CONAQUA, spin-off de CEIT-IK4, mejora la eficiencia energética de la depuración en Palma de Mallorca

CONAQUA ha colaborado con EMAYA (Empresa Municipal d'Aigües i Clavegueram), empresa que se encarga de la gestión del ciclo integral del agua del municipio de Palma de Mallorca, en el proyecto denominado “Asistencia técnica para la redacción de proyectos de mejora de la eficiencia energética del sistema de depuración de aguas residuales de Palma”, empleando un estudio de simulación de las EDAR Palma 1 y Palma 2, destinadas a depurar las aguas residuales de Palma de Mallorca.

El proyecto se ha desarrollado aplicando un Simulador de Operación mediante la plataforma comercial de simulación WEST® en base al modelo ASM2d en la línea de aguas y a la librería Plant-Wide Model (PWM) de CEIT-Ik4 en parte de la línea de fangos (digestor anaerobio, unidad de deshidratación y recuperador de estruvita).  De esta manera, tras una exhaustiva calibración previa del actual modelo, en base a los datos experimentales recogidos, el simulador reproduce la operatividad conjunta de las dos plantas, realiza un diagnóstico inicial del funcionamiento con las mejoras introducidas y, finalmente, examina el funcionamiento de ambas plantas a partir de las condiciones operacionales, diseño y nuevos equipos incorporados, para su accionamiento como sistemas de control.

Actuaciones de mejora propuestas y beneficios obtenidos

La EDAR Palma 1 es una planta con una excelente relación DQOT/NT en el afluente y una gran capacidad para la eliminación de nitrógeno y materia orgánica. Así, se ha podido comprobar que el volumen de la zona aireada es superior a la óptima y que se podría trabajar con una mayor zona anóxica, menor concentración de oxígeno, o menor TRS, lo que hace que aumente el caudal de biogás, obteniendo un amonio prácticamente nulo a la salida; se confirma pos simulación esta hipótesis incluso para bajas temperaturas (13ºC). Como resultado de la exploración de escenarios de optimización de la zona aerobia  se comprueba la validez de operar la EDAR con una configuración DN convencional y con los 5 primeros reactores dela EDAR en modo anóxico, obteniendo excelentes resultados y minimizando costes de aireación.

De forma complementaria, se propone incorporar un control del nivel de oxígeno basado en la medida de nitrógeno amoniacal (N-NH4) en la zona de salida del tratamiento biológico, es decir gobernado por un lazo de control de N-NH4 superior, ya que permite una reducción adicional de los costes de aireación de hasta un 38%, así como automatizar la operación y garantizar la calidad del efluente deseada.

También, se ha podido reconfirmar la gran capacidad de depuración de la EDAR Palma 1 al comprobar que la planta es capaz de depurar el agua residual afluente correctamente con 2 de las 3 líneas de depuración.

Finalmente, también se ha podido confirmar la posibilidad de operar la planta bajo una configuración A2O para eliminar fósforo biológicamente, en cuyo caso se comprueba asimismo la conveniencia de incorporar un proceso de recuperación de estruvita para evitar el retorno a cabeza de planta de la alta concentración de N-NH4 y P-PO4 que se libera en la digestión anaerobia y como no, para obtener rendimiento económico al proceso de eliminación biológica de fósforo.

Respecto a la EDAR Palma 2, se comprobó que podría obtenerse un ahorro energético en el sistema de aireación aproximadamente del 50% sustituyendo el sistema actual de aireación de turbinas por un sistema de difusores de burbuja fina.

Por otro lado, se comprueba que para cumplir con los requerimientos de vertido optimizando las necesidades de oxígeno, sería válido reconvertir el tratamiento secundario actual de la EDAR Palma 2 en una configuración DN convencional, con unas obras relativamente sencillas.

Para maximizar el ahorro energético de la aireación en la nueva configuración DN propuesta, se comprueba que es recomendable trabajar al máximo de zona anóxica; ante episodios de variaciones de carga, lo cual es habitual, se comprueba la bondad de contar con una zona facultativa para tener flexibilidad entre los volúmenes anóxico y óxico.

Finalmente, se comprueba la bondad de incorporar, en la nueva configuración DN propuesta, un control de O2 basado en la medida de nitrógeno amoniacal (N-NH4) en la zona de salida del tratamiento biológico, es decir gobernado por un lazo de control de N-NH4 superior, con el fin de reducir los requerimientos de oxígeno de la zona aireada y, en definitiva, obtener un ahorro energético adicional; concretamente, por simulación se determina una reducción de los requerimientos de oxígeno del 12%, que a su vez se traduce en una reducción de consumo energético del 30% en el sistema de aireación, con respecto a un funcionamiento sin control de nitrógeno amoniacal.

Capacidad de las EDAR

La EDAR Palma 1, situada en el Camí de Son Olivé S/N en el término municipal de Palma de Mallorca, recibe para su tratamiento el agua residual procedente de la Playa de Palma, Sant Jordi, S’Aranjassa, Es Pillarí, el aeropuerto de Son Sant Joan y parte de las aguas generadas en la ciudad de Palma, con un caudal diario a depurar de entre 45.000 y 50.000 m3/día. Esta depuradora dispone de línea de aguas y línea de tratamiento de fangos recibiendo diariamente de la EDAR Palma 2 un caudal de entre 25.000 y 30.000 m3/día de agua residual y de entre 1.000 y 1.500 m3/día de fango con una concentración de entre el 1% y el 2% para su tratamiento.

La EDAR Palma 2, situada en el Camí Fondo, s/n, también llamado Camí de Son Fangos y Camino viejo de LLuchmajor, en el término municipal de Palma de Mallorca, recibe para su tratamiento las aguas residuales generadas también por la ciudad de Palma, comprendidas entre playa La Pineda y San Agustín, y los municipios de Marratxí, Bunyola y Esporles. La depuradora está proyectada para depurar entre 80.000 y 90.000 m3/día, si bien su caudal nominal de depuración varía entre 50.000 y 60.000 m3/día ya que se impulsan diariamente entre 25.000 y 30.000 m3/día de agua residual a la EDAR Palma 1.