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Optimización por Simulación de Estrategias de Operación para la EDAR de Galindo

30/07/2014

Optimización por Simulación de Estrategias de Operación para la EDAR de Galindo


AUTORES

de la Sota Zubillaga, Alejandro. CABB (Consorcio de Aguas Bilbao Bizkaia) 
Beltrán Calaff, Sergio. CEIT y Tecnun (Universidad of Navarra) 
Ayesa Iturrate, Eduardo. CEIT y Tecnun (Universidad of Navarra)


RESUMEN

Las plantas depuradoras de aguas residuales (EDAR) requieren un aporte significativo de energía. Se espera además que este consumo energético se incremente en los próximos años debido a la construcción de nuevas plantas y a la necesidad de remodelar las ya existentes para cumplir con nuevos estándares más restrictivos sobre la calidad del efluente vertido. A ello se suma el hecho de que el precio de la energía eléctrica es cada vez mayor. En este contexto ecológico y económico, mejorar la ecoeficiencia en la explotación de las plantas es hoy un reto ineludible. Con esta finalidad, se pueden llevar a cabo acciones dirigidas a optimizar la operación y control de la planta cuyos resultados cualitativos en la calidad del vertido final y en los costes de operación pueden ser conocidos a priori.

Sin embargo, toda oportunidad de optimización se desvanece si se desconocen los efectos en términos cuantitativos que pudieran ayudar en la toma de decisiones. Este hecho es especialmente importante en grandes EDAR, en las que la carga contaminante del vertido final tiene una gran relevancia en el medio receptor, y la energía consumida en los costes de explotación. Es necesario tener en cuenta que la optimización de una estación depuradora no es una tarea sencilla debido a que una planta es en realidad un conjunto heterogéneo de sistemas y procesos interrelacionados de gran complejidad y de tiempos de respuesta muy diferentes.

Con el fin de resolver esta problemática y optimizar la explotación de la EDAR de Galindo en coste energético y calidad del efluente, este texto presenta una herramienta de simulación dinámica especialmente diseñada para la planta, que permite explorar nuevas estrategias de operación y control de una manera precisa y cuantificable.

El simulador se basa en un modelo matemático dinámico y detallado que incluye los siguientes procesos y sistemas: el proceso biológico, que engloba las principales transformaciones de planta que describen la eliminación de carbono y nitrógeno en condiciones aerobias y anóxicas; el proceso de transferencia de oxígeno de la fase gaseosa (burbuja) a la fase líquida (licor mezcla); el sistema de distribución de aire, que incluye la pérdida de presión que se produce en tuberías, difusores, válvulas y elementos necesarios para transportar y distribuir el aire desde el equipo de compresión hasta los difusores; el sistema de compresión de aire, que está formado por el equipo de soplantes; el sistema de bombeo hidráulico de las recirculaciones y purga; el sistema de control e instrumentación de planta (sensores y analizadores); y, por último, el sistema tarifario actualmente vigente.

El modelo matemático es convenientemente calibrado y el agua residual de entrada caracterizada. La validación experimental posterior del modelo permite garantizar su utilidad para explorar con rigor una amplia variedad de escenarios de trabajo. De este modo, se presentan los resultados más relevantes de un estudio sistemático y exhaustivo de simulación que obtiene nuevas estrategias de operación y control que optimizan la EDAR de Galindo en cuanto a calidad del efluente vertido y eficiencia energética. Como resultado, un ahorro económico medio del 13.3 % (115 k€/año) ha sido estimado mediante la optimización de la operación y el control de la planta y sin costes adicionales significativos.

 

                             

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