Planta desalobradora de Hialeah. Florida, EEUU

La planta desalobradora de agua por ósmosis inversa de Hialeah situada en Florida fue adjudicada a GS Inima, y cuenta con una capacidad de producción de 10 millones de galones de agua potable al día. Desde su concepción se buscó un diseño innovador y sostenible que maximizara la calidad del agua producida, junto con la eficiencia energética y la flexibilidad para poder satisfacer las necesidades futuras de agua de la Ciudad.

La Ciudad de Hialeah (Florida, EE.UU.) y el Condado de Miami-Dade conocen bien la importancia que el agua potable, confiable y abundante ha jugado en su rica historia en las últimas décadas, y el papel crítico que continuará desempeñando en el crecimiento futuro de la región. En 2010, la Ciudad de Hialeah inició el proceso de licitación de una nueva planta desalobradora de agua por osmosis inversa para producir 10 millones de galones de agua potable al día (MGD) y así satisfacer estas necesidades. El procedimiento de licitación designado por Hialeah fue mediante un DBO, Diseño / Construcción / Operación, siendo GS Inima el adjudicatario principal de este Proyecto. Después de una fase de pilotaje y diseño, la construcción de planta se completó en octubre del 2014. Por lo que, la fase de operación y mantenimiento la realiza GS Inima desde mayo del 2015, con un contrato de 20 años de duración.

Desde un principio, se buscó un diseño innovador y sostenible que maximizara la calidad del agua producida, junto con la eficiencia energética y la flexibilidad para poder satisfacer las necesidades futuras de agua de la Ciudad; además, la innovación en la operación y mantenimiento del Proyecto provoca como resultado la eficiencia operativa y la durabilidad de los equipos.

El procedimiento de licitación designado por Hialeah fue mediante un DBO, Diseño / Construcción / Operación, siendo GS Inima el adjudicatario principal de este Proyecto.

Por ello, durante la fase de pilotaje y diseño, GS Inima estudió numerosas opciones y tecnologías de osmosis inversa, experimentando qué membranas funcionarían mejor en una variedad de escenarios actuales y futuros. Estos estudios previos han resultado fundamentales en el largo plazo, considerando que el agua salobre que se obtiene de los pozos para el proceso podría variar (como así lo ha hecho) a lo largo de los años de operación. Este programa piloto permitió al equipo incorporar elementos a lo largo del proceso de tratamiento que proporcionan la máxima operatividad, flexibilidad y confiabilidad a la Ciudad de Hialeah; a la vez que minimizan el consumo eléctrico y de productos químicos en el tratamiento de potabilización.

Durante la fase de pilotaje y diseño, GS Inima estudió numerosas opciones y tecnologías de osmosis inversa, experimentando qué membranas funcionarían mejor en una variedad de escenarios actuales y futuros.

Durante la fase de pilotaje y diseño, GS Inima estudió numerosas opciones y tecnologías de osmosis inversa, experimentando qué membranas funcionarían mejor en una variedad de escenarios actuales y futuros.

Detalles del proceso

La planta desalobradora de Hialeah toma el agua bruta mediante 10 pozos distribuidos en un área alrededor de la planta a una distancia que va desde 1 a 3 kilómetros. Los pozos de agua bruta tienen una profundidad de 340 metros, y toman el agua salobre del Acuífero Floridano. Este acuífero se sitúa en un estrato inferior al Acuífero Vizcaíno (de agua dulce), el cual es la fuente principal de agua (ya en el límite de explotación) donde se nutren las otras plantas potabilizadoras del condado.

Cada pozo de agua bruta tiene una capacidad de producción de 2 MGD. El agua salobre es bombeada desde los distintos pozos hasta la planta de tratamiento, donde se somete a un pretratamiento añadiendo ácido sulfúrico (para reducir el pH), anti-escalante y filtración con filtros de cartucho (5 micras).

A continuación, el agua bruta así pretratada se distribuye entre los cinco bastidores de osmosis inversa mediante un colector común. Los bastidores de OI son de dos etapas, con recuperadores de energía entre cada etapa, y con una capacidad de producción de 2.5 MGD cada uno. El proceso de OI tiene una tasa de recuperación del 80%. El agua permeada se somete a un postratamiento de mineralización a base de cal y dióxido de carbono, y aumento del pH con sosa caustica, seguido de una desgasificación para eliminar el anhídrido sulfhídrico presente en el agua bruta, y finalmente una desinfección con hipoclorito sódico.

El agua tratada se almacena en dos tanques de 5 millones de galones de capacidad cada uno, de los cuales, finalmente se bombea el agua potable a la red de distribución de la ciudad de Hialeah.

Por otro lado, el rechazo de la osmosis inversa (salmuera) se inyecta en dos pozos profundos (de 1.100 metros de profundidad) en un estrato geológico aislado del acuífero Floridano llamado el “Boulder Zone”.

Todos los estudios previos permitieron diseñar el tratamiento óptimo, empleando distintas membranas en cada etapa de la osmosis inversa, y anticipando que con el aumento de la salinidad del agua bruta habría que cambiar las membranas a otra configuración.

Calidad del agua bruta

Durante el programa piloto y estudios previos, ya se detectó que la salinidad/conductividad del agua bruta era ligeramente distinta en cada uno de los sondeos realizados. Los estudios hidrogeológicos realizados también detectaron que el acuífero Floridano estaba sufriendo una salinización muy lenta debido a la intrusión marina (la costa está a unos 25 km de la planta) y se anticipaba que la conductividad del agua bruta fuera a aumentar durante los 20 años de explotación de la planta. Por este motivo, durante la fase de pilotaje (2010) se comprobó que había un contenido medio de cloruros de 1.613 mg/l en el agua bruta (conductividad 5.375 µS/cm y TDS 3.411 mg/l) y, sin embargo, el parámetro de diseño de cloruros que se utilizó fue de 2.000 mg/l para el inicio de operaciones y de 2.500 mg/l después de 25 años.

Efectivamente, durante la operación de la planta piloto en 2010 la salinidad media del agua bruta (TDS) era de 3.411 mg/l, a finales de 2014 durante la fase de puesta en marcha de la planta, la salinidad había subido hasta 3.600 mg/l, y en la actualidad la media se sitúa en torno a 5.673 mg/l. Los estudios hidrogeológicos más recientes apuntan a que la salinidad continuará subiendo a un ritmo del 11% anual.

En la fase de diseño se pilotaron distintas marcas de membranas de OI (Dow Filmtec, Hydranautics y Toray), tanto de agua salobre como de agua de mar, así como distintas configuraciones y se estudiaron los consumos eléctricos, de químicos y la calidad del agua producto para optimizar la operación y cumplir con los estrictos parámetros de calidad del agua producto exigidos por el Cliente; principalmente la concentración de cloruros por debajo de 50 mg/l, salinidad (TDS) menor de 250 mg/l y conductividad por debajo de 850 µS/cm. También se modelizaron distintas hipótesis para estudiar el efecto del aumento de la salinidad del agua bruta en los consumos específicos y en la calidad del agua producto.

Otro de los parámetros fundamentales durante el diseño de la planta fue la premisa de poder ampliar la capacidad de producción de la planta sin interrumpir la producción.

Todos estos estudios previos permitieron diseñar el tratamiento óptimo, empleando distintas membranas en cada etapa de la osmosis inversa, y anticipando que después de unos años, con el aumento de la salinidad del agua bruta, habría que cambiar las membranas a otra configuración. El resultado del pilotaje determinó que se utilizase un modelo de membranas iguales de agua de mar (Dow LE) en ambas etapas inicialmente, y después de unos años, cuando la salinidad (TDS) aumentase por encima de 5.500 mg/l, cambiar a un modelo hibrido, con membranas de agua salobre (Dow BW) en la primera etapa y membranas de agua de mar (Dow LE) en la segunda.

Ampliaciones y mejoras continuas

Otro de los parámetros fundamentales durante el diseño de la planta fue la premisa de poder ampliar la capacidad de la planta en el futuro sin interrumpir la producción de la planta durante las obras de construcción de la ampliación

La capacidad inicial de la planta se diseñó para una producción de 10 MGD, con otros 2.5 MGD de reserva; es decir, 5 bastidores de osmosis inversa con una capacidad de producción cada uno de 2.5 MGD. En la planta ya se diseñaron y se han construido las tuberías y canalizaciones eléctricas necesarias para poder añadir otros tres bastidores de OI, más los equipos adicionales necesarios, y así ampliar la capacidad de producción de la planta hasta un máximo de 17.5 MGD; todo ello sin necesidad de interrumpir la producción de la Planta durante la instalación de los nuevos equipos.

Igualmente, todos los elementos en la línea de tratamiento tienen equipos redundantes de reserva, de manera que el fallo de cualquiera de ellos no paraliza la producción de la planta.

La planta de Hialeah es una instalación en la que su captación, a través de pozos profundos que toman el agua salobre del Acuífero Floridano, y su vertido, que se inyecta en dos pozos profundos de 1.100 metros de profundidad, la hacen diferente y con un diseño poco habitual en el sector.

Hialeah, una planta diferente y pionera en la región de Florida

La planta desalobradora de Hialeah es una planta en la que su captación, a través de pozos profundos que toman el agua salobre del Acuífero Floridano, y su vertido, que se inyecta en dos pozos profundos de 1.100 metros de profundidad, la hacen diferente y con un diseño poco habitual en el sector.

La planta de Hialeah es una instalación en la que su captación, a través de pozos profundos que toman el agua salobre del Acuífero Floridano, y su vertido, que se inyecta en dos pozos profundos de 1.100 metros de profundidad, la hacen diferente y con un diseño poco habitual en el sector.

Un diseño innovador y sostenible, derivado de un pilotaje previo, que, junto a unas buenas prácticas técnicas, medioambientales y de operación han permitido maximizar: la calidad del agua producida, la eficiencia energética y la flexibilidad para poder satisfacer las necesidades de la Ciudad de Hialeah a lo largo del tiempo.