Hace más de un siglo que se descubrieron las aguas subterráneas del acuífero profundo del delta del río Llobregat, en el término municipal del Prat de Llobregat. Este sistema hidrológico constituye el recurso básico del abastecimiento de agua potable del municipio. Siendo el único municipio del área metropolitana de Barcelona, de más de 60.000 habitantes, que tiene un sistema de abastecimiento de agua potable propio, mediante pozos de captación de carácter municipal y localizado dentro del mismo término municipal.
Para la gestión del servicio de abastecimiento de agua potable a la población, el Ayuntamiento del Prat de Llobregat creó en el año 1988 la empresa municipal Aigües del Prat, S.A. Aigües del Prat, S.A. es una sociedad privada municipal con capital 100% del Ayuntamiento del Prat de Llobregat. La constitución de la Sociedad fue aprobada por el Pleno del Ayuntamiento en sesión ordinaria del día 3 de noviembre de 1988. Aigües del Prat, S.A. comienza sus actividades el día 1 de mayo de 1989, trabajando bajo las directrices y orientación de la Junta General de Accionistas, formada por el propio Plenario del Ayuntamiento y de su Consejo de Administración.
Los resultados económicos de la empresa son fiscalizados por el Ayuntamiento que, una vez al año, se constituye en Junta General de Accionistas para conocer y, si es el caso, aprobar las cuentas y la gestión. El funcionamiento cotidiano de Aigües del Prat, S.A. es totalmente autónomo respecto de la administración municipal. Con tal de asegurar esta autonomía funcional, en el pleno de constitución de la sociedad, se aprobó el Reglamento del Servicio Municipal de Abastecimiento de Agua.
El abastecimiento al municipio se basa en la captación de agua procedente del acuífero profundo del delta del rio Llobregat, disponiendo además, de una conexión con la red pública metropolitana de distribución en "Alta" de Aigües Ter Llobregat (ATLL),
Actualmente, Aigües del Prat, S.A. tiene autorizada una capacidad de extracción del acuífero profundo de 5,00 Hm3/año y la conexión con la red pública metropolitana de distribución en "Alta" de ATLL garantiza un caudal de suministro de 2,68 Hm3/año. Por tanto, la capacidad máxima de distribución actual de Aigües del Prat, S.A. es de 7,68 Hm3/año.
Aigües del Prat, S.A. para la gestión del abastecimiento de agua potable al municipio, extrae el agua subterránea del acuífero profundo mediante 6 Pozos municipales de captación, dotados cada uno de ellos de los elementos necesarios para impulsar el agua captada hacia las dos Estaciones de Tratamiento de Agua Potable (ETAP's): ETAP Sagnier y ETAP Mas Blau, antes de la distribución domiciliaria del agua una vez potabilizada.
Esta producción propia es complementada en los momentos de consumos más elevados, con la aportación de las conexiones metropolitanas. Además, en la trama urbana existe un Depósito elevado regulador de presión que regula y mantiene la presión de distribución existente en la red de abastecimiento de agua potable en 3,5 Kg/cm2 en los puntos de conexión de los abonados.
Actualmente, el término municipal del Prat de Llobregat está sufriendo un importante proceso de transformación; fruto de esta transformación, aparecen nuevas zonas de urbanización de ámbito municipal y grandes infraestructuras de ámbito estatal, nacional y metropolitano a las que hay que suministrar agua potable.
Con tal de afrontar este importante proceso de transformación territorial y para dar solución a las nuevas demandas de agua potable, Aigües del Prat, S.A. redactó, un "Plan Director de Abastecimiento de agua potable en el municipio del Prat" que fue aprobado por la unanimidad del Plenario Municipal en sesión celebrada el 09 de febrero de 2005.
Los objetivos de este Plan son los siguientes:
- Disponer de agua potable suficiente para cubrir las futuras demandas como consecuencia de la transformación del territorio.
- Mejorar la cualidad mineral del agua potable distribuida.
- Aumentar la presión de distribución del agua.
- Hacer llegar el agua potable a todo el municipio.
- Racionalizar el uso del agua en función de su calidad.
- Actualizar, con nuevas tecnologías, la gestión de la demanda.
- Conseguir una gestión de la demanda lo más eficaz posible con tal de que el ahorro de agua comience por el abastecimiento y la distribución.
INTRODUCCIÓN
Como ya se ha indicado anteriormente, el municipio del Prat de Llobregat dispone de dos Estaciones de Tratamiento de Agua Potable (ETAP's) situadas en su entorno urbano, la ETAP "Sagnier" y la ETAP "Mas Blau", ambas de la misma factura y de funcionamiento prácticamente idéntico.
A continuación se realiza una descripción básica del funcionamiento de una de las Estaciones de Tratamiento de Agua Potable implantadas, con las principales etapas que componen el proceso, una vez que el agua bombeada desde los pozos llega a la misma.
SECUENCIA DE TRATAMIENTO
La secuencia de tratamiento del agua, una vez llega a la ETAP, es la siguiente:
- Llegada del agua cruda procedente de 3 Pozos de captación municipales hacia la sala de válvulas de distribución.
- Aireación del agua por medio de torres de Stripping para eliminar los componentes organoclorados volátiles.
- Almacenaje en los depósitos de bombeo a osmosis y estabilización del pH añadiendo CO2.
- Bombeo de alimentación al tratamiento de osmosis inversa.
- Pre tratamiento químico (coagulante).
- Filtración tricapa.
- Dosificación de dispersante/desincrustante.
- Micro filtración a 5 µm.
- Dosificación de reductor (en caso necesario).
- Bombeo de alta presión a las membranas de osmosis.
- Bastidores de osmosis inversa con recuperador de energía.
- Flushing y limpieza química (cuando sea necesario).
- Post tratamiento (ajuste de pH). Sólo se realiza en la Planta de Sagnier.
- Post cloración del agua antes de inyectarla en la red.
- Almacenamiento del agua en el depósito de agua producto.
- Bombeo del agua producto a la red general de distribución de agua potable.
DESCRIPCIÓN DEL TRATAMIENTO
A continuación realizaremos una descripción detallada de cada una de las etapas comentadas en la secuencia de tratamiento:
POZOS DE CAPTACIÓN
El abastecimiento potable en el municipio del Prat de Llobregat se basa en la captación de agua procedente del acuífero profundo del delta del rio Llobregat. Las características de los Pozos de captación construidos son las siguientes:
- La perforación del Pozo se hace mediante un sistema de "hinca" por percusión, hasta los 50m de profundidad, dependiendo de la zona. La totalidad de los 50m se efectúan con encamisado interior de DN-600 en chapa de acero de 8mm de grueso y los 20m superiores se dotan de un encamisado exterior de DN-700 del mismo tipo de chapa.
- En la parte más profunda del pozo, la camisa interior dispone de una estructura filtrante de 6 a 8m de longitud, compuesta por ranuras elípticas especiales.
El primer tratamiento que sufre el agua extraída se efectúa en el mismo Pozo y consiste en:
- Una primera filtración de seguridad, con filtro de tamiz de 80 micras, de lavado automático.
- Seguidamente se realiza una precloración con hipoclorito sódico para garantizar un mínimo de cloro en el trayecto del agua captada hacia la Estación de Tratamiento de Agua Potable (ETAP), dónde se efectúa el resto del tratamiento del agua.
Pozo de captación
LLEGADA DEL AGUA PROCEDENTE DE LOS POZOS
Cada ETAP recibe el agua procedente de tres Pozos de captación. Cada Pozo impulsa el agua hacia la ETAP por medio de una tubería exclusiva de unión entre Pozo y Planta. Las tres tuberías (una de cada Pozo) llegan a una sala dónde hay un sistema de válvulas que permite dirigir el agua de cada Pozo a la torre de aireación (Stripping) seleccionada.
Sala de válvulas de llegada
AIREACIÓN DEL AGUA POR STRIPPING
Las conducciones hacen subir el agua hacia la parte superior de la torre de Stripping, llegando a un distribuidor – difusor interior, cayendo por gravedad sobre una rejilla de anillos y por medio de un colector interior saliendo de la torre por la parte inferior. En el momento que el agua cae, actúan unos ventiladores (dos asociados a cada torre) que impulsan aire a contracorriente a través del relleno de anillos para producir la separación de los componentes organoclorados volátiles presentes en el agua.
Torre de Stripping
ALMACENAJE EN DEPÓSITO DE BOMBEO A OSMOSIS Y ESTABILIZACIÓN DEL PH
El agua que sale por la torre, se hace llegar a los depósitos de bombeo de agua a osmosis, dónde se le ajusta el pH desequilibrado debido al proceso de aireación, mediante inyección de CO2 al interior de estos depósitos.
Los depósitos están parcialmente soterrados y son de hormigón armado.
Depósito bombeo agua a osmosis
Tanque de CO2
BOMBEO DE ALIMENTACIÓN AL TRATAMIENTO DE OSMOSIS INVERSA
El tratamiento implantado lo componen dos líneas de osmosis, y para alimentarlas hay tres bombas instaladas que permiten bombear el agua a las dos líneas.
Cada línea de osmosis precisa del funcionamiento de una bomba del depósito de bombeo y la tercera bomba restante se utiliza para hacer limpiezas de los filtros tricapa en momentos puntuales.
SALA DE VÁLVULAS DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA A OSMOSIS
El agua que sale de las bombas es entregada a las líneas de osmosis por medio de una sala de válvulas que permite dirigir el agua desde cualquier bomba a cualquier línea de osmosis o a la limpieza de los filtros tricapa.
Hay una tubería de Ø 400mm en PE que lleva el agua a las dos líneas de osmosis, y otra tubería de Ø 250mm en PE que lleva el agua a la limpieza de los filtros.
Cada una de las tuberías dispone de un caudalímetro para medir el caudal que circula por las mismas y contabilizar tanto el caudal de agua sucia de alimentación de las líneas de osmosis como el que se utiliza para limpieza de filtros.
Caudalímetros de lectura de aportación de agua sucia a las líneas de osmosis y a limpieza filtros
PRETRACTAMIENTO QUÍMICO
Para evitar posibles problemas de colmatación en las membranas de osmosis y poder reducir el SDI (índice de incrustación) en la entrada de las membranas, se ha previsto una coagulación previa en la filtración tricapa.
La dosificación de coagulante se realiza por medio de una bomba dosificadora de membrana, magnética electrónica, que capta el reactivo de un depósito de PE de 300 litros, con interruptor de nivel de mínimo. Se ha previsto una bomba por cada línea y una de reserva.
Depósito y bombas de coagulante
FILTRO TRICAPA
Previo al sistema de osmosis inversa hay un pre tratamiento físico compuesto por una batería de cuatro filtros tricapa (dos filtros por cada línea de osmosis). El relleno de los filtros se compone de antracita, granate y arena, con el objeto de eliminar partículas en suspensión en el agua, evitando la colmatación prematura del sistema de micro filtración posterior.
La limpieza de este sistema de filtración se puede desencadenar tanto de manera automática en función de la suciedad del relleno a través del sistema de control general de la planta, como de manera manual por parte del operador.
Cada filtro está construido en acero al carbono protegido con recubrimiento de epóxido.
Toda el agua que se bombea desde el depósito de bombeo a la línea de osmosis pasa por los filtros. Una vez filtrada, una gran parte continúa el proceso de osmotización y una pequeña parte pasa por bypass directa al depósito de agua producto, para permitir la remineralización del agua producto final. Durante la limpieza de cada filtro el resto admite todo el caudal, de forma que no es necesario parar la producción.
Cada filtro dispone de un conjunto de válvulas que de manera automática realiza las tareas de limpieza.
Batería de filtros tricapa
Cuadro de válvulas de maniobra de un filtro tricapa
DOSIFICACIÓN DE DISPERSANTE/DESINCRUSTANTE
Esta dosificación tiene como objetivo eliminar los peligros de precipitación en las membranas de osmosis de sales minerales como CaCO3, CaSO4, SrSO4, BaSO4 y CaF, las cuales pueden producir colmatación de las mismas en detrimento de su buen funcionamiento y su vida útil.
La dosificación se realiza por medio de una bomba dosificadora de membrana, magnética electrónica, que capta el producto de un depósito de PE con interruptor de nivel mínimo. Se dispone de tres bombas (una por cada línea más una de reserva).
Desincrustante
MICROFILTRACIÓN
Con el objeto de eliminar las partículas pequeñas en suspensión que no se han retenido en los filtros tricapa, y con tal de proteger las membranas de osmosis, se realiza una filtración de 5 ¿m por medio de un filtro de cartuchos recambiables.
Manómetros situados en la entrada y salida del microfiltro permiten controlar el grafo de colmatación del mismo, y por tanto la frecuencia de sustitución de los filtros del cartucho.
Microfiltración
DOSIFICADOR DE REDUCTOR
En principio no se prevé necesaria la dosificación de agente reductor, pero aún así se han instalado los equipos necesarios.
Esta dosificación tendría lugar después de la filtración de 5¿m y sus principales misiones son las siguientes:
- Eliminar el cloro residual que puede aportar el agua sucia.
- Mantener un valor reductor del agua para mejor protección y duración de las membranas.
- Tener efecto bacteriostático, ya que reduce el oxígeno para evitar la presencia de bacterias aeróbicas.
- Disminuir el pH ajustando el índice de Langelier (LSI) hacia valores menos incrustantes.
La dosificación de reductor se realiza por medio de una bomba dosificadora de membrana, magnética electrónica, que capta el reactivo de un depósito de PE con interruptor de nivel mínimo. Se dispone de dos bombas (una por cada línea).
BOMBEO DE ALTA PRESIÓN
El agua es impulsada a las membranas de osmosis inversa por medio de un grupo electrobomba de alta presión regulado por variador de frecuencia, con tal de optimizar el rendimiento y ajustar al máximo los consumos eléctricos.
Bomba d'alta pressió
BASTIDORES DE OSMOSIS INVERSA CON RECUPERADOR DE ENERGÍA
Cada línea dispone de un bastidor de osmosis dónde se encuentran instaladas, dentro de cajas de presión, las membranas de osmosis. Las membranas se disponen en dos etapas de producción.
Debido a la salinidad del agua de entrada al bastidor de osmosis, es necesario equilibrar la producción de agua osmotizada entre las dos etapas para no sobrecargar la primera.
Para evitar esto se ha instalado un sistema de recuperación de energía (turbocharger) que trabaja aprovechando la energía hidráulica procedente del agua de desecho de la primera etapa.
Se trata de un sistema que se auto regula, ya que a más salinidad del agua de entrada, más presión se requiere en la bomba de alta presión y consecuentemente más presión hidráulica residual le llega al recuperador de energía, para inyectar en la segunda etapa.
La utilización del recuperador de energía reduce sustancialmente la potencia consumida en la instalación, ya que recupera parte de la energía que ha de suministrar la bomba de alta presión y equilibra las producciones de agua osmotizada en las dos etapas de tratamiento.
Caja de presión con membrana incorporada
Bastidor de osmosis con las dos etapas de producción
Recuperador de energía
FLUSHING Y LIMPIEZA QUÍMICA
Cada línea de tratamiento lleva incorporada al bastidor un sistema combinado de Flushing y limpieza química. Estas dos operaciones permiten evitar precipitaciones químicas y físicas sobre la superficie activa de las membranas de osmosis durante las paradas de los equipos y restituir los parámetros de funcionamiento como caudal y calidad del agua osmotizada, debido al progresivo taponamiento de las membranas con el tiempo.
En el momento de parada de la Planta, el sistema de limpieza se pone en marcha y realiza una limpieza con agua limpia desde la microfiltración hasta las membranas de osmosis. Los equipos principales de este sistema son:
- Depósito de almacenamiento de agua tratada por el Flushing y preparación de productos para limpieza química.
- Grupo electrobomba para realizar la limpieza.
- Equipo de microfiltración de 25 µm.
- Sistema de tuberías para unión de los diferentes elementos.
Depósito de Flushing y limpieza química
Bombas de Flushing y limpieza química
POST TRATAMIENTO
La secuencia de post tratamiento es la siguiente: Mezcla de agua sucia y agua osmotizada: el caudal de bypass de agua sucia previamente filtrada se mezcla en línea con el caudal de salida de los equipos de osmosis inversa.
Esta mezcla se realiza de forma automática con tal de que el contenido en cloruros no sea superior en ningún caso al que exige la legislación vigente (RD 140/2003). En caso necesario, para adecuar el pH del agua de llegada al depósito de almacenaje de agua producto, se puede dosificar sosa para tener el valor LSI que indica el RD 140/2003, manteniendo el contenido en sodio por debajo del valor límite.
La dosificación se efectuaría en la tubería de salida de osmosis hacia el depósito de almacenaje. Esta dosificación se realiza por medio de bomba dosificadora de membrana, magnética electrónica, que capta el producto de un depósito de PE con interruptor de nivel de mínimo.
Se ha previsto una bomba dosificadora en funcionamiento y otra de reserva.
DEPÓSITO DE AGUA PRODUCTO
El agua producto resultante de la mezcla de agua filtrada y agua osmotizada, una vez ajustado el pH, se almacena en el depósito de agua producto.
Este depósito está dividido en dos cámaras independientes de forma que se puedan realizar operaciones de mantenimiento sin necesidad de parar la planta.
La capacidad útil de cada cámara es de 1000 m3 con capacidad total del depósito de 2000 m3. Este depósito tiene un sistema de desagüe para facilitar las operaciones de limpieza y mantenimiento.
Tuberías de entrada de agua a cada una de las cámaras del depósito de agua producto.
Vista exterior del depósito
POST CLORACIÓN
Dentro del depósito se realiza la post cloración de ajuste necesaria para garantizar la desinfección del agua producto.
Esta cloración se controla por medio de un analizador de cloro en continuo.
BOMBEO DE AGUA PRODUCTO A LA RED GENERAL DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE
Una vez almacenada, el agua se bombea a la red de distribución de agua potable por medio de un grupo de bombeo formado por cuatro bombas (tres en servicio más una de reserva) con capacidad cada una para bombear 125 m3/h a 4,2 bares de presión en una primera fase y 5,8 bares en una segunda fase, debido al incremento de la presión de distribución previsto en la red en los próximos años.
La instalación de los cuatro grupos de bombeo se realiza en paralelo con las cuatro aspiraciones conectadas por medio de un colector general.
Las impulsiones también se conectan por medio de un colector general que inyecta a la red de distribución. En este colector hay instalado un caudalímetro para controlar el caudal de salida de agua a la red.
La forma de funcionamiento habitual es con uno, dos o tres grupos en funcionamiento según la demanda en cada momento.
Cada grupo motobomba dispone de un variador de frecuencia para ajustar al máximo el caudal de salida a la demanda de agua de la red.
Bombeo de agua producto a la red de distribución
SISTEMAS CONTROL INSTALADOS EN LOS BASTIDORES DE OSMOSIS
En cada bastidor se ha implantado un cuadro con las lecturas de la instrumentación instalada (Conductividad, Caudal, Temperatura, Redox, Presiones, etc…).
También se han instalado diferentes puntos de toma de muestras y un cuadro donde hay una toma de muestras para cada caja de membranas. Estos puntos de muestreo permiten analizar todo el proceso que sigue el agua para acotar cualquier problema de funcionamiento o calidad que se pueda producir en una línea de osmosis.
SISTEMA DE CONTROL GENERAL
Hay un sistema de control general de la Planta que actúa en el entorno local y que además está comunicado con el sistema central de gestión de Aigües del Prat, S.A. para que en todo momento se pueda realizar la gestión de la Planta y controlar los principales parámetros.
CUADROS DE POTENCIA Y CONTROL
Dentro de la Planta de tratamiento se dispone de una subestación de media tensión exclusiva para el suministro eléctrico. Cuenta con transformadores a baja tensión y suministra corriente eléctrica a los cuadros generales de potencia y control.
Todos los cuadros de potencia y control son comunes a las dos líneas de producción y se encuentran en una sala interior, dentro del edificio de osmosis donde están ubicados los bastidores.
Esta sala está climatizada para evitar posibles calentamientos en los cuadros.
Estación transformadora de media tensión