidación y cloraminas en desinfección, fueron sensiblemente

• Tipología de las materias orgánicas

• Subproductos inorgánicos: cloruro de

del agua

cianógeno, cloritos, cloratos y bromatos.

más bajos (-85%) que los producidos

• Presencia de halógenos, especial-

mediante cloración (preoxidación y de-

mente bromuros y yoduros

sinfección). Finalmente, todos los orgá-

• Dosis de reactivo químico aplicada

internacionales se limitan o se está en

nicos y SPD del agua de red presenta-

• Temperatura del agua

su estudio, los niveles de varios SPD

ron niveles muy inferiores a los

• pH del agua

distintos a los THM podría ser intere-

estándares nacionales e internaciona-

• Catalizadores presentes: sobre todo

sante investigar el comportamiento de

les consultados, lo que indica un muy

metales pesados (p.e., Fe y Mn)

estas sustancias en condiciones prác-

alto nivel de seguridad en el agua de

• Tiempo de contacto entre el reactivo

ticas de tratamiento del agua en una

consumo del abastecimiento.

químico y el agua

ETAP, es decir a escala industrial, pa-

GENERACIÓN DE

Dado que en algunas normativas

Figura 1: Esquema de la ETAP de Villa Azul y puntos de muestreo del estudio

SUBPRODUCTOS DE DESINFECCIÓN EN AGUAS Considerando los reactivos de carácter oxidante más usuales en potabilización de aguas, se generan distintos SPD: así, la cloración suele formar trihalometanos, ácidos cloroacéticos, halocetonas, haloaldehídos y haloacetonitrilos; la cloraminación, trihalometanos y cloruro de cianógeno; el dióxido de cloro, cloritos y cloratos; finalmente, el ozono puede generar bromatos, trihalometanos bromados, bromoaldehídos y ácidos bromocarboxílicos.

La formación práctica de SPD está influida y determinada por varios factores, de los cuáles los más relevantes suelen ser los siguientes:

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EVOLUCIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS Y SUBPRODUCTOS DE DESINFECCIÓN EN SISTEMAS DE POTABILIZACIÓN

ra testar la situación actual sobre este tema (ver tabla 1).

Tabla 1. Recopilación general de los subproductos de desinfección en la actualidad

Respondiendo a lo anterior, en este

Compuesto

OMS

España

EEUU

Canadá

Australia, Nueva Zelanda

Reino Unido

trabajo de colaboración entre EMACSA

Cloroformo

200

-

-

-

-

-

y el Departamento de Química Analíti-

Bromodiclorometano

60

-

60

-

-

-

ca de la Universidad de Córdoba (se

Dibromoclorometano

100

-

-

-

-

-

agradece la colaboración de las Dras.

Bromoformo

100

-

-

-

-

-

Total THM

-

100

80

100

250

100

Ác. Cloroacético

-

-

-

-

150

-

M. Gallego Fernández e I. Montesinos González) se han seguido las tasas de generación y evolución de varios com-

Ác. Dicloroacético

50

-

-

-

100

-

Ác. Tricloroacético

100

-

-

-

100

-

Ác. Haloacéticos

-

-

60

En estudio

-

-

la propia red de distribución de Córdo-

Dicloroacetonitrilo

90

-

-

-

-

-

ba (ver tabla 2).

Tricloroacetonitrilo

1

-

-

-

-

-

puestos orgánicos (muchos, SPD) desde agua bruta, proceso de potabilización en la ETAP, y finalmente, agua en

Se ha realizado una toma de mues-

Dibromoacetonitrilo

100

-

-

-

-

-

tras distribuida estacionalmente a lo

Haloacetonitrilo

-

-

-

En estudio

-

-

largo de un año, considerando la rele-

Hidrato de coral

10

-

-

En estudio

20

-

vante influencia de la tipología de la

Formaldehído

900

-

-

-

500

-

Cloritos

200

-

1000

En estudio

-

-

materia orgánica del agua natural sobre el proceso y su variación estacional cíclica: durante los meses testigo (Tabla 3) se llevaron a cabo muestreos semanales para análisis de orgánicos y clorofila a, y diarios para el resto de parámetros investigados.

Cloritos + cloratos

-

700

-

-

-

-

Cloruro de cianógeno

70

-

-

En estudio

-

-

Bromatos

-

10

10

10

-

-

2-clorofenol

-

-

-

-

300

-

2,4-diclorofenol

-

-

-

-

200

-

2,4,6-triclorofenol

-

-

-

-

20

-

RESULTADOS Y DISCUSIÓN ETAP de Villa Azul (EMACSA-

sinfección y/o adsorción, agua tras adi-

mediante cloraminación, y por último,

Córdoba)

ción de coagulante y decantación,

agua tras una estancia media de 24 ho-

agua filtrada a través de filtros rápidos

ras en la red de después de la salida

de arena, agua tras desinfección final

de planta.

Con una punta de tratamiento de 180.000 m3/d, se encuentra equipada con procesos de tratamiento idóneos

Figura 2: Evolución estacional de los compuestos orgánicos en agua bruta

para conseguir un agua de consumo de alta calidad. La Figura 1 recoge el esquema general de la línea de proceso disponible: a destacar la dosificación de carbón activo en polvo para eliminación vía adsorción de compuestos orgánicos en general y específicamente de compuestos fitosanitarios (según Decreto 70/2009 de la Junta de Andalucía) así como con desinfección final del agua vía cloraminación. También en la referida Figura 1 se incluyen los puntos de muestreo de nuestro estudio: agua bruta a la entrada de la ETAP, agua tras el proceso de oxidación-de-

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EVOLUCIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS Y SUBPRODUCTOS DE DESINFECCIÓN EN SISTEMAS DE POTABILIZACIÓN

Comportamiento del agua bruta El agua bruta (Tabla 3) experimentó la esperable variación estacional de características, destacando como más reseñables, la oscilación de temperatura entre 10,8 ºC (invierno) y 17,5 ºC (verano), materia orgánica (oxidabilidad al permanganato, 5,7 a 3,5 mg/L), N-Kjedahl (0,7 a 0,38 mg/L), nitratos (3,6 a 1,1 mg/L) y clorofila a (entre 12 y 8 mg/m3), con niveles todos ellos más altos en primavera-verano que en otoñoinvierno. A comentar asimismo, niveles mínimos de NO 2 -(<0,015 mg/L) y NH3(<0,030 mg/L) en todo el muestreo, contenidos Cl- de sólo 8-9 mg/L, y concentraciones de Br-y I- siempre < 0,05 mg/L en ambos casos.

En cuanto a los compuestos orgánicos (aún, no subproductos de desinfección) ni halonitrometanos, haloacetonitrilos, ni lógicamente, trihalometanos, se detectaron en ningún muestreo, pero sí aldehídos-cetonas y ácidos haloacéticos: los primeros variaron entre 3,54 μg/L en primavera y 0,71 μg/L en invierno, mientras que los segundos variaron entre 1,23 μg/L en otoño y 0,55 μg/L en primavera, con una dinámica global opuesta (Figura 2).

Por compuestos concretos, ác. dicloroacético y bromocloroacético se detectaron en primavera y verano ambos, y el monocloroacético en otoño, para finalmente, sólo detectar ác. bromocloroacético en invierno. Al mismo tiempo, como compuestos mayoritarios en agua bruta se detectaron formaldehído (aldehídoscetonas) en primavera (1,50 μg/L) y como ác. haloacéticos, el bromocloroácético en verano y el dicloroacético en otoño (0,60 μg/L, en cada caso).

Finalmente, de las correlaciones intentadas entre materias orgánicas del agua bruta y orgánicos detectados, lo más significativo fue que cada mg/L de oxidabilidad suponía un aumento de 1,3 μg/L de aldehídos-cetonas en el

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Mayo - Junio 2015

RETEMA

81

EVOLUCIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS Y SUBPRODUCTOS DE DESINFECCIÓN EN SISTEMAS DE POTABILIZACIÓN

Tabla 2. Compuestos orgánicos investigados: en rojo compuestos no detectados en el estudio Aldehídos y cetonas

Trihalometanos

Halonitrometanos

Haloacetonitrilos

Ácidos haloacéticos

Formaldehído (C1)

Trichlorometano (TCM)

Cloronitrometano (CNM)

Cloroacetonitrilo (CAN)

Ácidomonocloroacético (MCAA)

Acetaldehído (C2)

Bromodiclorometano (BDCM)

Dicloronitrometano (DCNM)

Dicloroacetonitrilo (DCAN)

Ácidomonobromoacético (MBAA)

Propionaldehído (C3)

Dibromoclorometano (DBCM)

Tricloronitrometano (TCNM)

Tricloroacetonitrilo (TCAN)

Ácidodicloroacético (DCAA)

Butiraldehído (C4)

Dichloroyodometano (DCIM)

Bromonitrometano (BNM)

Bromoacetonitrilo (BAN)

Ácidotricloroacético (TCAA)

Valeraldehído (C5)

Tribromometano (TBM)

Bromocloronitrometano (BCNM)

Bromocloroacetonitrilo (BCAN)

Ácidobromocloroacético (BCAA)

Dibromonitrometano (DBNM)

Dibromoacetonitrilo (DBAN)

Glyoxal (G)

Bromocloroyodometano (BCIM)

Metilglioxal (MG)

Dibromoyodometano (DBIM)

Ácidobromodicloroacético (BDCAA)

Ácidodibromoacético (DBAA)

Benzaldehído (BA)

Chlorodiyodometano (CDIM)

Ácidodicromocloroacético (DBCAA)

3-Metilbenzaldehído (MBA)

Bromodiyodometano (BDIM)

Ácidotribromoacético (TBAA)

2-Etilbenzaldehído

Tryodometano (TIM)

Ácidomonoyodoacético (MIAA)

2,5-Dimetilbezaldehído (DMBA)

Ácidocloroyodoacético (CIAA) Ácidobromoyodoacético (BIAA) Ácidodiyodoacético (DIAA)

Tabla 3. Características fisicoquímicas del agua (valores medios): concentraciones en mg/L; conductividad en mS/cm. (1) a (6) puntos de muestreo establecidos Primavera, Mayo 2013 ºTC

pH

Conduct.

NO2-

NO3-

NH3

N-KJ

Oxidab.

CI2 com.

CI2 libre

CI-

Br-

(1)

13,7

7,37

153

0,015

3,6

0,024

0,64

5,7

-

-

8,07

0,03

Bruta

(2)

-

7,44

154

0,008

3,4

0,031

0,69

5,9

-

-

-

-

Preoxid.

(3)

-

7,13

172

0,028

3,4

0,028

0,54

3,0

-

-

-

-

Decantac.

(4)

-

7,31

175

0,015

3,5

0,381

0,56

2,7

-

-

-

-

Filtro Are.

(5)

15,2

7,20

173

0,014

3,4

0,401

0,82

2,8

1,88

<0,15

15,9

0,06

Tratada

(6)

19,3

7,24

178

Red

Verano, Septiembre 2013 (1)

17,5

7,19

168

<0,005

2,5

<0,02

0,7

4,6

-

-

7,6

<0,01

Bruta

(2)

-

7,14

168

<0,005

2,5

<0,02

0,37

4,4

-

-

-

-

Preoxid.

(3)

-

7,06

185

<0,005

2,8

<0,02

0,61

2,7

-

-

-

-

Decantac.

(4)

-

7,07

185

<0,005

2,7

<0,02

0,52

2,4

-

-

-

-

Filtro Are.

(5)

18,1

7,10

187

<0,005

2,7

0,412

0,68

2,3

1,87

<0,15

13,8

<0,01

Tratada

(6)

21,3

7,04

193

<0,005

2,6

0,403

0,58

2,1

1,56

<0,15

14

<0,01

Red

Otoño, Noviembre 2013 (1)

13,9

7,36

198

<0,005

1,4

<0,02

0,36

3,9

-

-

8,3

0,02

Bruta

(2)

-

7,42

199

<0,005

1,4

0,026

0,53

4,0

-

-

-

-

Preoxid.

(3)

-

7,30

215

<0,005

1,5

0,022

0,56

2,3

-

-

-

-

Decantac.

(4)

-

7,40

215

<0,005

1,5

<0,02

0,61

2,2

-

-

-

-

Filtro Are.

(5)

16,3

7,41

216

<0,005

1,7

0,431

0,64

2,3

1,97

<0,15

15,7

0,04

Tratada

(6)

17,7

7,22

217

<0,005

1,5

0,427

0,66

1,8

1,59

<0,15

13,8

<0,01

Red

(1)

10,8

7,57

208

<0,005

1,1

0,030

0,46

3,5

-

-

9,4

<0,01

Bruta

(2)

-

7,57

209

<0,005

1,6

0,026

0,53

2,4

-

-

-

-

Preoxid.

(3)

-

7,38

221

<0,005

1,4

0,022

0,48

2,3

-

-

-

-

Decantac.

(4)

-

7,51

219

<0,005

1,1

0,025

0,58

2,3

-

-

-

-

Filtro Are.

(5)

13,1

7,41

225

<0,005

1,8

0,454

0,44

2,1

1,98

<0,15

13,2

0,01

Tratada

(6)

14,4

7,34

240

<0,005

1,9

0,428

0,58

2,4

1,62

<0,15

15,8

0,01

Red

Invierno, Febrero 2014

82

RETEMA

Mayo - Junio 2015

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margen comprendido entre 3 y 6,5

incremento de todos los grupos de

mo también en primavera (0,56 μg/L),

mg/L de oxidabilidad.

compuestos orgánicos, especialmente

mientras que entre los ác. haloacéti-

en primavera, descendiendo a partir de

cos, el dicloroacético fue mayoritario

Proceso de potabilización en la

aquí hasta invierno. De los dos grupos

en otoño (1,98 μg/L).

ETAP y orgánicos y SPD

de orgánicos presentes en agua bruta, los aldehídos-cetonas fueron mayorita-

Agua tras decantación

Durante el año de estudio el tratamien-

rios en primavera (9,44 μg/L) descen-

to práctico llevado a cabo en la ETAP

diendo hasta invierno (4,24 μg/L, 3,12

En decantación todos los grupos de

consistió en: preoxidación con ClO2, co-

μg/L y 1,63, respectivamente). En es-

compuestos estudiados se incrementa-

agulación-floculación seguida de decan-

tas tres estaciones fueron los ác. halo-

ron, especialmente en primavera, con

tación, empleando policloruro de alumi-

acéticos el grupo mayoritario, con con-

respecto al agua tras preoxidación (Fi-

nio (PAX XL-9), filtración sobre filtros

centraciones entre 6,70 μg/L y 2,52

gura 3). Nuevamente el grupo mayori-

rápidos de arena y por último, desinfec-

μg/L, y 5,91 μg/L en primavera. Ade-

tario fue el de aldehídos-cetonas cuyo

ción con cloraminas. Las dosis emplea-

más, el ClO2 comenzaba a generar pequeñas cantidades de THM en niveles

nivel se fue reduciendo desde 21,60

das se recogen en la Tabla 3. Por otro lado, en la Figura 3 se pueden comparar

muy bajos: entre 0,56 μg/L en primave-

invierno. El segundo grupo en impor-

todos los datos obtenidos de compues-

ra y 0,12 μg/L en invierno. En el otro

tancia continuó siendo el de ác. haloa-

tos orgánicos y SPD estudiados en su

extremo, la adición de ClO2 no generó

céticos cuyo máximo contenido ocurrió

conjunto, agrupados estacionalmente y

halonitrometanos ni haloacetonitrilos

en verano (7,86 μg/L) descendiendo a

por los puntos de muestreo establecidos.

en ningún caso.

partir de aquí hasta invierno (3,24 μg/L)

Por compuestos orgánicos singulaPreoxidación La dosificación de ClO2 provocó el

res, el formaldehido fue el mayoritario

μg/L en primavera hasta 2,56 μg/L en

y aumentando después en primavera (7,06 μg/L).

tras preoxidación en primavera (3,25

Debe destacarse en el agua decan-

μg/L), entre los THM lo fue el clorofor-

tada dos grupos nuevos de SPD: los

Figura 3: Evolución estacional de los compuestos orgánicos (concentraciones en µg/L)

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RETEMA

83

EVOLUCIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS Y SUBPRODUCTOS DE DESINFECCIÓN EN SISTEMAS DE POTABILIZACIÓN

haloacetonitrilos en valores muy bajos

plicaría atendiendo al tiempo de con-

1,14 μg/L en invierno mientras el máximo

(0,73-0,14 μg/L) con un máximo en ve-

tacto adicional entre la materia orgáni-

nivel de halonitrometanos y haloacetoni-

rano (0,73 μg/L); así como la ligera for-

ca residual del agua y el resto de oxi-

trilos se dio en verano y primavera (0,52-

mación de halonitrometanos en prima-

dante presente en ella (1,5-2 h) que

0,46 μg/L y 0,87-0,25 μg/L, respectiva-

vera y verano (0,26 μg/L y 0,29 μg/L,

continuaría las reacciones de forma-

mente) no habiéndose detectado

respectivamente) pero no en otoño e

ción de SPD en este ambiente.

halonitrometanos en otoño-invierno. Además, los ác. haloacéticos mostraron me-

invierno. Para los THM, se midieron niveles algo más altos que tras ClO2 pe-

Agua tras filtración sobre arena

nor variación estacional (5,55 μg/L en primavera y 3,46 μg/L en invierno) mientras

ro con niveles muy modestos, descenLa filtración significó un notable des-

que el agua filtrada, excepto en primave-

censo en todos los orgánicos investiga-

ra, presentó más ác. haloacéticos que al-

Por otro lado, propionaldehído en

dos (Figura 3). Así, el nivel de aldehídos-

dehídos-cetonas.

primavera (7,95 μg/L), tricloronitrome-

cetonas (SPD mayoritarios en primavera,

Por compuestos singulares, el glioxal

tano en verano (0,29 μg/L), dicloroace-

y segundo grupo en importancia el resto

fue el aldehído-cetona mayoritario

tonitrilo en primavera (0,29 μg/L) y áci-

de muestreos) decreció desde 11,44

(3,45 μg/L, primavera), entre los THM

do dicloroacético en otoño (2,28 μg/L)

μg/L en primavera hasta 1,54 μg/L en in-

lo fue el cloroformo (2,35 μg/L, también

fueron los compuestos mayoritarios

vierno. Por otro lado, el contenido en

en primavera), el ác. bromocloroacéti-

singulares. En cuanto a THM, el cloro-

THM osciló entre 3,11 μg/L (primavera) y

co lo fue entre su grupo (3,00 μg/L, en

diendo desde primavera hasta inverno (1,96 μg/L a 0,44 μg/L).

formo con 1,45 μg/L en primavera presentó el nivel más alto. Además, el incremento de compuestos orgánicos

Tabla 4. Máximos de SPD (μg/L) medidos en nuestro estudio y estándares de referencia

entre preoxidación y decantación osciló

Compuesto

(A)

(B)

entre 2-0,5 veces para aldehídos-ceto-

Total Ácidos haloacéticos

12,51

16,22

60 (EE.UU)

nas (más en primavera e invierno)

Ác. monocloroacético

1,29

1,70

150 (Australia - Nueva Zelanda)

mientras que los THM aumentaron 3-4 veces, con la mayor tasa en verano y la menor en otoño.

En este sentido, el incremento de SPD y orgánicos en decantación se ex-

84

RETEMA

Referencia

Ác. dicloroacético

3,40

4,05

50 (EE.UU); 100 (Australia-Nueva Zelanda)

Ác. tricloroacético

0,48

0,58

100 (EE.UU)

Dicloroacetonitirilo

1,95

4,20

90 (guía OMS)

Formaldehído

5,80

5,70

900 (guía OMS); 500 (Australia - Nueva Zelanda)

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Figura 4: Especiación de THM con desinfección vía cloración o cloraminación

verano), mientras tricloronitrometano

en invierno (muy por debajo del límite

aldehídos-cetonas (20,40 μg/L) en los

(0,52 μg/L) y dicloroacetonitrilo (0,87

vigente establecido -100 μg/L-) siendo

demás muestreos los haloacéticos fue-

μg/L) ambos en verano, fueron mayori-

el cloroformo el THM mayoritario (7,95

ron dominantes con concentraciones

tarios en sus grupos.

μg/L) seguido del bromodiclorometano

muy similares (12,51 μg/-11,21 μg/L) a

(2,20 μg/L) ambos en primavera.

excepción de invierno en que se reduje-

Globalmente, los aldehídos-cetonas se redujeron un 50-70% desde agua

Comparando el uso de cloro o de clo-

ron hasta 7,39 μg/L. Con respecto a ha-

decantada, y los haloacéticos lo hicie-

raminas como desinfección final del

lonitrometanos y haloacetonitrilos, tam-

ron entre el 60-80%, aunque incremen-

agua en nuestr ETAP y dado que la clo-

bién se incrementaron tras desinfección,

tándose muy ligeramente en invierno

ración (llevada a cabo hasta 2.009) ren-

alcanzando 2,0 μg/L en primavera y re-

(0,14 μg/L hasta 0,17 μg/L); por último,

día unos niveles medios de ~70 μg/L de

duciéndose hasta invierno, con 0,78

los haloacetonitrilos aumentaron un 20-

THM totales, y que los valores actuales

μg/L los primeros; para los haloacetoni-

60% en toda la secuencia (más en pri-

se sitúan en el entorno de la decena de

trilos, sus niveles fueron más altos en

mavera y otoño) mientras los halonitro-

μg/L, la situación ha mejorado notable-

verano e invierno (1,95 μg/L y 1,43 μg/L,

metanos lo hicieron el 80% en

mente, variando algo la especiación de

respectivamente) que en primavera y

primavera y verano, no detectándose

los THM generados (Figura 4).

otoño (0,79 μg/L y 0,66 μg/L). Por com-

en otoño-invierno.

Como comentario, durante la filtra-

Con relación al resto de SPD, salvo en

puestos singulares, el ác. dicloroacético

primavera, con una mayor ocurrencia de

fue el mayoritario (3,40 μg/L, invierno).

ción se experimentan fenómenos de: (1)adsorción de compuestos sobre el lecho filtrante (con cierta capacidad adsorbente por el conocido proceso de envejecimiento –o “ripening”-); (2)evaporación de compuestos volátiles; (3)oxidaciones moderadas de compuestos por trazas de oxidante aún presente en el agua. La prevalencia de cada uno de estos fenómenos determinará la evolución al alza o a la baja de los diferentes orgánicos y SPD. Agua tras desinfección con cloraminas La cloraminación (Cl2+NH3) incrementó todos los niveles de los orgánicos y SPD. Así, los THM se situaron entre 10,69 μg/L en primavera y 4,12 μg/L

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RETEMA

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Figura 5: Evolución general de los SPD durante la potabilización y distribución de aguas

más, los halonitrometanos se redujeron a la mitad en primavera e invierno, mientras se incrementaron entre el 1050% en verano y otoño, con valores entre 3,00 μg/L (verano) y 0,40 μg/L (primavera). Para los haloacetonitrilos, se incrementaron en red siempre, entre un 20% (primavera e invierno) y el doble (verano y otoño), con oscilaciones en sus niveles entre 4,20 μg/L (verano) y 0,91 μg/L (primavera).

En cuanto a los ác. haloacéticos, oscilaron entre 18,03 μg/L (verano) y 6,32 μg/L (invierno) con valores más homogéneos en primavera y otoño (16,22

Como resumen, la desinfección in-

estos valores fueron muy inferiores a

μg/L y 14,77 μg/L, respectivamente).

crementó los THM 3-4 veces, entre 2-

los medidos por adición de Cl2, con va-

En este caso, su contenido se incre-

2,5 veces los ác. haloacéticos, entre 4

lores medios entonces de ~110 μg/Len

mentó con relación al agua tras desin-

veces (verano) y el doble (primavera)

aquel caso, y nuevamente, una reduc-

fección entre un 30-50%, salvo en in-

los halonitrometanos, y entre 8 veces

ción vía cloraminación del 85%.

vierno en que se redujo ligeramente.

(invierno) y el doble (verano) los haloa-

Por otra parte, los aldehídos-cetonas

Finalmente, de las correlaciones in-

cetonitrilos. Asimismo, todas las con-

en el agua de red no experimentaban

tentadas para orgánicos y SPD vs oxi-

centraciones de SPD en el agua tras

profundas variaciones salvo en otoño,

dabilidad, N-Kjeldahl y ºTC, lo más

desinfección estaban muy alejadas de

en que se doblaban con relación al

significativo fue que cada ºC de au-

los niveles de las normativas o reco-

agua tras desinfección; las concentra-

mento de temperatura suponía un au-

mendaciones internacionales que los

ciones oscilaron entre 22,55 μg/L en

mento de 1,8 μg/L de ác. haloacéticos

consideran (Tabla 4-A) lo cual aporta

primavera y 2,85 μg/L en invierno. Ade-

y 1,4 μg/L de THM. Además, los nive-

un plus adicional de seguridad de cara al consumidor.

Para finalizar este apartado, se testaron varias correlaciones entre los SPD mayoritarios y oxidabilidad, N-Kjeldahl y ºTC del agua, no encontrándose significancias salvo una tendencia al aumento de THM y ác. haloacéticos con la temperatura.

Agua en red tras 24 h de tiempo de residencia La tendencia general fue la de incremento de los todos los orgánicos testados (Figura 3) tras 24 h de estancia en red del agua. Así, los THM aumentaron un 30-40% en todas las estaciones del año, con niveles entre 13,47 μg/L en primavera y 5,67 μg/L en invierno, siendo el cloroformo el THM mayoritario (9,98 μg/L, primavera) seguido del bromodiclorometano (3,40 μg/L, verano):

86

RETEMA

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les de SPD en agua tras 24 h en red

Por su parte, la filtración a través de

oxidación) y cloraminas (desinfección)

permanecían muy alejados de los

arena comporta un descenso de un

exhibieron valores un 85% más bajos

marcados en estándares internaciona-

60% en los orgánicos, hasta los 6 μg/L:

que los alcanzados con el sistema de

les (ver tabla 4).

aquí intervendrían fenómenos de ad-

cloración (preoxidación y desinfección).

sorción sobre el lecho filtrante de los

Por su parte, de los orgánicos ya

Comportamiento general de

orgánicos, así como otros fenómenos

presentes en el agua bruta, los aldehí-

orgánicos y SPD en la

de evaporación de especies volátiles.

dos-cetonas se incrementaron entre 4-

La cloraminación final aumenta 4,5

6 veces en el agua de red, exhibiendo

veces el contenido de orgánicos, por

asimismo niveles moderados, entre 2

potabilización-distribución del agua

nuevas reacciones oxidantes entre ma-

y 20 μg/L; para los ác. haloacéticos, el

La evolución general se resume en

terias orgánicas-reactivo aplicado: así

incremento fue el mayor de los testa-

la Figura 5. El más alto contenido de

el nivel de orgánicos se sitúa en algo

dos, entre 10-25 veces, pero también

orgánicos siguió la secuencia descen-

menos de 30 μg/L. Por último, el agua

con concentraciones muy modestas,

dente: primavera>verano>otoño>in-

en la red de distribución continúa el tí-

entre 6 y 18 μg/L. Finalmente, todos los

vierno. Además, el grupo mayoritario

pico incremento de orgánicos, de un

orgánicos existentes en el agua de red,

de orgánicos en primavera fueron alde-

25% tras 24 h de estancia en red, con

incluidos los THM, presentaron niveles

hídos-cetonas, seguidos de ác. haloa-

una concentración algo inferior a 40

muy bajos y muy alejados de los están-

céticos, mientras que en el resto de es-

μg/L, y en cuyo incremento tiene una

dares internacionales consultados.

taciones la situación se invirtió siendo

afección significativa el aumento de la

los haloacéticos los mayoritarios segui-

temperatura del agua.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

dos de aldehídos-cetonas. Asimismo, los THM se convirtieron en el segundo

CONCLUSIONES

grupo mayoritario en desinfección y agua en red, en todas las estaciones salvo en primavera.

H. Hong, Y. Xiong, M. Ruan, F. Liao, H. Lin and Y. Liang.

Investigados 46 compuestos orgáni-

Factors affecting THMs, HAAs and HNMs formation of Jin

cos a lo largo de una línea de potabili-

Lan Reservoir water exposed to chlorine and monochloramine. Sci. Total Environ., 444 (2013) pp.196-204.

Globalmente la potabilización supone

zación y distribución de aguas de con-

el aumento de aldehídos-cetonas y ác.

sumo, la mitad no fueron detectados en

R. Marín Galvín. Eliminación de compuestos fitosanita-

haloacéticos hasta decantación, con la

ninguna fase del estudio realizado. De

rios en abastecimientos de agua de Andalucía con tecnologí-

paralela generación de THM, haloace-

los cinco grupos de orgánicos investi-

as de carbón activo. Revista: RETEMA, 175 (2014) pp. 8-18.

tonitrilos y halonitrometanos, en este

gados (aldehídos-cetonas, ác. haloa-

R. Marín Galvín, I. Montesinos González y M. Gallego

orden. La filtración sobre arena reduce

céticos, THM, halonitrometanos y halo-

Fernández. Generación de subproductos de desinfección en

todos los orgánicos, a excepción de

acetonitrilos) sólo los dos primeros

el proceso de potabilización de aguas. Actas de las XXXIII

THM; finalmente la desinfección provo-

fueron detectados en agua bruta.

Jornadas Técnicas de la Asociación Española de Abasteci-

ca nuevos incrementos de todos los or-

La evolución de orgánicos dentro de

gánicos, que posteriormente, en la red

la ETAP (preoxidación-decantación-fil-

M. J. Rodríguez, G. Rodríguez, J. Serodes, y R. Sadiq.

continúan aumentando sus niveles pero

tración sobre arena-desinfección) im-

Subproductos de la desinfección del agua potable: forma-

de forma mucho más moderada.

plicó el incremento general de com-

ción, aspectos sanitarios y reglamentación. Interciencia, nov.

(2007), vol. 32 (11), 749-756 (y ref. citadas).

mientos de Agua y Saneamiento (AEAS) (2013) pp. 435-445.

Así, se parte de un contenido original

puestos hasta la fase de decantación,

de orgánicos bajo en agua bruta, ape-

descendiendo sus niveles tras filtración

M. J. Rodriguez, J. Serodes, P. Levallois and F. Proulx.

nas 3 μg/L, que tras la preoxidación

sobre arena, e incrementándose nue-

Chlorinated disinfection by-products in drinking water accor-

con ClO2 se incrementa 3,5 veces has-

vamente tras desinfección y, en menor

ding to source, treatment, season, and distribution location. J.

ta los 10 μg/L a causa de reacciones

medida, en el agua de red.

Environ. Eng. Sci., 6 (2007) pp. 355-365 (y ref. citadas).

químicas entre oxidante y materias or-

La potabilización aplicada supuso la

V. Uyak, K. Ozdemir and I. Toroz. Seasonal variations of

gánicas del agua. Tras la decantación

generación de cantidades muy modera-

disinfection by-products precursors profile and their removal

se da un aumento de un 40% en el glo-

das de THM (5-13 μg/L) y mucho más

through surface water treatment plants. Sci. Total Environ.,

bal de orgánicos que alcanzan en agua

bajas de halonitrometanos (0,4-3 μg/L) y

390 (2008) pp. 417-424 (y ref. citadas).

decantada los 16 μg/L: este aumento

haloacetonitrilos (0,9-4 μg/L) con las ta-

J. Wei, B. Ye, W. Wang, L. Yang, J. Tao and Z. Hang. Spa-

puede deberse a oxidaciones diferidas

sas más altas de incidencia en primave-

tial and temporal evaluations of disinfection by-products in

de materias orgánicas con restos de

ra y verano. Además, los niveles de THM

drinking water distribution systems in Beijing, China. Sci.

oxidante presente.

generados con el sistema de ClO2 (pre-

Total Environ., 408 (2010) pp. 4600-4606.

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Mayo - Junio 2015

RETEMA

87

DEPURACIÓN DE AGUAS EN PEQUEÑOS MUNICIPIOS, UN RETO NECESARIO

Depuración de aguas en pequeños municipios, un reto necesario Dolores Hidalgo CARTIF Centro Tecnológico I www.cartif.com • ITAP Universidad de Valladolid I www.uva.es

U

PROBLEMÁTICA ASOCIADA A

na de las características prin-

Muchos países debido a su exten-

cipales de la sociedad actual

sión, su densidad de población o sus

LA DEPURACIÓN DE AGUAS EN

es su creciente preocupación

recursos, cuentan con un gran número

PEQUEÑOS MUNICIPIOS

por el medio ambiente y den-

de poblaciones menores de 15.000 ha-

tro de lo que se ha denominado “Desa-

bitantes-equivalentes (h-eq) separadas

Los problemas asociados a la depu-

rrollo Sostenible”, cobra especial im-

por distancias considerables unas de

ración de las aguas residuales en pe-

portancia la necesidad de depurar los

otras. Esto impide la construcción de

queños municipios no siempre se solu-

vertidos de aguas residuales antes de

depuradoras comunitarias y entra en

cionan con la construcción de una

alcanzar los cauces receptores. En es-

escena el término “pequeñas plantas

depuradora. La depuradora, una vez

te sentido numerosas organizaciones

depuradoras”, entendiendo como tal

construida, demanda unos costes de

han puesto de relevancia que hay que

aquellas que han sido diseñadas y di-

operación y mantenimiento que deben

adoptar soluciones frente a estos verti-

mensionadas para núcleos de pobla-

sufragar los usuarios y que suponen,

dos contaminantes.

ción menores a 15.000 h-eq.

por término medio y a lo largo de la vi-

Mayo - Junio 2015

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88

RETEMA

DEPURACIÓN DE AGUAS EN PEQUEÑOS MUNICIPIOS, UN RETO NECESARIO

Figura 1. Comparativa de distribución de costes de funcionamiento entre depuradoras grandes y pequeñas. Fuente: SOCAMEX

da útil de la instalación (unos 25 años

posición de este coste varía en función

vas sobre depuración de aguas resi-

de media), el doble de los costes de

del tamaño de la depuradora, como se

duales urbanas. En estos momentos

construcción.

aprecia en la Figura 1.

España tiene abiertos cuatro expedien-

Otro factor a tener en cuenta es que

Ante esta situación muchos de estos

tes por la falta de depuración de aguas

los costes de operación y manteni-

pequeños municipios deciden no pagar

residuales, que afectan a unos 800 nú-

miento dependen mucho del tamaño

los costes de operación y manteni-

cleos de población repartidos por todo

de la depuradora. Para hacerse una

miento de la EDAR, obteniéndose co-

el país, que suman más de 6,5 millones

idea, estos costes van desde los 8-12

mo resultado una infraestructura aban-

de personas.

€/año/h-eq para una estación depura-

donada y un agua residual que llega a

dora de aguas residuales (EDAR) de

los cauces sin depurar.

El Plan Nacional de Calidad de las Aguas: saneamiento y depuración

1.000.000 h-eq hasta los 25/45

Como consecuencia, la Unión Euro-

2007-2015 ha pretendido desde sus

€/año/h-eq si una EDAR con similar

pea (UE) ha llegado a demandar a Es-

inicios, no siempre con éxito, alcanzar

tecnología se construye para una po-

paña ante el Tribunal de Justicia de la

el buen estado ecológico de los ríos,

blación de 2.000 h-eq. También la com-

UE por el incumplimiento de las directi-

dar respuesta a los objetivos no alcanzados con el anterior Plan de Saneamiento y Depuración 1995-2005 así como dar cumplimiento a la Directiva Marco del Agua y a la Directiva sobre tratamiento de aguas residuales urbanas, de ahí que sea fundamental que cada población, independientemente de su número de habitantes, disponga de un sistema de tratamiento de efluentes y que éste opere de forma adecuada. El mecanismo de financiación y ejecución del Plan se ha realizado concretando convenios bilaterales entre la Administración General del Estado y las diferentes Administraciones competentes.

En vista de todo lo anteriormente expuesto, se revela como requisito prioritario a la hora de afrontar la problemáti-

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RETEMA

89

DEPURACIÓN DE AGUAS EN PEQUEÑOS MUNICIPIOS, UN RETO NECESARIO

ca de depuración, sobre todo en pequeñas poblaciones, la definición de temáticas de investigación, desarrollo e innovación en materia de tecnologías de tratamiento de aguas residuales municipales, así como de medios viables de cooperación por parte de las PYMEs, estableciendo una hoja de ruta sobre las prioridades tecnológicas de las mismas.

ESTADO TECNOLÓGICO DE LAS DEPURADORAS DE PEQUEÑO TAMAÑO: EL CASO DE CASTILLA Y LEÓN La problemática asociada a la depuración de aguas en pequeños municipios afecta especialmente a la Comunidad de Castilla y León, donde la

Además, la red de asentamientos des-

tran en el sector agrícola y ganadero,

densidad demográfica es de las meno-

taca por su enorme dispersión.

y no han venido acompañadas de me-

res de España y registra, por otro lado,

Con estas características, la dota-

didas de control sobre los aspectos

el mayor porcentaje del país en perso-

ción de unos servicios públicos míni-

nocivos de las mismas, contribuyendo

nas mayores de 65 años y de octoge-

mos, como pueden ser los de sanea-

al deterioro de los cauces de agua su-

narios que superan los 80, por lo que el

miento, resulta especialmente difícil,

perficial y subterránea, con evidentes

nivel de envejecimiento de su pobla-

sobre todo cuando se trata de imple-

riesgos para la salud. Como conse-

ción es muy alto.

mentar una estructura básica en las zo-

cuencia, la capacidad auto-depurado-

nas más despobladas y remotas.

ra de los ríos se ha visto superada, a

Castilla y León es una región muy grande y poco poblada. Tiene 94.224 km 2 de extensión, lo que supone el

Otro factor a tener en cuenta a la

lo que ha contribuido también el au-

hora de considerar necesidades de

mento en el consumo de agua por par-

18,6% del territorio español, y sus poco

saneamiento es que en el entorno ru-

te de estos colectivos y la modifica-

más de 2,5 millones de habitantes su-

ral de Castilla y León las principales

ción de las prácticas agro-ganaderas,

ponen solo el 7% del censo nacional.

actividades desarrolladas se encuen-

entre las que se pueden señalar el

Figura 2. Tipos de tratamientos de aguas residuales implantados en las E.D.A.R de Castilla y León. Fuente: JCYL

90

RETEMA

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DEPURACIÓN DE AGUAS EN PEQUEÑOS MUNICIPIOS, UN RETO NECESARIO

materia medioambiental son capaces

Tabla 1. Porcentaje de reducción de los distintos tipos de tratamientos de aguas residuales

de cubrir varias alternativas, pero en

% Reducción

la mayoría de los casos los costes

Parámetro

Aireación prolongada

Biodiscos y biocilindros

Sólidos

80-90

80-90

50-60

0-70

40-80

80-90

96

DBO5

85-95

80-90

40-50

60-80

75-85

80-90

97

DQO

80-90

75-85

40-50

55-75

70-80

75-85

94

primera etapa de preselección donde,

Nitrógeno

30-40

20-35

5-10

30-60

40-80

20-35

80

según las circunstancias específicas

Fósforo

20-30

10-30

0-5

0-30

30-60

10-35

86

de cada lugar, como son: población de

Coliformes Fecales

85-95

80-90

30-70

99,5-99,8

99,9-99,9

80-90

-

Laguna anaerobia

Laguna facultativa

Laguna maduración

Lecho bacteriano

Fango activo + digestión anaerobia

que deben satisfacer múltiples procesos del tratamiento pueden llegar a ser privativos.

La elección entre los posibles sistemas de depuración debe pasar por una

cálculo (campo poblacional de aplicación), superficie disponible (necesidades de superficie), grado de depura-

Fuente: Instituto Tecnológico de Canarias y Junta de Andalucía

ción exigido (legislación sobre vertidos), limitaciones económicas tanabuso en el uso de abonos nitrogena-

ma económico que supone resolver

to en construcción como explotación,

dos y fosfatados.

de forma eficaz y conveniente la de-

tipo de agua residual a tratar, y otras

Además de los problemas ecológi-

puración de las aguas ya utilizadas y

circunstancias propias de cada lugar,

cos causados por la contaminación

degradadas por el hombre. No obs-

haga viables o desechables alguna de

de las aguas, se debe abordar el dile-

tante, los avances tecnológicos en

las alternativas propuestas.

Tabla 2 Superficie necesaria

Población equivalente Alternativa 1000

2000

5000

10000

>10000

(m3/h-eq)

100

200

500

Fosa séptica

+++

++

+

Tanque Imhoff

+++

+++

++

+

Zanja filtrante

+++

+++

+++

++

++

+

6-66

Lecho filtrante

+++

+++

+++

++

++

+

2-25

0,1-0,5 0,05-0,1

Filtro arena

+++

+++

+++

++

+

Lecho de turba

++

+++

+++

+++

+++

++

1-9

Pozo filtrante

+++

+++

+++

++

++

+

+

0,6-1 1-14

Filtro verde

+

++

+++

+++

+++

++

++

+

Lecho de juncos

+

++

+++

+++

+++

++

+

+

2-8

Filtración rápida

+

++

+++

+++

+++

++

+

+

2-22

Esc. Superficial

++

+++

+++

+++

++

+

+

+

5-15

+

++

+++

+++

+++

+++

1-3

++

++

4-8

Lag. Aireada Lag. Aerobia

12-110

+

+

++

+++

+++

+++

Lag. Facultativa

+

++

+++

+++

+++

+++

++

++

2-20

Lag. Anaerobia

++

++

+++

+++

+++

+++

+++

++

1-3

++

++

+++

+++

++

1-3

++

++

Lag. Anae. Modificada Lecho bacteriano

+

++

+++

+++

++

++

Biodisco

+

+

++

+++

+++

+++

Aireación prolongada

++

++

+++

+++

+++

+++

+++

++

+++

+++

+++

+++

0,2-1

++

+++

+++

+++

++

1,2-1,8

Canal de oxidación Trat. Físico-químico

+

+

2-12 0,5-0,7

++

0,5-0,7

(+) poco, (++) medio, (+++) mucho - Fuente: Collado, 2003.

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RETEMA

91

DEPURACIÓN DE AGUAS EN PEQUEÑOS MUNICIPIOS, UN RETO NECESARIO

dor y desengrasador), al que siguen, en serie, los tres tipos de lagunas: anaerobias, facultativas y de maduración.

Población a tratar Los rangos poblacionales óptimos de aplicación de las distintas tecnologías son diferentes y vienen condicionados fundamentalmente por las necesidades de terreno para su implantación. Los campos poblacionales de aplicación y la superficie necesaria por habitante para cada una de las alternativas posibles son los que se muestran en las Tabla 2.

Por sus elevados requisitos de superficie, el ámbito normal de aplicación de la mayoría de las “tecnologías no convencionales” son los núcleos poblacionales de pequeño tamaño, si bien, esto no es inconveniente para que se En el caso de Castilla y León el tipo

siduales generadas en los pequeños

encuentren operativas instalaciones de

de tratamiento de aguas residuales

municipios viene condicionada por una

depuración basadas en este tipo de

más utilizado en es la aireación prolon-

serie de factores que posibilitan, limitan

tecnologías en poblaciones mayores.

gada, contando con 108 estaciones de-

o impiden su empleo en cada caso

En la Figura 3, en la que se encuen-

puradoras de este tipo (Figura 2). Este

concreto. A continuación se exponen

tran representados los distintos tipos

tratamiento es una modificación del

los principales factores a tener en con-

de tratamientos de aguas residuales

proceso de lodos activos y se encuadra

sideración en la elección de la tecnolo-

utilizados en Castilla y León en función

dentro de las llamadas “tecnologías

gía a aplicar, y la adecuación en cada

del número de habitantes equivalentes

convencionales”.

uno de los casos.

del municipio, se puede observar que para un número de habitantes equiva-

La siguiente tecnología más utilizada son los fangos activos con digestión

Reducción de los

lentes menor de 5.000, la tecnología

anaerobia, encontrándose fundamen-

contaminantes

aplicada fundamentalmente es la de aireación prolongada.

talmente en las capitales de provincia y en municipios con elevada población.

La Tabla 1 muestra los rendimientos

Se observa, además, que en locali-

medios de los tratamientos de aguas

dades con un menor número de habi-

residuales más utilizados en Castilla y

tantes equivalentes se utilizan tecnolo-

León.

Condiciones climáticas Castilla y León, y en general Espa-

gías que suponen una menor inversión

Se puede observar que los sistemas

ña, se caracteriza por una gran diver-

inicial, como son los reactores biológi-

de lagunaje son los que ofrecen menor

sidad climática, siendo habitual que se

cos secuenciales o SBR, los lechos

rendimiento medio de eliminación de

vea afectada por una amplia gama de

bacterianos o el lagunaje.

los contaminantes, aunque su coste de

sucesos meteorológicos de carácter

instalación y necesidades de manteni-

extremo. Son ejemplos los episodios

SELECCIÓN DE TECNOLOGÍAS

miento son también menores, por lo

de frío intenso con grandes heladas,

DE DEPURACIÓN DE AGUAS EN

que suele ser un tipo de tratamiento

de “olas de frío” u “olas de calor”, de

PEQUEÑOS MUNICIPIOS

atractivo para pequeñas poblaciones.

períodos de sequía o de lluvias inten-

El sistema de tratamiento clásico se

sas, de lluvias prolongadas, prematu-

La selección de la tecnología a apli-

compone de un sistema de pretrata-

ros deshielos, fuertes tormentas, tem-

car para el tratamiento de las aguas re-

miento (rejas de desbaste, desarena-

porales de nieve y vientos muy

92

RETEMA

Mayo - Junio 2015

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DEPURACIÓN DE AGUAS EN PEQUEÑOS MUNICIPIOS, UN RETO NECESARIO

Figura 3. Tipos de tratamientos de aguas residuales utilizados en Castilla y León en función del número de habitantes equivalentes

fuertes, prolongados episodios de nie-

elevados índices de evaporación favo-

Impacto ambiental ejercido por

blas densas, etc.

recen la implantación de los filtros ver-

la instalación de tratamiento

Estos sucesos meteorológicos no se

des al permitir la alimentación de mayo-

manifiestan con homogeneidad en todo

res volúmenes de agua residual, sin

También debe prestarse especial

el territorio, sino que se desarrollan con

embargo, en el caso de los lagunajes

atención a los posibles impactos am-

distinta frecuencia e intensidad en ca-

conducen a importantes pérdidas del

bientales (estéticos, olfativos, sonoros,

da una de sus zonas, dado que siem-

agua almacenada y a incrementos en la

etc.), que la implantación de la estación

pre ven mediatizada su acción por los

salinidad de los efluentes depurados.

depuradora puede originar.

rasgos físicos del espacio al que afec-

La radiación solar incidente es espe-

Las tecnologías de filtros verdes y la-

tan (disposición del relieve, altitudes,

cialmente importante en los lagunajes,

gunajes son las que presentan una me-

orientaciones,…). Pero en definitiva,

al afectar directamente a los procesos

jor integración medioambiental. En el

toda esta variedad de procesos afecta

de fotosíntesis que llevan a cabo las

caso de los lechos bacterianos, contac-

al funcionamiento de los sistemas de

microalgas en las lagunas facultativas

tores biológicos rotativos y aireaciones

depuración.

y de maduración.

prolongadas, se hace precisa la insta-

Los filtros verdes y lagunajes, al ba-

Para los lechos bacterianos, contac-

lación de motores, cuya potencia nece-

sarse en procesos naturales, son los

tores biológicos y aireaciones prolon-

saria es creciente en el orden en que

que se ven más influenciados por las

gadas, la temperatura es el principal

se han enumerado las tecnologías. Es-

condiciones climáticas imperantes.

factor climático a considerar, si bien los

tos motores, en función de su potencia,

La pluviometría afecta fundamental-

contactores, al operar bajo cubierta,

provocarán impactos sonoros más o

mente al filtro verde, al limitar la canti-

son los que se ven menos afectados

menos acusados en el entorno.

dad de agua residual que puede apor-

por las circunstancias meteorológicas

tarse a la plantación. Por otra parte,

imperantes.

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Los lechos bacterianos, al estar constituidos por depósitos de unos 5 m de al-

RETEMA

93

DEPURACIÓN DE AGUAS EN PEQUEÑOS MUNICIPIOS, UN RETO NECESARIO

tura, provocan un importante impacto vi-

simplicidad de las labores de explota-

biológicos rotativos y aireaciones pro-

sual en el entorno. Este impacto puede

ción y mantenimiento hace innecesaria

longadas sí es preciso tener en cuenta

minimizarse recurriendo a su pintado o

la participación de personal cualificado,

este tipo de costes.

a su “forrado” con plantas tapizantes.

con el consiguiente abaratamiento en el coste de este concepto. Los lechos

Los costes de la energía eléctrica

Costes de explotación y mante-

bacterianos y los contactores biológi-

consumida

nimiento.

cos, si bien presentan una operación más compleja que ya requiere personal

Son, conjuntamente con los de per-

Es en los costes de explotación y

de mantenimiento con un mayor grado

sonal, los de mayor incidencia sobre el

mantenimiento, dada la escasez de re-

de formación que los sistemas de de-

coste total de la explotación. Desde el

cursos de los ayuntamientos de los pe-

puración naturales, presentan un grado

punto de vista de los costes energéti-

queños municipios, donde las tecnolo-

de complejidad menor que las aireacio-

cos, si no es preciso bombear el agua

gías no convencionales ofrecen sus

nes prolongadas. A pesar de ser la más

residual y ésta llega por gravedad has-

principales ventajas en comparación

compleja, es esta última tecnología la

ta la estación depuradora, los sistemas

con los sistemas convencionales de

que se aplica con mayor frecuencia en

de filtros verdes y lagunajes pueden

depuración de aguas residuales. Como

municipios de menos de 5.000 h-eq

operar sin consumo energético alguno.

partidas integrantes de estos costes se

(Figura 3).

Los sistemas de lechos bacterianos y contactores biológicos, si bien requie-

encuentran: El coste del personal

Los costes de mantenimiento elec-

ren consumo energético para su fun-

tromecánico

cionamiento, estos requisitos son inferiores a los que presentan las

Es uno de los factores con mayor in-

Son nulos en los sistemas de filtros

aireaciones prolongadas, siendo me-

cidencia sobre el coste total de explota-

verdes al carecer los mismos de equi-

nores estas necesidades en los lechos

ción. En las tecnologías no convencio-

pos electromecánicos; pero en el caso

bacterianos que en los contactores.

nales de filtros verdes y lagunajes la

de los lechos bacterianos, contactores Coste de los reactivos Este coste es nulo en el caso de las tecnologías no convencionales al no ser necesaria la adición de ningún producto para el correcto funcionamiento de las mismas. En el caso de lechos bacterianos, contactores biológicos rotativos y aireaciones prolongadas, si se recurre al secado mecánico de los lodos generados en los procesos de tratamiento, se consumen reactivos en el acondicionamiento químico de los lodos, paso previo a su deshidratación.

Los costes del tratamiento, transporte y evacuación de los lodos Estos costes, generados en el proceso de depuración, constituyen una partida importante de los costes de explotación de una estación depuradora.

Con relación a este punto el comportamiento de las diferentes tecnologías no convencionales es el siguiente:

94

RETEMA

Mayo - Junio 2015

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DEPURACIÓN DE AGUAS EN PEQUEÑOS MUNICIPIOS, UN RETO NECESARIO

En los filtros verdes no se generan

es necesario proceder a su concentra-

cebidas y diseñadas como meros mo-

fangos, sino que se va formando una

ción antes de su secado. La deshidra-

delos a escala reducida de las grandes

costra en las inmediaciones de los pun-

tación en el caso de pequeñas instala-

instalaciones de depuración. Como

tos de alimentación que se rompe pe-

ciones puede llevarse a cabo haciendo

consecuencia directa de esta forma de

riódicamente en las labores de mante-

uso de eras de secado.

actuar, estas estaciones presentan unos costes de explotación y manteni-

nimiento, reintegrándose al terreno donde se biodegrada. En los lagunajes

PROBLEMÁTICA ASOCIADA AL

miento difícilmente asumibles por las

se espacia mucho en el tiempo la nece-

FUNCIONAMIENTO DE EDARs

entidades responsables, donde, en la

sidad de purgar los lodos en exceso y,

EN PEQUEÑOS MUNICIPIOS

mayoría de los casos, los recursos técnicos y económicos son muy limitados.

dados los elevados tiempos de residencia, los lodos extraídos (cada 5-10

En la actualidad, las pequeñas aglo-

En materia de tratamiento de aguas

años) se encuentran perfectamente mi-

meraciones son las que presentan más

residuales, las pequeñas aglomeracio-

neralizados, habiéndose reducido con-

carencias en lo que al tratamiento de

nes precisan actuaciones que compati-

siderablemente su volumen.

sus aguas residuales se refiere. Por

bilicen las condiciones exigidas a los

En los sistemas de lechos bacteria-

ello, es en este tipo de población rural y

efluentes depurados con técnicas de

nos y contactores biológicos rotativos

dispersa donde se debe realizar un es-

funcionamiento simples y con costes

se generan lodos frescos. En un inten-

fuerzo para corregir carencias en sane-

de explotación y mantenimiento que

to por minimizar los problemas que es-

amiento y depuración y poder cumplir

puedan ser realmente asumibles.

te hecho conlleva se recurre con fre-

la normativa vigente.

Nuevas exigencias derivadas

cuencia al empleo de fosas sépticas,

Los problemas más habituales que

tanques Imhoff o lagunajes anaerobios

se generan en las estaciones depura-

de la adopción de zonas

previos. Los lodos en exceso, genera-

doras de los pequeños núcleos de po-

sensibles

dos en el proceso de depuración, se re-

blación son: Actualmente existe la necesidad de

circulan a estos elementos situados en cabecera del tratamiento, de los que se

Diseño inadecuado de la

adecuar los tratamientos a las nuevas

extraen ya digeridos con la frecuencia

instalación

exigencias derivadas de la adopción de zonas sensibles, lo que implica el re-

que sea necesaria.

En el caso de las aireaciones prolon-

Hasta ahora, y con mayor frecuencia

fuerzo de numerosos sistemas de de-

gadas los fangos, como consecuencia

de lo deseado, las estaciones depura-

puración actualmente operativos que

de la elevada edad del lodo con las que

doras para el tratamiento de las aguas

no hacen un adecuado tratamiento de

se opera, se purgan de los decantado-

residuales generadas en las pequeñas

los nutrientes.

res ya estabilizados, por lo que tan sólo

aglomeraciones urbanas han sido con-

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Mayo - Junio 2015

La definición de zonas sensibles ha-

RETEMA

95

DEPURACIÓN DE AGUAS EN PEQUEÑOS MUNICIPIOS, UN RETO NECESARIO

ce que tratamientos que podían considerarse adecuados hayan dejado de serlo para atender las nuevas exigencias. Hay numerosos ejemplos EDARs en todo el territorio nacional que deberán completar sus actuales instalaciones de depuración.

Falta de capacidad La práctica totalidad de los grandes núcleos poblacionales cuentan con EDAR, pero se da un problema de falta de capacidad o eficiencia en muchas de estas instalaciones, que han ido quedando anticuadas o se han quedado pequeñas a medida que la población ha ido creciendo. El caso contrario ocurre en los pequeños municipios, muchos de ellos con instalaciones sobredimensionadas que no son operativas.

La contaminación El problema de la contaminación viene determinado en muchas ocasiones por el escaso caudal que llevan los ríos a su paso por grandes aglomeraciones. Uno de los parámetros más pro-

Variabilidad temporal del

os de población, debe darse prioridad a

blemáticos y que incide negativamente

vertido

aquellas tecnologías que:

en la calidad de las aguas es la presencia de amonio en los ríos a su paso por

La variabilidad temporal del vertido

• Presenten un gasto energético míni-

grandes ciudades como consecuencia

es también una característica del pro-

mo, evitando, en lo posible, el empleo

de los vertidos urbanos, industriales y

blema que debe ser tenida en cuenta.

de dispositivos electromecánicos y re-

agrarios que recibe en ese tramo.

Por un lado, existe una variación de la

curriendo principalmente al uso de sis-

carga a lo largo del día y, por otro, va-

temas de oxigenación naturales.

Capacidad técnica y económi-

riaciones de mayor periodo señalando

• Requieran un mantenimiento y explo-

ca para el mantenimiento

la singularidad de los fines de semana

tación simples.

y los incrementos, que se dan porcen-

• Garanticen un funcionamiento eficaz

Un aspecto que sobresale en los pe-

tualmente más relevantes en los núcle-

y estable frente a las grandes oscilacio-

queños núcleos de población es la falta

os pequeños, durante los periodos va-

nes de caudal y carga en el influente a

de capacidad técnica y económica pa-

cacionales.

tratar, circunstancias que se suelen dar

ra el mantenimiento de las instalaciones de depuración, así, se ha dado el

en los pequeños municipios.

CONCLUSIONES

caso, ya comentado, de que después

• Simplifiquen la gestión de los lodos generados en los procesos de depura-

de hacer inversiones para la construc-

Por todo lo anteriormente expuesto,

ción de la EDAR las entidades munici-

a la hora de seleccionar soluciones pa-

• Presenten un bajo impacto ambiental

pales no han tenido capacidad para so-

ra el tratamiento de las aguas residua-

sonoro y una buena integración en el

portarlas.

les generadas en los pequeños núcle-

medio ambiente.

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ción.

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NOTICIAS tan las candidaturas 2015 que aplican al Premio Innova en sus tres categorías: Sostenible, Social y emprende. Por otro lado, para incentivar aún más la participación de proyectos y darle visibilidad a los que se han recibido hasta la fecha, Fundación Aquae hará protagonista de su campaña publicitaria en medios de difusión general los proyectos que se presenten antes del 21 de julio.

El plazo de presentación es vía web

EL PREMIO INNOVA DE LA FUNDACIÓN AQUAE REGISTRA UNA ALTA PARTICIPACIÓN DE CANDIDATURAS EN SU PRIMER MES La Fundación Aquae destaca la alta

en www.fundacionaquae.org/campus, y finaliza el 7 de septiembre de 2015.

BIDATEK COMIENZA UN NUEVO PROYECTO DE DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES EN BRASIL

de materia orgánica (DQO >5.000 mg/l), con una capacidad de 200 m3/día.

El tratamiento principal de la depuradora proyectada es el vermifiltro BIDATEK®, combinado con un tratamiento primario con tratamiento físico-químico. El cliente ha destacado, entre las distintas

participación de candidaturas recibidas hasta la fecha para el premio Innova, así

BIDATEK ha comenzado en el mes de

ventajas de la solución propuesta, la sen-

como la calidad de las mismas. Ideas y

junio la construcción de un nuevo pro-

proyectos que conllevan empodera-

yecto de depuración de aguas residua-

cillez de operación del vermifiltro BIDATEK®, en comparación con los sistemas

miento ciudadano, economía circular y

les para una importante industria de fa-

de lodos activos. La industria de los hela-

sostenible, reutilización de materiales, y

bricación de helados, en el interior del

dos se caracteriza por una elevada varia-

la participación tecnológica de aplicacio-

estado de Sao Paulo (Brasil). Se trata de

bilidad en sus efluentes, tanto por su pro-

nes con sensores, drones, código QR y

una depuradora de tratamiento de aguas

ducción estacional (verano-invierno),

wereables son las novedades que apor-

residuales de alta carga contaminante

como por la variabilidad de los tipos de

Destacamos

TEDAGUA CONSTRUIRÁ LAS NUEVAS INSTALACIONES DE FILTRADO DE LA PLANTA POTABILIZADORA DE RICHMOND ROAD EN LEXINGTON (KENTUKY, EE.UU.) Cobra Industrial Services Inc., la filial estadounidense del Grupo Cobra, ha conseguido su primer contrato para la división de Cobra Medio Ambiente en los Estados Unidos de América. El contrato adjudicado por Kentucky American Water en 14,2 millones de dólares, servirá para construir las nuevas instalaciones de filtrado de la planta de tratamiento de agua potable de Richmond Road, en Lexington (Kentucky - EEUU). Tedagua, como empresa cabecera de la división de Medio Ambiente del Grupo, será la encargada de ejecutar las obras en consorcio con la local W. Rogers Company.

La nueva planta de filtrado tendrá una capacidad de tratamiento de 25 MGD (millones de galones por día), 94.625 m3/día, y reemplazará a las viejas instalaciones construidas originalmente en 1924 y sus ampliaciones de 1937, 1938 y 1953. El proyecto a construir incluye un nuevo edificio en el que se instalarán filtros convencionales multicapa de arena y carbón activo con sistemas de lavado de aire y bombeo para el contralavado con agua. También se instalarán nuevas líneas de desinfección y dosificación de reactivos. La obra civil asociada, las instalaciones eléctricas de distribución y emergencia, instrumentación y control asociados y climatización, son las habituales en este tipo de plantas. Toda la obra se ejecutará sin interrumpir el servicio y dentro de los límites de las parcelas existentes.

Este no es el primer contrato de Tedagua en los Estados Unidos de América. Recientemente finalizó las obras de la planta desmineralizadora y aguas de servicios de la central termosolar de Crescent Dunes Energy en Tonopah (Nevada), uno de los mayores proyectos de generación eléctrica termosolar mediante torre central que se está construyendo en el mundo.

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NOTICIAS Destacamos

VOLKSWAGEN PROBARÁ EL BIOCOMBUSTIBLE PRODUCIDO EN EL PROYECTO ALL-GAS DE AQUALIA Cuatro vehículos de la multinacional automovilística Volkswagen (VW) serán los primeros en testar el biocombustible que se están generando en la Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) de Chiclana (Cádiz) dentro del proyecto All-gas que lidera Aqualia desde hace tres años.

Dicho proyecto aplica la tecnología de las microalgas para evitar el gasto energético de la eliminación de nutrientes, y obtener biometano con una calidad suficiente para el transporte. Después de 3 años de desarrollo, el proyecto entra en su fase final de demostración. Durante este verano se realizarán las primeras pruebas en coches. Aqualia está muy satisfecha con los resultados obtenidos hasta ahora y anuncia que el siguiente paso será una demostración a escala industrial.

El director de Innovación y Tecnología de Aqualia y responsable del proyecto All-gas, Frank Rogalla valora enormemente la entrada en el proyecto de una compañía como VW, líder mundial en inversión en proyectos de investigación y desarrollo. “Son cuatro vehículos suyos los primeros que testarán el biocombustible, demostrando que lo que obtenemos de las algas es conforme con los requerimientos actuales, pudiendo valorizar lo que hasta ahora se consideraba un mero residuo incómodo”.

productos que fabrican (sabores, ingredientes, etc.). El vermifiltro BIDATEK®,

talaciones, mantenimiento ambiental de

debido a su carácter extensivo, permite

rio y realización de los análisis.

las instalaciones, del equipo de laborato-

soportar mejor estas variaciones de car-

ACCIONA DESEMBARCA EN QATAR CON LA CONSTRUCCIÓN DE LAS DOS MAYORES DESALADORAS DEL PAÍS

gas contaminantes.

Se trata del primer proyecto que BIDATEK va llevar a cabo en el estado de Sao Paulo, que se une a otros que BIDATEK ha ejecutado ya en Brasil. El proyecto se ejecutará en 2 fases, la eje-

La compañía de Electricidad & Agua

cución de la primera fase se ha comen-

de Qatar (Qatar Electricity & Water Co-

zado en junio de 2015.

AQUALIA SE ADJUDICA LA GESTIÓN DE LAS DOS PRINCIPALES DEPURADORAS DE LA CIUDAD DE LA MECA EN ARABIA SAUDÍ Aqualia ha resultado adjudicataria del

duración de tres años y la cartera de ne-

QEWC) ha adjudicado a ACCIONA

gocio del proyecto alcanza los 20 millo-

Agua –en consorcio con Mitsubishi

nes de euros.

Corporation (MC) y Toyo Thai Corpora-

Con esta nueva adjudicación, Aqua-

tion Company Limited (TTCL)- el dise-

lia consolida su posicionamiento en

ño, construcción y posterior operación

Oriente Medio y más concretamente en

y mantenimiento de dos plantas desa-

Arabia Saudí, siendo el tercer contrato desde que desembarcara en Riad en el

ladoras con una capacidad combinada de 450.000 m3 diarios, la de Ras Abu

año 2011.

Fontas A3, situada en la localidad de Al

contrato para la operación y manteni-

El consorcio entre ambas compañías

Wakra, 10 kilómetros al sur de Doha,

miento de las dos mayores depuradoras

será responsable de la operación y man-

capital de Qatar; y la de Facility–D

en La Meca (Arabia Saudí) en consorcio

tenimiento de las instalaciones y sus uni-

(QEZ3), en la zona económica de Qa-

con la empresa local Alkhorayef Water

dades de tratamiento, lo que incluye ta-

tar, 15 kilómetros al sur de Doha.

and Power Company. Las depuradoras

lleres, laboratorios, instalaciones

Ambas plantas constituyen un verda-

de Hadda y Arana tratan un caudal medio de 250.000 m3 y un caudal máximo

eléctricas, estado de las vías de servicio,

dero hito en el mundo de la desalación

sistemas de seguridad, abastecimiento,

puesto que es la primera vez que se va

de 375.000 m3. El contrato tiene una

saneamiento y drenaje dentro de las ins-

a usar la tecnología de ósmosis inversa

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NOTICIAS de Agost que abarca una superficie regable de unas 1.800 hectáreas, y se encuentra en una situación delicada para disponer de los suficientes recursos hídricos.

Los trabajos consisten en la construcción de un depósito regulador y de unas instalaciones complementarias en la depuradora de Ibi, así como de la infraestructura hidráulica de interconexión de Ibi y Castalla con la tubería existente Santa Eulalia-Agost.

Saint-Gobain PAM España ha participado en las citadas obras de conexión a gran escala en este país, que hasta

614.000 m 3 diarios de agua tras la

con el suministro de 5.502 m de tubería

ahora solo utilizaba la tecnología de

puesta en marcha de la nueva planta.

de fundición dúctil de la gama PAM Irri-

evaporación para desalar el agua.

El contrato incluye el diseño, construc-

gal DN 500 mm C25 y 300 m DN 400 mm C30.

Ras Abu Fontas 3 tendrá una capa-

ción y posterior operación y manteni-

cidad de 164.000 m3 al día y empeza-

miento de la instalación, por un importe

rá a construirse en las próximas sema-

de unos 225 millones de dólares, unos

nas. El cliente final del agua producida

198 millones de euros.

será Qatar General Electricity & Water Corporation (KAHRAMAA) y el importe aproximado del contrato para ACCIONA Agua es de 300 millones de US$, unos 264 millones de euros. ACCIONA Agua será responsable de la opera-

SAINT-GOBAIN PAM ESPAÑA PARTICIPA EN LA CONEXIÓN DE LAS DEPURADORAS DE IBI Y CASTALLA CON AGOST EN ALICANTE

ción y mantenimiento de la planta por un periodo de diez años.

Facility–D

(QEZ3)

AGBAR GESTIONARÁ LOS PRÓXIMOS 30 AÑOS EL CICLO DEL AGUA DE VERACRUZ Y MEDELLÍN DE HIDALGO EN MÉXICO La asociación empresarial formada por Odebrecht Ambiental SA e Interagbar de México SA (Grupo SUEZ environnement)

La Generalitat Valenciana ha impul-

ha sido adjudicataria de la gestión del ci-

producirá

sado esta actuación que permitirá tras-

clo integral del agua de las ciudades co-

284.000 m3 diarios, dentro de un mega

ladar el agua tratada sobrante de las

nurbadas de Veracruz y Medellín de Hi-

proyecto de Agua y Energía (IWPP),

EDAR de Ibi y Castalla para su poste-

dalgo (México) durante 30 años.

que producirá aproximadamente 2.500

rior uso como agua de riego en la co-

Así, el servicio de agua potable, al-

MW de energía eléctrica y alcanzará

munidad de regantes Virgen de la Paz

cantarillado y depuración se ofrecerá en forma de una participación pública privada (PPP), a través de una empresa mixta formada en un 80% por el Consorcio Odebrecht-Interagbar (SUEZ environnement) y un 20% por la Administración Pública, que incluye el antiguo organismo operador SAS (2%), el municipio de Veracruz (9%) y el municipio de Medellín de Hidalgo (9%).

Se prestará servicio a unos 660.000 habitantes de los municipios de Veracruz y Medellín de Hidalgo, dos ciudades que se hallan en la costa este (a 400 kilómetros de la capital, México DF) y que albergan el principal puerto comercial del país.

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