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SEPTIEMBRE 2008
AN EXCLUSIVE PLANT REPORT
Enlargement and Improvement of the Drinking Water Treatment
Station in Abrera, Barcelona
Ampliación y mejorade la ETAP de Abrera, Barcelona
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1. Filtros de arena2. Filtros de carbón3. Estación de bombeo a EDR4. Edificio EDR5. Reactivos químicos6. Saturadores de cal7. Futura planta de fangos8. Conexión al colector
de salmueras
Instalaciones de la ETAP de Abrera
SEPTIEMBRE 2008
La Estación de Tratamiento de Aguas Potables del Llo-bregat, situada en el término municipal de Abrera(Barcelona) y en funcionamiento desde el año 1980,
constituye uno de los elementos básicos para el abasteci-miento de agua potable al área de Barcelona gracias a los200.000 m3 de agua potable que produce diariamente.
Desde hace unos años, la empresa pública Aigües Ter Llo-bregat (ATLL), dependiente del Departamento de MedioAmbiente y Vivienda de la Generalitat de Cataluña, ha rea-lizado importantes inversiones para mejorar los procesos detratamiento de esta ETAP y en consecuencia, la calidad delagua tratada. Una de ellas la constituye el proyecto de am-pliación y mejora de la potabilizadora del Llobregat, que hasupuesto una inversión aproximada de 75 millones de eu-ros, financiados en un 85% por el Fondo de Cohesión de laUnión Europea.
Este proyecto incluye la ampliación de las etapas de filtra-ción de arena y filtración de carbón activo, y la construc-ción de una instalación de desalinización basada en la tec-nología de electrodiálisis reversible (EDR) con capacidadpara tratar hasta 220.000 m3/día que, cuando esté comple-tamente operativa, será la más grande del mundo y cua-tro veces mayor que la más grande actualmente en fun-cionamiento.
Así, estas obras han permitido no sólo ampliar la capacidadde tratamiento de la instalación, pasando de 3 m3/s a 4 m3/s(345.000 m3/día) para poder dar servicio a una población demás de dos millones de personas, sino también mejorar lascaracterísticas químicas y organolépticas (olor, sabor) delagua producida.
El proyecto y ejecución de las obras fue adjudicado porATLL a una UTE formada por las compañías Sacyr y Sadyt, ylas consultoras Tec 4 y Aquaplan realizan la asitencia técnicaa la Dirección de Obra.
With a daily production of 200,000 m3, theLlobregat Drinking Water Treatment Station, in the municipality of Abrera (Barcelona),
in operation since 1980, is one of the basic sources of potable water to the metropolitan area of Barcelona.
Over recent years, the public company Aíguës TerLlobregat (ATLL), pertaining to the Ministry ofEnvironment and Housing of the Government ofCatalonia has made significant investments to enhancethe treatment process in the Drinking Water TreatmentPlant in Abrera, to improve the quality of the waterobtained. One of the works undertaken consisted ofupgrading the Llobregat River water treatment plant.This project required an outlay of € 75 million, 85% ofwhich was provided from the European UnionCohesion Fund.
This project included enlarging the sand and activatedcarbon filtration stages, and building a desalinationfacility based on electrodialysis reversal (EDR)technology of a treatment capacity of up to 220,000m3/day. When fully operational, this facility will be thelargest in the world by nearly four times itspredecessors.
These works have not only served to increase thecapacity of the original water treatment plant, from 3 m3/s to 4 m3/s (345,000 m3/day) to provide drinkingwater to a population of over two million people, butalso to improve the chemical characteristics, smell andtaste of the water produced.
The consortium formed by the companies Sacyr andSadyt was commissioned by ATLL to design and executethe works. The companies Tec 4 and Aquaplan served asthe clerk of the works.
Ampliación de las instalaciones y construcciónde la mayor instalación de EDR del mundo
para producir hasta 345.000 m3/día de agua potable
Ampliación de las instalaciones y construcciónde la mayor instalación de EDR del mundo
para producir hasta 345.000 m3/día de agua potable
Upgrade of existing facilities and construction of the world’s largest Electrodialysis Reversal (EDR)water treatment plant, to produce up to 345,000 m3
of drinking water per day
Upgrade of existing facilities and construction of the world’s largest Electrodialysis Reversal (EDR)water treatment plant, to produce up to 345,000 m3
of drinking water per day©
La ETAP de Abrera capta agua su-perficial en el tramo inferior del ríoLlobregat, caracterizado por una altapotencialidad de formación de triha-lometanos (THMs) y altas concentra-ciones de bromuro, de materia orgá-nica, así como temperaturas muyelevadas en los meses de verano.Además, presenta una elevada con-taminación microbiológica y una ele-vada concentración de amonio quedificulta prescindir de las altas dosisde cloro habitualmente aplicadas enel tratamiento.
Por todos estos motivos y con la fi-nalidad de mejorar la calidad delagua tratada, la empresa pública Ai-gües Ter Llobregat (ATLL) inició elproyecto denominado “Ampliacióny mejora del tratamiento de la pota-bilizadora del Llobregat”. Las obrashan consistido en la ampliación delas instalaciones existentes, comolos filtros de arena y filtros de carbónactivo, y la construcción de una plan-ta de desalinización mediante la tec-nología de electrodiálisis reversible(EDR) con capacidad para producir200.000 m3/día de agua productoneto, a partir de 222.000 m3/día má-ximos de agua de entrada a la EDR,estableciéndose una recuperaciónde agua del 90%.
DESCRIPCIÓN DE LAS INSTALACIONES
Conexión de la plantaexistente con las nuevasinfraestructuras
La conexión entre las instalacionesexistentes y las nuevas se hace a tra-vés de una tubería de 2.200 mm dediámetro colocada bajo el vial quesepara los filtros existentes de losnuevos.
La instalación de la totalidad de loscolectores y conducciones de laplanta, proyectados en PRFV, se estádesarrollando con éxito con la cola-boración de Protesa, empresa espe-cializa en la manufacturación del po-liéster reforzado con fibra de vidrio.El alcance de los servicios prestadoscorresponde al siguiente:• Estudio y diseño de cada uno de
los componentes de PRFV perte-necientes al proyecto, en base a ladocumentación gráfica y especifi-caciones técnicas aportadas por elcontratista.
• Fabricación y montaje de todas laslíneas de PRFV.
• Montaje de válvulas y componen-tes externos a las tuberías de PRFV.
• Atornillado de bridas.• Asesoramiento técnico en el estu-
dio e instalación del sistema de so-portación.
• Realización de pruebas hidráulicas.
Abarcando un abanico de diámetroscomprendidos entre DN 150 hastaDN 1500 mm ubicados en: Colecto-res principales de poliéster de la ga-lería de la planta EDR, módulos deledificio de EDR y colectores de en-trada y salida de limpieza química aEDR.
FILTROS DE ARENA
La línea de filtración existente cons-ta de 8 filtros de arena y se ha opta-do por ampliarla con una segunda lí-nea de 4 filtros de característicassimilares a los existentes y situadosentre éstos y el edificio de procesode EDR. Esta nueva línea se ha dise-ñado con la misma geometría quelos anteriores con el fin de poder sa-tisfacer las necesidades técnicas defiltración, así como la estética globalde la planta.
El agua decantada procedente delos ocho decantadores que posee laETAP de Abrera se conduce median-te tubería hasta el canal de alimenta-ción de los filtros existentes, el cualestá conectado al canal de alimenta-ción de los filtros nuevos. Este canalcuenta con un aliviadero que conec-ta con los canales que recogen elagua de lavado de filtros. En caso deque los filtros se encuentren fuera deservicio, el agua se evacua a travésde este sistema de canales.
PLANT DESCRIPTION
Connection of the existing plant to the new infrastructure
The original plant is connected to the newinfrastructure by means of a 2,200-mmpipeline installed below the road thatseparates the previously existing filtersfrom the new ones.
SAND FILTERS
The original filtration line consists of eightsand filters, to which a second line of fourfilters of similar specifications has beenadded. They are installed between the oldfilters and the EDR process building. Eachfilter has a 137.5 m2 filtrating surface and iscomposed of: filter bottom, filtration bedcomprising three layers of filtering material(6-14 mm gravel base, 2-5 mm coarse sandand 0.6-1.2 mm sand), water film andfiltered-water regulating system.
The filter cleaning system on the secondtreatment line is identical to that of the firstand consists of air cleaning followed bywashing with water. The cleaning air issupplied by the three (2+1 standby) blowersinstalled in the original plant and the waterutilised for washing is pumped from an 1800 m3 tank which is connected to the33,500 m3 treated-water tank by means offour 1550 m3/h vertical centrifugal pumps.
CARBON FILTERS
A second line of five carbon filters, installedbetween the existing filters (ten of the samecharacteristics) and the EDR processbuilding has been installed. The filters arehoused in a building in which they are fullycovered and sealed off to isolate the waterfrom the ambient to prevent contact withdust, paper, leaves, etc. and to prevent theformation of algae on the filters, caused bythe effect of sunlight. With the installationof these five new filters, the availablefiltering surface is enlarged to 1511 m2.
The filtering bed consists of activatedcarbon of a granule size of 3 to 2.5 mm anda depth of 1.50 m. As in the case of the newsand filters and the filters on the first line ofthe original plant, they are air-cleaned andthen washed with water. The air is suppliedby three (2+1 standby) blowers each of aflow of 1965 m3/h pertaining to the originalplant, while the water is supplied from thetreated water tanks and is pumped bymeans of 2 (1+1 standby) vertical centrifugalpumps of a flow of 2100 m3/h each.
The filtering material needs to beregenerated periodically, since, although itis cleaned with air and water at therequired frequency, the carbon loses itsabsorption capacity over time. To carry outthe regeneration process, a system has been
ETAP ABRERA
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La entrada de agua a los filtros se con-trola mediante compuertas de acciona-miento motorizado marca CMO (unapor cada filtro).
Como se ha comentado anteriormen-te, la nueva instalación de filtración secompone de 4 unidades con una su-perficie filtrante unitaria de 137,5 m2.Por lo tanto, la superficie total disponi-ble para realizar el proceso de filtraciónen la instalación es de aproximada-mente 1.650 m2, con la que se puedelograr una velocidad de filtración (con 12 filtros en funcionamiento) de8,75 m/h. Y sus elementos principalesson los siguientes: fondo del filtro, le-cho filtrante, lámina de agua y sistemade regulación del agua filtrada.
Fondo del filtro
El fondo de los filtros está formado porplacas de un material plástico porosoque se distribuyen sobre toda la super-ficie del filtro y a través de las cuales serecoge el agua filtrada. En estos falsosfondos, el aire es distribuido de mane-ra homogénea por toda la superficie,con el cual se distribuye uniformemen-te a la totalidad de la superficie del le-cho de filtración y provoca, con elagua, una eficaz eliminación de los só-lidos depositados durante la etapa defiltración en el lecho filtrante. Esta ac-ción común de limpieza con aire y conagua a contracorriente provoca un in-tenso y enérgico lavado a través del le-cho del filtro que mejora su limpieza,con lo que aumenta el tiempo entrelimpiezas.
Sobre los bloques se disponen unasplacas porosas que son las que real-mente ejercen como sustentación dellecho. Estas placas están fabricadas enPEAD resistente a las radiaciones UV ya los diferentes productos químicosque se adicionan.
Interiormente, los bloques están dividi-dos en 4 compartimentos y disponen deun doble canal. El canal secundario es elencargado de recoger el agua filtrada através de la placa porosa. Por otro lado,el canal primario es el encargado de dis-tribuir el agua y el aire en el canal secun-dario de forma homogénea durante lasoperaciones de lavado de filtros.
Una vez filtrada, el agua se recoge enlos falsos fondos a través de los canalessecundarios y éstos la vierten a un ca-nal transversal situado a un lado del fil-tro. Este canal tiene unas dimensionesde 1.900 mm de ancho y 900 mm de al-tura y funciona como colector de salidadel agua filtrada (y entrada del de lim-pieza), así como entrada del colectorde aire de limpieza.
Lecho filtrante
El lecho filtrante está constituido portres capas de material filtrante con lassiguientes granulometrías:
• La primera, de grava soporte situadasobre la placa del falso fondo, de 6 a14 mm de granulometría y con una al-tura de 150 mm.
• La segunda, de arena gruesa coloca-da sobre la anterior, con una granulo-metría de 2 a 5 mm, y con 100 mm dealtura.
• La tercera es el lecho filtrante propia-mente dicho, arena con una granulo-metría de 0,6 a 1,20 mm y una alturade 700 mm.
Lámina de agua
Los filtros empleados en la planta sonde alta capa de agua, con objeto queno exista depresión en el lecho filtran-te y que por lo tanto no disminuya surendimiento ni la calidad del agua fil-trada.
Sistema de regulación de agua filtrada(Control de flujo)
Los cuatro filtros nuevos, al igual queen los existentes, funcionan a nivelconstante, de manera que el flujo quepasa a través de ellos se mantieneconstante por medio de una válvula decontrol de flujo de salida. Un transmi-sor de nivel situado en el canal de ali-mentación a filtros es el encargado demedir dicho caudal.
Cuando el medidor de nivel detectaque es necesario abrir más las válvu-las de los filtros estando ya algunade ellas totalmente abierta, el filtroentra en fase de limpieza de formaautomática.
Sistema de lavado
El sistema de lavado de los filtros dearena nuevos es exactamente igual alde los existentes y consiste en un lavadopor aire seguido del lavado por agua.Como paso previo al ciclo de lavado, secierra la compuerta de entrada de aguaa filtrar y se deja que el nivel baje a sucota mínima. Después se realiza el lava-do por aire y una vez terminado éste,cuando la arena esté descompactada yesponjosa, se realiza el lavado por agua.
El aire de lavado proviene de 3 (2+1R)soplantes de pistones rotativos existen-tes situadas en el edificio de lavado defiltros y que tienen un caudal unitariode 1.962 m3/h. La demanda de caudalde aire es de 22 a 23 m3/m2/h de filtro.
El agua utilizada para el lavado de los fil-tros proviene de los depósitos de aguatratada. El depósito de agua de lavado,con una capacidad útil de 1.800 m3 yque se utiliza para lavar los filtros de are-na y de carbón tanto de la línea existen-te como de la nueva línea incluida en laampliación, está conectado con el de-pósito de agua tratada de 33.500 m3.
El agua de lavado es alimentada porun sistema existente de 4 bombas cen-trífugas verticales, cada una de ellascon una capacidad de 1.550 m3/h. Estesistema sirve para el bombeo de aguade lavado de los filtros de la 1ª línea ylos filtros de la 2ª línea, y está diseña-do para un caudal de lavado entre 18 y27 m3/m2/h. El agua sube a través dellecho de arena, aliviando en el canalcentral de recogida de agua situado alo largo del filtro y de ahí entra en lagalería de recogida de agua de lava-do. Posteriormente, esta galería co-necta con el tubo del aliviadero del de-pósito de la estación de bombeo.
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FILTROS DE CARBÓN
La ampliación de los filtros de car-bón ha consistido en una segunda lí-nea de 5 filtros situados entre losexistentes (10 en total y de igualescaracterísticas) y el edificio de proce-so de EDR. Se encuentran ubicadosdentro de un edificio, totalmente cu-biertos y cerrados para aislar el aguadel ambiente exterior (polvo, pape-les, hojas, etc.) y también para evitarla formación de algas en las paredesde los filtros por el efecto de la luzsolar.
La entrada a cada filtro se controla,al igual que los anteriores, con unacompuerta de accionamiento eléc-trico que da acceso a un canal querecorre el filtro en sentido longitudi-nal, con una anchura de 0,70 m.
Con la instalación de los 5 nuevos fil-tros se ha ampliado la superficie fil-trante disponible hasta 1.511 m2. Te-niendo en cuenta dicha superficie yun caudal de agua a filtrar de 4 m3/s,en condiciones de funcionamientonormal, la velocidad de filtración esde 9,5 m/h. Los principales elemen-tos de los filtros son:
Fondo del filtro
El sistema seleccionado para el falsofondo de los filtros de carbón activoes el mismo que el de los filtros dearena.
El agua filtrada se recoge en los ca-nales de que disponen los falsos fon-dos y se conduce por una serie detuberías hasta llegar finalmente alcanal de agua filtrada existente quealimenta los depósitos y el trata-miento de EDR.
Lecho filtrante
El lecho filtrante es de carbón activocon una granulometría de 3 a 2,5 mmy una altura de 1,50 m.
Lámina de agua
Al igual que en el caso anterior, es-tos filtros son de alta capa de agua,de aproximadamente 2 m sobre ellecho de carbón, pero variable se-gún el caudal y el nivel de limpiezade los filtros.
Sistema de regulación de aguafiltrada
En los cinco filtros nuevos el sistemade funcionamiento es idéntico alque se usa en los filtros existentes yal que se emplea también en el casode los filtros de arena, es decir, to-dos funcionan a nivel constante.
Sistema de lavado
El sistema de lavado de los filtros decarbón de la segunda línea de trata-miento es exactamente igual al de laprimera línea existente y consiste, aligual que en el caso de los filtros dearena, en un lavado por aire seguidodel lavado por agua. Se realiza deforma secuencial cada dos días conun tiempo total de lavado por filtrode 30 minutos.
En este caso el aire de lavado lo pro-porcionan 3 (2+1R) soplantes de émbolos rotativos de 1.965 m3/h de caudal unitario instaladas pre-viamente. El caudal de aire es de 32 m3/m2/h por cada filtro.
Por otra parte, el agua utilizada parael lavado de filtros procede tambiénde los depósitos de agua tratada yes bombeada por medio de 2 (1+1R)bombas centrífugas verticales de2.100 m3/h de capacidad unitaria,que se unen a otros dos grupos mo-tobomba ya existentes.
Tal y como se ha descrito anterior-mente para el caso de los filtros dearena, aquí el agua también ascien-de a través del lecho de carbón y ali-via en el canal de recogida de aguasituado a lo largo del filtro. Desdeéste, el agua entra en la galería derecogida de agua de lavado situadoa los lados de los filtros. Esta galeríatiene 1,80 m de anchura y 1,50 m dealtura. Del canal sale una tubería queconecta con el sistema de desagüe.
Sistema de regeneración de carbón activo
El proceso de filtración por carbónactivo granular (CAG) requiere la re-generación periódica del material fil-trante, ya que, aunque se realicenlos lavados con aire y agua con la fre-cuencia requerida, el carbón pierde
installed to carry granular activated carbon(GAC) by truck from the filters to thestorage tanks (previously installed for thecarbon filters on Line 1) and from thesetanks to the closest regeneration furnace.
EDR PLANT
Once the water is filtered it is desalinated by means of electrodialysis reversal (EDR)technology. A total of nine modules, of a combined production capacity of 22,000 m3/day of treated water is installed.
EDR feed pumping station
The water filtered through the activatedcarbon filters is sent to a previously builtchannel that conveys it, by means of a flowcontrol valve, to a 6350 m3 storage tank. Thefeed pumps suction the water directly fromthis tank and pump the flow required tosupply the EDR modules through a newlybuilt manifold.
A total of twelve vertical submersible pumps(9+3 standby) of a service flow of 1030 m3/hat 65 wcm each have been installed toprovide the necessary pressure to pump thewater through the safety filters and toprovide a minimum pressure of 300 kPa toeach of the EDR modules installed.
Safety filters
Since the characteristics of the EDR processreduce the need for a pre-treatment and thetreatment employed in the previously-existingdrinking water treatment plant is sufficientto reach the required water quality, the onlyadditional pre-treatment facility installed isa safety filtering process based on eighteencartridge filters, two in each EDR module,with a 5 mm nominal selectivity.
Electrodialysis racks
As mentioned above, the design adoptedconsists of nine 32-line modules and twoconsecutive stages. Sixty-four electrodialysiscells, supplied as independent pre-fabricatedunits, are arranged in each module. Eachcell contains 576 membranes, composed
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su capacidad de absorción tras un de-terminado tiempo de utilización.
Por este motivo, es necesario disponerde instalaciones para el transporte deCAG desde los filtros hasta los depósi-tos de almacenamiento existentes (ins-talados previamente para los filtros decarbón de la 1ª línea) y de éstos, hastael horno de regeneración más próximomediante camiones. La instalación dis-puesta es idéntica a la existente, de lacual se aprovechan los silos de carbón,el depósito de agua y los equipos debombeo del tipo centrífuga horizontalde 80 m3/h de caudal a 10,5 mca.
Se han instalado varias líneas equipa-das con eyectores, unas para el trans-porte del carbón saturado desde los fil-tros hasta los silos de almacenamiento,y otras para transportar el carbón acti-vo a los filtros. Hasta el edificio de fil-tros esta última es la misma que la uti-lizada para el carbón saturado, peroposteriormente se bifurca y se inde-pendiza de ésta por un sistema de vál-vulas. Se ha previsto, además, una líneade agua potable (auxiliar) conectada alas líneas de aspiración de carbón conel objetivo de poder efectuar operacio-nes de limpieza en las líneas de carbón.
INSTALACIONES DE EDR
El agua previamente filtrada se sometea continuación a una desalinizaciónmediante tecnología de electrodiálisisreversible (EDR). En total se han insta-lado nueve módulos capaces de trataren conjunto hasta 222.000 m3/día deagua y con una recuperación de aguadel 90%. GE Water & Process Techno-logies ha sido la compañía encargadade la fabricación, suministro y puestaen marcha de estos módulos de EDR.Por su parte, Georg Fischer ha sido elproveedor seleccionado para el sumi-nistro de tuberías termoplásticos, ac-cesorios, válvulas manuales y automá-ticas que conforman estos equipos,además de suministrar varios sistemascompletos para diferentes zonas de laETAP, como el pretratamiento químicoo el transporte del agua de procesohasta las pilas.
La electrodiálisis es un proceso de se-paración electroquímico en donde losiones son transferidos a través demembranas de intercambio iónico porefecto de un campo de corriente conti-nua. El elemento básico de una pila deelectrodiálisis se conoce como par decélula y está formado por los siguienteselementos:
• Membrana de intercambio aniónico.• Espaciador del concentrado.
• Membrana de intercambio catiónico.• Espaciador del agua desmineralizada.
600 pares de células son ensambladasen horizontal y en paralelo en mediode dos electrodos formando así la pilade electrodiálisis. Dichos electrodospermiten la conexión eléctrica de lapila de membranas a la fuente de ten-sión de corriente continua y distribuyenla corriente sobre toda la superficie dela membrana.
El agua impulsada, cuyo caudal se re-gula mediante una válvula, entra en laspilas de EDR donde, debido a la dispo-sición interna de las membranas, secrean dos corrientes bien diferencia-dos: una corriente de diluido originadapor la fuga de iones, y otra de concen-trado o salmuera como resultado de laacumulación de iones en la corriente
de agua. La primera sale de las pilascomo agua desmineralizada y se envíahacia el colector general de agua pro-ducto, mientras que parte de la co-rriente de concentrado o salmuera esenviada hacia drenaje (denominándoserechazo) y el resto recirculada en un bu-cle cerrado hacia las pilas por mediode la bomba de recirculación de sal-muera.
En el proceso de electrodiálisis reversi-ble (EDR), la polaridad de los electro-dos se cambia periódicamente (de 2 a4 veces por hora), lo que genera unaautolimpieza continua, controlando deesta manera la formación de incrusta-ciones y la precipitación de partículasindeseadas.
Bombeo de alimentación a la EDR
El agua procedente de los filtros decarbón activo se envía al canal exis-tente que lo conduce, por medio deuna válvula de control de caudal, a un depósito de almacenamiento de6.350 m3. Las bombas de alimentaciónaspiran directamente de este depósi-to e impulsan el caudal necesariopara alimentar los módulos de EDR através de un nuevo colector.
Se han instalado un total de 12 bombasverticales sumergibles de Bombas Er-cole Marelli, en disposición 9+3R, conun caudal de servicio de 1.030 m3/h a 65mca cada una, que se encargan de darla presión suficiente para pasar la filtra-ción de seguridad y dar una presión mí-nima de 300 kPa a cada uno de los mó-dulos de EDR instalados. Estas bombasestán comandadas por variador de fre-cuencia para conseguir una regulaciónde presión y caudal, con el objeto deoptimizar el consumo energético.
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El fabricante Irua suministró algunas delas válvulas presentes en la planta:• Válvula de regulación de caudal
DN900 PN16.• Válvula tipo globo para regulación
del caudal accionada mediante ac-tuador eléctrico.
• 12 válvulas de retención de discoaxial DN500 PN10.
• Válvula de retención de disco axial deseguridad situada a la salida de cadauna de las bombas.
• 3 válvulas de retención de disco axialDN300 PN10.
• 3 vávulas de retención de disco axialDN200 PN10.
• 52 ventosas trifuncionales desde 1”hasta 4”.
• Válvulas para el venteo, aducción ypurga de aire en la conducción.
Todos los mecanismos internos de lasválvulas suministradas son de aceroinoxidable A316. El recubrimiento tan-to interior como exterior de las válvulases de 400 micras de espesor de epoxide altas prestaciones certificado paraagua potable. Algunas de las ventosasse han fabricado íntegramente en ace-ro inoxidable A316.
Filtración de seguridad
Teniendo en cuenta que las caracterís-ticas del proceso de EDR reducen lasnecesidades de pretratamiento y con-siderando que el tratamiento existenteen la ETAP es más que suficiente, elúnico pretratamiento adicional consis-te en una filtración de seguridad sobrecartuchos. Estos protegen a las pilas demembranas contra problemas de obs-trucción e incrustaciones.
La planta dispone de 18 filtros de cartu-chos, dos por cada módulo de EDR.Cada uno está equipado con 170 cartu-
chos de polipropileno bobinado comomaterial filtrante con una selectividadde 5 µm nominales. Estos filtros, mode-lo 170 FTI-5 AIAI 316 PN10 Tb/Be, sondel fabricante Fluytec. Están construi-dos en acero inoxidable de calidadAISI 316 y admiten un caudal unitariode 14.000 m3/día.
Bastidor de electrodiálisis
Tal y como se mencionaba anterior-mente, el diseño adoptado consiste en
nueve módulos de 32 líneas y dos eta-pas en serie. En cada uno de ellos sedisponen 64 pilas de electrodiálisis, su-ministradas como unidades indepen-dientes prefabricadas. Cada una de es-tas pilas incorpora 576 membranas, de45 cm de anchura y 100 cm de longitud.La composición de estas membranas esbásicamente resinas de intercambio ió-nico reforzadas con tejido, estables auna temperatura de 42 ºC y a un pH en-tre 1 y 10, con una resistencia mecánicade 7 kg/cm2. Los electrodos son de tita-nio recubiertos de platino.
La corriente de agua que no cumpla elvalor de conductividad de agua pro-ducto requerida pero que presente unaconductividad inferior al agua de ali-mentación, es enviada al depósito deaportación que, junto con el agua deelectrodos y una pequeña porción delagua bruta, se aporta nuevamente albucle de salmuera. Para ello se han ins-talado 12 (9+3R) bombas centrífugasde 80 m3/h de caudal nominal a 40mca, que permiten elevar en un 3% elrecobro global de la planta de EDR. Elresto de caudal que incumpla dichosvalores se envía automáticamente adrenaje.
Por otra parte se han instalado 18(9+9R) bombas de recirculación de sal-muera. Son bombas de tipo centrífugahorizontal con un caudal unitario de955 m3/h a 40 mca.
Limpieza química de las membranas
Con la finalidad de eliminar la suciedadque se acumula en las membranas esnecesario realizar una limpieza químicaperiódica. Esta limpieza consiste en ha-cer circular por el interior de las pilasdurante un tiempo más o menos pro-
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longado, determinadas solucionesquímicas:
• Solución de limpieza ácida (ácidoclorhídrico al 33%) para el controlde las incrustaciones. El HCl se al-macena en un depósito Plavisa de50.000 l y se dosifica en uno de losdepósitos de lavado a través de 2(1+1R) bombas centrífugas hori-zontales de 5 m3/h de caudal a 10mca, marca Tecnium, donde seprocede a su preparación.
• Solución de limpieza salina, para elcontrol de la materia orgánica de-positada sobre las membranas. Eneste caso los lavados salinos se re-alizan con NaCl, que se almacenaen un depósito Plavisa de 20.000 l
• Solución de limpieza clorada (hipo-clorito sódico) para el control de lacontaminación orgánica. El NaOClse almacena en 2 depósitos Plavisade 20.000 l de capacidad unitaria, yse dosifica en el depósito de lava-do por medio de 2 (1+1R) bombasde iguales características que lasbombas de trasvase de HCl.
Dado que el lavado químico de lasmembranas se realiza de forma in-dependiente por módulos, se hanincluido sistemas independientesde lavado a fin de realizar un lavadosecuencial, por módulo, con cual-quiera de las sustancias químicasconsideradas anteriormente. Estadisposición permite realizar lava-dos químicos independientes, encaso de ser necesario, con solucio-nes químicas diferentes al mismotiempo.
Por cada tres módulos se han insta-lado 2 (1+1R) bombas de lavado detipo centrífugo horizontal con uncaudal nominal de 980 m3/h a 40mca, que aspiran directamente deun colector conectado a los 3 depó-sitos de limpieza química y aisladode éste por medio de una válvula demariposa manual. Plavisa ha sido laencargada de suministrar estos 3 de-
pósitos verticales de base plana fa-bricados en PRFV y de 20 m3 de vo-lumen, que van equipados con elec-troagitadores.
Estas bombas impulsan el caudal ha-cia los módulos de EDR previo pasopor una etapa de filtración de segu-ridad. Los 6 filtros instalados, sumi-nistrados al igual que los anteriorespor Fluytec, van montados en para-lelo y tienen similares características.En este caso se trata del modelo170FTP-5 Fl Pn-6 Be, construidos enPRFV y equipados con 170 unidadesde 5 µm de filtración nominal. El cau-dal por cada filtro es de aproximada-mente 16.000 m3/día.
Una vez realizado el proceso de lava-do es necesario efectuar el cambiode los cartuchos filtrantes que se en-cuentran en el interior de los filtros.
Dosificaciones químicas
El sistema de EDR posee, como ca-racterística intrínseca, un alto por-centaje de recuperación de agua. Lainversión periódica y automática dela polaridad permite operar los siste-mas de EDR con salmueras altamen-te concentradas e incrustantes, con-trolando fácilmente la formación decompuestos insolubles.
Como consecuencia de la alta con-versión de trabajo en el EDR (90%para este proyecto), se genera unaelevada saturación de carbonato cál-cico que es necesario inhibir me-diante la adición de ácido clorhídri-co en el bucle de salmuera. Asímismo, también es preciso dosificarun antiincrustante que evite el preci-pitado de las sales cálcicas.
basically of ionic-exchange resins reinforcedwith woven fabric.
The water current that does not comply withthe required product-water conductivityvalue but has a conductivity lower than thatof the feed water, is sent to the water-supplytank that, along with the electrode waterand a small portion of raw water, is resentto the brine loop. To carry out this function,twelve (9+3 standby) centrifugal pumps of anominal flow of 80 m3/h at 40 wcm areinstalled. This system raises by 3% theoverall recovery of the EDR plant. Theremaining flow that does not comply withthe previously-mentioned values is sentautomatically to the drainage system. 18 (9+9R) brine-recirculation pumps of a flowof 955 m3/each at 40 wcm are also installed.
Membrane chemical cleaning
In order to eliminate the dirt thataccumulates in the membranes, these mustbe regularly submitted to a chemical cleaningprocess. The process consists of circulatingthe following solutions throughout the insideof the cells for a sustained period of time:
• Acid cleaning solution (33% hydrochloricacid) for antifouling
• Saline cleaning solution (NaCl) toeliminate organic matter deposited on themembranes
• Bleach solution (sodium hypochlorite) toeliminate organic contamination.
Two (1+1 standby) pumps of a 980 m3/h flowat 40 wcm have been installed for everythree modules to aspirate directly from amanifold connected to the three chemicalcleaning tanks and pump the solutions intothe EDR modules, after sending themthrough a safety filtering stage consisting ofsix cartridge filters similar to the onesmentioned earlier.
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SEPTIEMBRE 2008
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Ácido clorhídrico
La inyección de ácido clorhídrico se re-aliza con el objeto de aumentar el cau-dal de agua producida por las mem-branas y aumentar el rendimiento delsistema. Mediante la adición de ácidoclorhídrico se consigue, además, con-trolar el pH y con ello nuevamente elcaudal, ya que una disminución del pHprovoca un aumento del caudal produ-cido pero al mismo tiempo una pérdi-da de calidad de producto. Otra de lasfunciones de este reactivo es la de evi-tar la precipitación de los carbonatos yreducir así las incrustaciones en lasmembranas de electrodiálisis reversi-ble y en los electrodos.
La instalación de almacenamiento ydosificación de ácido clorhídrico secompone de 4 depósitos Plavisa de50.000 l de capacidad, similares al co-mentado anteriormente, y una banca-da de 2 (1+1R) bombas de trasvase detipo centrífuga horizontal de 180 m3/ha 10 mca, para el llenado de dichos de-pósitos de almacenamiento. La dosifi-cación se realiza por un lado mediante12 (9+3R) bombas dosificadoras parael control de las incrustaciones en elbucle de salmuera y otras 12 (9+3R)bombas dosificadoras para el controlde las incrustaciones en la zona deelectrodos.
Antiincrustante
Se dispone de dos depósitos de alma-cenamiento fabricados en PRFV, tam-bién marca Plavisa, de 10.000 l cadauno y equipados con electroagitador,para el almacenamiento del fluido an-tiincrustante. Las bombas de trasvasepara el llenado de los mismos son 2 (1+1R) bombas centrífugas horizonta-les de 10 m3/h de caudal a 10 mca.
La dosificación del inhibidor de incrus-taciones en el colector de salmuera derechazo se realiza por medio de 12 (9+3R) bombas dosificadoras.
La compañía Nalco recomendó paraeste caso el empleo del antiincrustantePermaTreat PC-1020T©. Para el controlde su dosificación se ha instalado el sis-tema 3D RO TRASAR@, un equipo queanaliza en continuo la concentraciónde antiincrustante en el agua, median-te la detección de la fluorescencia co-nocida emitida por el producto. Elequipo permite controlar las bombasdosificadoras a través de una señal de4-20mA, tiene salidas de alarma paradetectar la falta de antiincrustante y al-macena los datos medidos para suposterior descarga y análisis.
POST-TRATAMIENTO
Tras la fase de desalinización mediantetecnología EDR, el agua obtenida po-see un grado de mineralización muybajo que hace necesario llevar a caboun post-tratamiento que permita recu-perar el equilibrio calco-carbónico delagua producto. En la ETAP de Abreraeste post-tratamiento se basa en la re-mineralización mediante la inyecciónde CO2 y dosificación de hidróxido cál-cico (Ca(OH)2) al agua permeada antesde su entrada al depósito de agua tra-tada. De esta manera se garantiza elcumplimiento de la normativa de abas-tecimiento, RD 140/2003.
Remineralización mediantelechada de cal
El hidróxido cálcico es un sólido, por loque es necesario disolverlo antes deproceder a su dosificación. Para ello serealiza la preparación de una lechada,con una concentración inferior al 10-15% para evitar problemas de incrusta-ciones o taponamiento, y posterior-mente se dosifica a un sistema desaturación.
El Ca(OH)2 se encuentra almacenadoen forma de polvo en 2 silos cilíndrico-verticales de 82 m3 de capacidad uni-taria suministrados por Sodimate, yequipados con sistema de pesaje paracontrol de nivel, filtro de mangas condetector para arranque automático,interruptores de nivel máximo y míni-mo, y válvula sobrepresión. La extrac-ción y dosificación del hidróxido cálci-co se realiza mediante rompebóvedasdosificador Sodimate DDS400, com-
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puesto por turbina rompebóvedas,tolva descompresión, sinfín dosifi-cador, válvula de aislamiento y sinfíninyector. Las cubas de preparaciónde lechada, de 2,6 m3 en PP, estáncompletamente equipadas parapreparación de lechada en formaautomática, en función del consu-mo de cal en el proceso de remine-ralización. El bombeo está com-puesto por tres bombas centrifugascon sistema de lavado automático ycon líneas de salida a proceso con-figurables. Seguidamente se dosifi-ca a un depósito de 60 m3 suminis-trado por Plavisa, donde se preparauna lechada de cal al 7%.
La lechada preparada no se dosificadirectamente sobre el agua a tratarsino que se conduce previamente ados saturadores de cal cuya funciónes disolverla en un mayor volumende agua, preparando así un reactivode fácil dosificación y mezcla. Estossaturadores, suministrados por Cos-gaya, son de tipo “recirculación delodos” y admiten un caudal horariode 264 m3 cada uno. La lechada decal se distribuye en continuo me-diante 3 bombas (una para cada sa-turador más 1 en reserva) de 5 m3/hde caudal en la tubería de recircula-ción de lodos. La recirculación se re-aliza mediante un mezclador de hé-lice, colocado en la parte superiorde la tubería, a la que llega igual-mente el agua saturada, y donde seefectúa la mezcla agua+lechada decal+lodos de carbonatos. La extrac-ción de estos últimos se realiza nor-malmente por tuberías o de formaexcepcional mediante vaciados,mientras que el agua saturada en calse envía a un depósito cerrado de85 m3 desde donde se bombea a lascámaras de remineralización me-diante 4 (3+1R) bombas centrífugasde 90 m3/h cada una.
Dosificación de CO2
Una de las ventajas de emplear dió-xido de carbono es que se consigueuna mayor formación de bicarbona-tos para que el agua no sea corrosi-va ni incrustante. Y además, se tratade reactivo no corrosivo, que no re-quiere ninguna manipulación y nodeja residuos ni contaminación sali-na secundaria en el agua tratada.
En la planta, el CO2 se almacena enforma líquida en un depósito crio-génico de 60.000 l de capacidad, a20 ºC y 20 kg/cm2, totalmente equi-pado con todos los dispositivos decontrol de nivel, regulación de pre-sión y seguridad. Y tras una gasifica-ción mediante carbovapor, el CO2
vaporizado es dosificado en funcióndel caudal y del pH del agua pro-ducto.
En primer lugar, el CO2 se inyecta enla primera cámara de mezcla (cáma-ra de adición de CO2) a través deuna serie de difusores, facilitandoasí su mezcla con el efluente de laremineralización procedente de laEDR. El agua tratada llega a esta cá-mara a través de una tubería en laque se han instalado un caudalíme-tro electromagnético y una válvulade mariposa motorizada con el finde poder regular el agua producto aremineralizar.
A continuación, el agua con CO2 deesta primera cámara pasa a la si-guiente (cámara de adición de cal)donde se recibe el agua saturada decal procedente de los saturadores.La mezcla de ambas se produce fá-cilmente gracias al diseño en formade laberinto de esta cámara.
Finalmente, el agua remineralizadaabandona esta cámara y se conducepor tubería hasta el canal de aguatratada de la potabilizadora.
Dosing of Chemicals
As a consequence of the high energyconversion rate in the EDR (90% in thisproject), a high calcium carbonate saturationis generated that must be inhibited by addinghydrochloric acid into the brine loop.Antifouling must also be dosed in to preventthe precipitation of calcium salts.
Hydrochloric acid
Hydrochloric acid is added to increase theflow of the water produced by themembranes and increase the yield of thesystem. The addition of this acid alsoserves to control the pH and, with it, theflow again. Another of the functions of thisreactive agent is to prevent the precipitationof the carbonates and thereby reducefouling of the EDR membranes and theelectrodes.
The hydrochloric-acid storage and dosingplant comprises four 50,000 l tanks and aset of two transfer pumps of a flow of 180 m3/h at 10 wcm, to fill the tanks. Thedosing process is carried out by twelve (9+3 standby) dosing pumps for antifoulingin the brine loop and another twelve (9+3 standby) dosing pumps for antifoulingin the electrodes zone.
Antifouling
Two 10,000-l storage tanks equipped with anelectric agitator, to store the antifoulingliquid are installed. Two (1+2 standby)transfer pumps of a flow of 10 m3/h at 10wcm are installed to fill these tanks. Theantifouling is dosed into the reject-brinemanifold by means of twelve (9+3 standby)dosing pumps.
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La compañía Air Liquide suministró lainstalación de almacenamiento y do-sificación de CO2: depósito criogéni-co, gasificador eléctrico Carbovapor,cuadros de regulación y sistemas deinyección en línea de alta eficacia.Además, la empresa dispone de unainstalación para la regulación de pHen la ETAP debido a que la planta re-cibe agua bruta con un pH variable(en función de los caudales del ríoLlobregat y factores climatológicoscomo horas de luz, temperatura,etc.), que en ocasiones llega a ser li-geramente alcalino y que es necesa-rio corregir. Así, el agua recibe un tra-tamiento de coagulación - floculacióncon reactivos que alcanzan su máxi-ma eficacia en un estrecho margende pH. La precisión de 0,1 unidadesde pH que permite el dióxido de car-bono hace posible la utilización dereactivos específicos con una menordosificación.
BOMBEO DE LODOS Y SALMUERAS
Las nuevas infraestructuras mencio-nadas anteriormente se complemen-tan con una estación de bombeo delodos y salmuera.
Los primeros se destinan a la futurainstalación de tratamiento de fangosactualmente en construcción y quefue adjudicada el pasado año porATLL a una UTE compuesta por lasempresas Passavant España y Proi-nosa con un presupuesto de casi 5millones de euros. Las obras consis-ten básicamente en:
• Planta de tratamiento de los fangosprocedentes de purga de decanta-dores, con un caudal diario de 4.866m3/día y una carga de sólidos de
20.490 kg/día, constando básica-mente la línea de tratamiento de unespesado de fangos mediante es-pesadores de gravedad (2 unidadesde 25 m de diámetro), una deshi-dratación de fangos mediante cen-trífugas (tres unidades con caudalunitario de tratamiento de 50 m3/h)y del posterior almacenamiento defangos deshidratados. La totalidadde los equipos de deshidrataciónde fangos se ubicarán en un nuevoedificio industrial de fangos.
• Acondicionamiento de la actualbalsa de laminación para recep-ción de fangos de lavado de los fil-tros de arena (7.950 m3/día) y delos filtros de carbón (4.493 m3/día).
Respecto a la salmuera generada enel proceso de EDR, ésta se conducemediante un nuevo colector de sal-mueras hasta su conexión con el emi-sario submarino de la depuradora deaguas residuales del Baix Llobregat.
POST-TREATMENT
After the desalination treatment is completedthe water obtained is low in minerals. As aresult, a post-treatment, to re-establish thecalcium/carbon balance is required. In theAbrera drinking water treatment plant thispost-treatment is based on remineralisationby injecting CO2 and dosing calciumhydroxide [Ca(OH2)] into the permeatewater before it enters the treated-watertank. This guarantees compliance withwater supply standard RD 140/2003.
Remineralisation with lime milk
The first step in the process is thepreparation of a 7% lime solution which isused to dissolve the calcium hydroxide in apurpose-built tank. The resulting mixture isdosed into two lime saturators the functionof which is to dissolve it in a larger volumeof water in order to produce a reactiveagent that is easy to dose and mix in.Finally, the lime-saturated water is sent toan 85 m3 closed tank from where it ispumped to the remineralisation chambersby means of four (3+1 standby) centrifugalpumps of a 90 m3/h flow each.
CO2 Dosing
One of the advantages of employing carbondioxide is that it brings about a largerformation of bicarbonates which insuresthat the water is not corrosive orsusceptible to fouling. In addition, it is anon-corrosive reactive agent that does notrequire handling of any kind and does notleave residue or cause secondary salinecontamination of the treated water.
The CO2 , stored in liquid form in a 60,000-lcryogenic tank, is blown into a first mixingchamber by means of diffusers. The effluentfrom the above-mentioned remineralisationchambers is mixed with the CO2 in thischamber. Following this process, the watermixed with CO2 passes on to the nextchamber, where the lime water releasedfrom the saturators is collected. Themixture of both flows is made easy by thelabyrinth-type design of this chamber.
Lastly, the remineralised water leaves thischamber and is sent by pipeline to thetreated water canal in the drinking watertreatment plant.
SLUDGE AND BRINE PUMPS
The new infrastructure described previouslyis completed with a sludge and brine station.The sludge pumps will be employed in thesludge treatment plant currently underconstruction. The brine water generated inthe EDR process is evacuated by means of a new brine collector that connects with theBaix Llobregat underwater sea dischargeoutlet.
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