Implantación del tratamiento de ozono en la potabilizadora de l\'Ampolla

La Estación de Tratamiento de Agua Potable (ETAP) situada en la provincia de Tarragona, concretamente en el municipio de  l’Ampolla forma parte del sistema de distribución de agua en alta de consumo humano del Consorci d’Aigües de Tarragona (CAT).
El CAT actualmente suministra a 62 Ayuntamientos y 26 Industrias de la Provincia de Tarragona (80% de la población) a través de una red ramificada de 405 km.

Con el propósito de seguir mejorando e invirtiendo en la calidad del agua que se ofrece a los consorciados, recientemente se ha sustituido el cloro por el ozono, tanto en la secuencia de pre como en el post tratamiento de potabilización del agua .

La entrada en servicio de la nueva instalación conlleva varias mejoras en: aspectos sanitarios y de calidad en el agua distribuida, el transporte de mercancía peligrosas por carretera (ADR), el almacenamiento de productos químicos (APQ), la prevención y seguridad laboral, y la económica del proceso de tratamiento.

Antecedentes y condicionantes del entorno

La ETAP tiene una capacidad de 4 m3/s, produciendo entre 70 y 80 Hm3 año. El agua cruda se capta en Camp-redó (Tortosa) y procede de los canales de riego de la izquierda y derecha del río Ebro. Éstos toman el agua del río en un punto del final de la cuenca (Bajo Ebro), de manera que el agua captada procede de la superficie de la cuenca de unos  80.000 km2. La ETAP se empezó a construir en1987 y entró en servicio en el año 1989. 

Durante estos 30 años se ha tenido que adaptar su línea de tratamiento, tanto al crecimiento de la demanda, como a las variaciones de la calidad del agua superficial y por supuesto también a la normativa. Por ejemplo, en origen ocupaba una superficie de 10 Ha y en la actualidad ocupa 25 Ha. Su línea de tratamiento en origen era una corrección de pH (cal y ácido sulfúrico), precloración, coagulación con sulfato de aluminio, floculación con poliacrilamidas, afino con carbón activo en polvo decantación lamelar, filtración sobre arena y postcloración final. 

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

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

Desde 2006, debido a la nueva normativa de sustancias para el tratamiento de aguas de consumo, el floculante utilizado es un PoliDAMAC en vez de Poliacrilamida. En ese año se implantó una corrección de pH con CO2 ya que se generaron pH’s superiores a 8 debido a los episodios de microalgas en el tramo final del río, la proliferación de macrofitos (algas superiores) en grandes masas que provocan un cambio en el equilibrio calco-carbónico del agua. 

Dos años más tarde, en el año 2008 se empezó a explotar una filtración sobre carbón activo granular y se desmanteló la dosificación de carbón activo en polvo en 2014.

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

La instalación de dióxido de cloro en el año 2010, ya necesitó una notable renovación (“retrofit”) de equipos y se empezó a plantear su sustitución por una instalación con tratamiento de ozono. Se hizo una primera exploración para renovar totalmente la instalación de dióxido de cloro, con un coste entre 0,5 y 1 M€.

El CAT encargó a CETAQUA (Agbar/UPC/CSIC) un proyecto denominado “Bases de diseño de la ETAP del s. XXI (ETAP21)” que se finalizó en 2013. En dicho informe, se detectó como prioritario la implantación de ozono en la cadena de tratamiento de la ETAP debido a los riesgos sanitarios identificados (microorganismos, emergentes orgánicos y subproductos de la cloración) e incrementar el efecto multibarrera en la cadena de tratamiento de la ETAP y conseguir globalmente minimizarlos.

Con el desmantelamiento de la instalación de cloro solo es necesario un plan de emergencia convencional como el de cualquier instalación industrial que utiliza reactivos químicos.

El departamento de proyectos y obras del CAT redactó un proyecto básico que permitía la implantación de ozono en dos fases, la fase de preozonización entre corrección de pH con desmantelamiento de la instalación de dióxido de cloro y la fase de postozonización, entre arena y carbón con el desmantelamiento del cloro y una nueva instalación para el almacenamiento y dosificación de hipoclorito sódico como desinfectante final.

Soluciones singulares

Las soluciones principales adoptadas para la generación de ozono:

1- Partir de oxígeno líquido: parque de oxígeno propiedad de gasista con telemetría propia. Alimentando de oxígeno en fase gas la preozonización y postozonización. Las instalaciones partiendo de aire son poco sostenibles y en nuestro entorno cercano existen fabricantes de oxígeno líquido. 
La refrigeración generación de ozono: generador de ozono refrigerado con “chiller” recirculando etilenglicol/agua desmineralizada al 20 %. El agua final de la ETAP presenta anomalías de cloruros, sulfatos y alta dureza, aparte de presentar temperatura superiores a 25 ºC cuando la temperatura de los generadores es de 20 ºC; y no se puede utilizar como fluido de intercambio calorífico. 

2- Contactor ozono/agua del tipo mezclador estático unido a cámara de contacto en la preozonización, se ha instalado un mezclador estático del tipo STATIFLO gas/liquido. Debido a la escasa disponibilidad de terrenos para implantar un contactor convencional de columna de burbujas con difusores porosos. La solución adoptada es novedosa en las ETAP’s.

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

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

Los equipos esenciales de generación de ozono son de WEDECO (XYLEM): 3 generadores de 6 kg O3/h y 3 generadores de 11 kg O3/h, quedando la capacidad global de dosificación de hasta 2 g O3/m3. Como ejemplo en la figura se presenta los resultados de rendimiento durante su puesta en marcha en los gráficos de los resultados de puesta en marcha.

La instalación se encuentra en estos momentos en fase de SET-UP a la línea principal de la ETAP actual.

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