Enlargement and Improvement of the Drinking ... - Valoriza Agua

AN EXCLUSIVE PLANT REPORT
Ampliación y mejora
de la ETAP de Abrera, Barcelona
Enlargement and Improvement
of the Drinking Water Treatment
Station in Abrera, Barcelona
SEPTIEMBRE 2008
©
©
©

Instalaciones de la ETAP de Abrera
7
5
4
6
3
2
1
1. Filtros de arena
2. Filtros de carbón
3. Estación de bombeo a EDR
4. Edificio EDR
5. Reactivos químicos
6. Saturadores de cal
7. Futura planta de fangos
8. Conexión al colector
de salmueras
8

©
Ampliación de las instalaciones y construcción
de la mayor instalación de EDR del mundo
para producir hasta 345.000 m3 Ampliación de las instalaciones y construcción
de la mayor instalación de EDR del mundo
para producir hasta 345.000 m /día de agua potable
3 /día de agua potable
Upgrade of existing facilities and construction
of the world’s largest Electrodialysis Reversal (EDR)
water treatment plant, to produce up to 345,000 m3 Upgrade of existing facilities and construction
of the world’s largest Electrodialysis Reversal (EDR)
water treatment plant, to produce up to 345,000 m
of drinking water per day
3
of drinking water per day
La Estación de Tratamiento de Aguas Potables del Llobregat,
situada en el término municipal de Abrera
(Barcelona) y en funcionamiento desde el año 1980,
constituye uno de los elementos básicos para el abastecimiento
de agua potable al área de Barcelona gracias a los
200.000 m 3 de agua potable que produce diariamente.
Desde hace unos años, la empresa pública Aigües Ter Llobregat
(ATLL), dependiente del Departamento de Medio
Ambiente y Vivienda de la Generalitat de Cataluña, ha realizado
importantes inversiones para mejorar los procesos de
tratamiento de esta ETAP y en consecuencia, la calidad del
agua tratada. Una de ellas la constituye el proyecto de ampliación
y mejora de la potabilizadora del Llobregat, que ha
supuesto una inversión aproximada de 75 millones de euros,
financiados en un 85% por el Fondo de Cohesión de la
Unión Europea.
Este proyecto incluye la ampliación de las etapas de filtración
de arena y filtración de carbón activo, y la construcción
de una instalación de desalinización basada en la tecnología
de electrodiálisis reversible (EDR) con capacidad
para tratar hasta 220.000 m 3 /día que, cuando esté completamente
operativa, será la más grande del mundo y cuatro
veces mayor que la más grande actualmente en funcionamiento.
Así, estas obras han permitido no sólo ampliar la capacidad
de tratamiento de la instalación, pasando de 3 m 3 /s a 4 m 3 /s
(345.000 m 3 /día) para poder dar servicio a una población de
más de dos millones de personas, sino también mejorar las
características químicas y organolépticas (olor, sabor) del
agua producida.
El proyecto y ejecución de las obras fue adjudicado por
ATLL a una UTE formada por las compañías Sacyr y Sadyt, y
las consultoras Tec 4 y Aquaplan realizan la asitencia técnica
a la Dirección de Obra.
SEPTIEMBRE 2008
With a daily production of 200,000 m 3 , the
Llobregat Drinking Water Treatment Station,
in the municipality of Abrera (Barcelona),
in operation since 1980, is one of the basic
sources of potable water to the metropolitan area
of Barcelona.
Over recent years, the public company Aíguës Ter
Llobregat (ATLL), pertaining to the Ministry of
Environment and Housing of the Government of
Catalonia has made significant investments to enhance
the treatment process in the Drinking Water Treatment
Plant in Abrera, to improve the quality of the water
obtained. One of the works undertaken consisted of
upgrading the Llobregat River water treatment plant.
This project required an outlay of € 75 million, 85% of
which was provided from the European Union
Cohesion Fund.
This project included enlarging the sand and activated
carbon filtration stages, and building a desalination
facility based on electrodialysis reversal (EDR)
technology of a treatment capacity of up to 220,000
m 3 /day. When fully operational, this facility will be the
largest in the world by nearly four times its
predecessors.
These works have not only served to increase the
capacity of the original water treatment plant, from
3 m 3 /s to 4 m 3 /s (345,000 m 3 /day) to provide drinking
water to a population of over two million people, but
also to improve the chemical characteristics, smell and
taste of the water produced.
The consortium formed by the companies Sacyr and
Sadyt was commissioned by ATLL to design and execute
the works. The companies Tec 4 and Aquaplan served as
the clerk of the works.

ETAP ABRERA
La ETAP de Abrera capta agua superficial
en el tramo inferior del río
Llobregat, caracterizado por una alta
potencialidad de formación de trihalometanos
(THMs) y altas concentraciones
de bromuro, de materia orgánica,
así como temperaturas muy
elevadas en los meses de verano.
Además, presenta una elevada contaminación
microbiológica y una elevada
concentración de amonio que
dificulta prescindir de las altas dosis
de cloro habitualmente aplicadas en
el tratamiento.
Por todos estos motivos y con la finalidad
de mejorar la calidad del
agua tratada, la empresa pública Aigües
Ter Llobregat (ATLL) inició el
proyecto denominado “Ampliación
y mejora del tratamiento de la potabilizadora
del Llobregat”. Las obras
han consistido en la ampliación de
las instalaciones existentes, como
los filtros de arena y filtros de carbón
activo, y la construcción de una planta
de desalinización mediante la tecnología
de electrodiálisis reversible
(EDR) con capacidad para producir
200.000 m 3 /día de agua producto
neto, a partir de 222.000 m 3 /día máximos
de agua de entrada a la EDR,
estableciéndose una recuperación
de agua del 90%.
DESCRIPCIÓN DE LAS
INSTALACIONES
Conexión de la planta
existente con las nuevas
infraestructuras
La conexión entre las instalaciones
existentes y las nuevas se hace a través
de una tubería de 2.200 mm de
diámetro colocada bajo el vial que
separa los filtros existentes de los
nuevos.
La instalación de la totalidad de los
colectores y conducciones de la
planta, proyectados en PRFV, se está
desarrollando con éxito con la colaboración
de Protesa, empresa especializa
en la manufacturación del poliéster
reforzado con fibra de vidrio.
El alcance de los servicios prestados
corresponde al siguiente:
• Estudio y diseño de cada uno de
los componentes de PRFV pertenecientes
al proyecto, en base a la
documentación gráfica y especificaciones
técnicas aportadas por el
contratista.
• Fabricación y montaje de todas las
líneas de PRFV.
SEPTIEMBRE 2008
©
• Montaje de válvulas y componentes
externos a las tuberías de PRFV.
• Atornillado de bridas.
• Asesoramiento técnico en el estudio
e instalación del sistema de soportación.
• Realización de pruebas hidráulicas.
Abarcando un abanico de diámetros
comprendidos entre DN 150 hasta
DN 1500 mm ubicados en: Colectores
principales de poliéster de la galería
de la planta EDR, módulos del
edificio de EDR y colectores de entrada
y salida de limpieza química a
EDR.
FILTROS DE ARENA
La línea de filtración existente consta
de 8 filtros de arena y se ha optado
por ampliarla con una segunda línea
de 4 filtros de características
similares a los existentes y situados
entre éstos y el edificio de proceso
de EDR. Esta nueva línea se ha diseñado
con la misma geometría que
los anteriores con el fin de poder satisfacer
las necesidades técnicas de
filtración, así como la estética global
de la planta.
El agua decantada procedente de
los ocho decantadores que posee la
ETAP de Abrera se conduce mediante
tubería hasta el canal de alimentación
de los filtros existentes, el cual
está conectado al canal de alimentación
de los filtros nuevos. Este canal
cuenta con un aliviadero que conecta
con los canales que recogen el
agua de lavado de filtros. En caso de
que los filtros se encuentren fuera de
servicio, el agua se evacua a través
de este sistema de canales.
PLANT DESCRIPTION
Connection of the existing plant
to the new infrastructure
The original plant is connected to the new
infrastructure by means of a 2,200-mm
pipeline installed below the road that
separates the previously existing filters
from the new ones.
SAND FILTERS
The original filtration line consists of eight
sand filters, to which a second line of four
filters of similar specifications has been
added. They are installed between the old
filters and the EDR process building. Each
filter has a 137.5 m 2 filtrating surface and is
composed of: filter bottom, filtration bed
comprising three layers of filtering material
(6-14 mm gravel base, 2-5 mm coarse sand
and 0.6-1.2 mm sand), water film and
filtered-water regulating system.
The filter cleaning system on the second
treatment line is identical to that of the first
and consists of air cleaning followed by
washing with water. The cleaning air is
supplied by the three (2+1 standby) blowers
installed in the original plant and the water
utilised for washing is pumped from an
1800 m 3 tank which is connected to the
33,500 m 3 treated-water tank by means of
four 1550 m 3 /h vertical centrifugal pumps.
CARBON FILTERS
A second line of five carbon filters, installed
between the existing filters (ten of the same
characteristics) and the EDR process
building has been installed. The filters are
housed in a building in which they are fully
covered and sealed off to isolate the water
from the ambient to prevent contact with
dust, paper, leaves, etc. and to prevent the
formation of algae on the filters, caused by
the effect of sunlight. With the installation
of these five new filters, the available
filtering surface is enlarged to 1511 m 2 .
The filtering bed consists of activated
carbon of a granule size of 3 to 2.5 mm and
a depth of 1.50 m. As in the case of the new
sand filters and the filters on the first line of
the original plant, they are air-cleaned and
then washed with water. The air is supplied
by three (2+1 standby) blowers each of a
flow of 1965 m 3 /h pertaining to the original
plant, while the water is supplied from the
treated water tanks and is pumped by
means of 2 (1+1 standby) vertical centrifugal
pumps of a flow of 2100 m 3 /h each.
The filtering material needs to be
regenerated periodically, since, although it
is cleaned with air and water at the
required frequency, the carbon loses its
absorption capacity over time. To carry out
the regeneration process, a system has been

ETAP ABRERA
La entrada de agua a los filtros se controla
mediante compuertas de accionamiento
motorizado marca CMO (una
por cada filtro).
Como se ha comentado anteriormente,
la nueva instalación de filtración se
compone de 4 unidades con una superficie
filtrante unitaria de 137,5 m 2 .
Por lo tanto, la superficie total disponible
para realizar el proceso de filtración
en la instalación es de aproximadamente
1.650 m 2 , con la que se puede
lograr una velocidad de filtración
(con 12 filtros en funcionamiento) de
8,75 m/h. Y sus elementos principales
son los siguientes: fondo del filtro, lecho
filtrante, lámina de agua y sistema
de regulación del agua filtrada.
Fondo del filtro
El fondo de los filtros está formado por
placas de un material plástico poroso
que se distribuyen sobre toda la superficie
del filtro y a través de las cuales se
recoge el agua filtrada. En estos falsos
fondos, el aire es distribuido de manera
homogénea por toda la superficie,
con el cual se distribuye uniformemente
a la totalidad de la superficie del lecho
de filtración y provoca, con el
agua, una eficaz eliminación de los sólidos
depositados durante la etapa de
filtración en el lecho filtrante. Esta acción
común de limpieza con aire y con
agua a contracorriente provoca un intenso
y enérgico lavado a través del lecho
del filtro que mejora su limpieza,
con lo que aumenta el tiempo entre
limpiezas.
Sobre los bloques se disponen unas
placas porosas que son las que realmente
ejercen como sustentación del
lecho. Estas placas están fabricadas en
PEAD resistente a las radiaciones UV y
a los diferentes productos químicos
que se adicionan.
Interiormente, los bloques están divididos
en 4 compartimentos y disponen de
un doble canal. El canal secundario es el
encargado de recoger el agua filtrada a
través de la placa porosa. Por otro lado,
el canal primario es el encargado de distribuir
el agua y el aire en el canal secundario
de forma homogénea durante las
operaciones de lavado de filtros.
Una vez filtrada, el agua se recoge en
los falsos fondos a través de los canales
secundarios y éstos la vierten a un canal
transversal situado a un lado del filtro.
Este canal tiene unas dimensiones
de 1.900 mm de ancho y 900 mm de altura
y funciona como colector de salida
del agua filtrada (y entrada del de limpieza),
así como entrada del colector
de aire de limpieza.
SEPTIEMBRE 2008
Lecho filtrante
El lecho filtrante está constituido por
tres capas de material filtrante con las
siguientes granulometrías:
• La primera, de grava soporte situada
sobre la placa del falso fondo, de 6 a
14 mm de granulometría y con una altura
de 150 mm.
• La segunda, de arena gruesa colocada
sobre la anterior, con una granulometría
de 2 a 5 mm, y con 100 mm de
altura.
• La tercera es el lecho filtrante propiamente
dicho, arena con una granulometría
de 0,6 a 1,20 mm y una altura
de 700 mm.
Lámina de agua
Los filtros empleados en la planta son
de alta capa de agua, con objeto que
no exista depresión en el lecho filtrante
y que por lo tanto no disminuya su
rendimiento ni la calidad del agua filtrada.
Sistema de regulación de agua filtrada
(Control de flujo)
Los cuatro filtros nuevos, al igual que
en los existentes, funcionan a nivel
constante, de manera que el flujo que
pasa a través de ellos se mantiene
constante por medio de una válvula de
control de flujo de salida. Un transmisor
de nivel situado en el canal de alimentación
a filtros es el encargado de
medir dicho caudal.
Cuando el medidor de nivel detecta
que es necesario abrir más las válvulas
de los filtros estando ya alguna
de ellas totalmente abierta, el filtro
entra en fase de limpieza de forma
automática.
Sistema de lavado
©
El sistema de lavado de los filtros de
arena nuevos es exactamente igual al
de los existentes y consiste en un lavado
por aire seguido del lavado por agua.
Como paso previo al ciclo de lavado, se
cierra la compuerta de entrada de agua
a filtrar y se deja que el nivel baje a su
cota mínima. Después se realiza el lavado
por aire y una vez terminado éste,
cuando la arena esté descompactada y
esponjosa, se realiza el lavado por agua.
El aire de lavado proviene de 3 (2+1R)
soplantes de pistones rotativos existentes
situadas en el edificio de lavado de
filtros y que tienen un caudal unitario
de 1.962 m 3 /h. La demanda de caudal
de aire es de 22 a 23 m 3 /m 2 /h de filtro.
El agua utilizada para el lavado de los filtros
proviene de los depósitos de agua
tratada. El depósito de agua de lavado,
con una capacidad útil de 1.800 m 3 y
que se utiliza para lavar los filtros de arena
y de carbón tanto de la línea existente
como de la nueva línea incluida en la
ampliación, está conectado con el depósito
de agua tratada de 33.500 m 3 .
El agua de lavado es alimentada por
un sistema existente de 4 bombas centrífugas
verticales, cada una de ellas
con una capacidad de 1.550 m 3 /h. Este
sistema sirve para el bombeo de agua
de lavado de los filtros de la 1ª línea y
los filtros de la 2ª línea, y está diseñado
para un caudal de lavado entre 18 y
27 m 3 /m 2 /h. El agua sube a través del
lecho de arena, aliviando en el canal
central de recogida de agua situado a
lo largo del filtro y de ahí entra en la
galería de recogida de agua de lavado.
Posteriormente, esta galería conecta
con el tubo del aliviadero del depósito
de la estación de bombeo.

ETAP ABRERA
FILTROS DE CARBÓN
La ampliación de los filtros de carbón
ha consistido en una segunda línea
de 5 filtros situados entre los
existentes (10 en total y de iguales
características) y el edificio de proceso
de EDR. Se encuentran ubicados
dentro de un edificio, totalmente cubiertos
y cerrados para aislar el agua
del ambiente exterior (polvo, papeles,
hojas, etc.) y también para evitar
la formación de algas en las paredes
de los filtros por el efecto de la luz
solar.
La entrada a cada filtro se controla,
al igual que los anteriores, con una
compuerta de accionamiento eléctrico
que da acceso a un canal que
recorre el filtro en sentido longitudinal,
con una anchura de 0,70 m.
Con la instalación de los 5 nuevos filtros
se ha ampliado la superficie filtrante
disponible hasta 1.511 m 2 . Teniendo
en cuenta dicha superficie y
un caudal de agua a filtrar de 4 m 3 /s,
en condiciones de funcionamiento
normal, la velocidad de filtración es
de 9,5 m/h. Los principales elementos
de los filtros son:
Fondo del filtro
El sistema seleccionado para el falso
fondo de los filtros de carbón activo
es el mismo que el de los filtros de
arena.
El agua filtrada se recoge en los canales
de que disponen los falsos fondos
y se conduce por una serie de
tuberías hasta llegar finalmente al
canal de agua filtrada existente que
alimenta los depósitos y el tratamiento
de EDR.
Lecho filtrante
El lecho filtrante es de carbón activo
con una granulometría de 3 a 2,5 mm
y una altura de 1,50 m.
SEPTIEMBRE 2008
©
Lámina de agua
Al igual que en el caso anterior, estos
filtros son de alta capa de agua,
de aproximadamente 2 m sobre el
lecho de carbón, pero variable según
el caudal y el nivel de limpieza
de los filtros.
Sistema de regulación de agua
filtrada
En los cinco filtros nuevos el sistema
de funcionamiento es idéntico al
que se usa en los filtros existentes y
al que se emplea también en el caso
de los filtros de arena, es decir, todos
funcionan a nivel constante.
Sistema de lavado
El sistema de lavado de los filtros de
carbón de la segunda línea de tratamiento
es exactamente igual al de la
primera línea existente y consiste, al
igual que en el caso de los filtros de
arena, en un lavado por aire seguido
del lavado por agua. Se realiza de
forma secuencial cada dos días con
un tiempo total de lavado por filtro
de 30 minutos.
En este caso el aire de lavado lo proporcionan
3 (2+1R) soplantes de
émbolos rotativos de 1.965 m 3 /h
de caudal unitario instaladas previamente.
El caudal de aire es de
32 m 3 /m 2 /h por cada filtro.
Por otra parte, el agua utilizada para
el lavado de filtros procede también
de los depósitos de agua tratada y
es bombeada por medio de 2 (1+1R)
bombas centrífugas verticales de
2.100 m 3 /h de capacidad unitaria,
que se unen a otros dos grupos motobomba
ya existentes.
Tal y como se ha descrito anteriormente
para el caso de los filtros de
arena, aquí el agua también asciende
a través del lecho de carbón y alivia
en el canal de recogida de agua
situado a lo largo del filtro. Desde
éste, el agua entra en la galería de
recogida de agua de lavado situado
a los lados de los filtros. Esta galería
tiene 1,80 m de anchura y 1,50 m de
altura. Del canal sale una tubería que
conecta con el sistema de desagüe.
Sistema de regeneración
de carbón activo
El proceso de filtración por carbón
activo granular (CAG) requiere la regeneración
periódica del material filtrante,
ya que, aunque se realicen
los lavados con aire y agua con la frecuencia
requerida, el carbón pierde
©
installed to carry granular activated carbon
(GAC) by truck from the filters to the
storage tanks (previously installed for the
carbon filters on Line 1) and from these
tanks to the closest regeneration furnace.
EDR PLANT
Once the water is filtered it is desalinated
by means of electrodialysis reversal (EDR)
technology. A total of nine modules,
of a combined production capacity of
22,000 m 3 /day of treated water is installed.
EDR feed pumping station
The water filtered through the activated
carbon filters is sent to a previously built
channel that conveys it, by means of a flow
control valve, to a 6350 m 3 storage tank. The
feed pumps suction the water directly from
this tank and pump the flow required to
supply the EDR modules through a newly
built manifold.
A total of twelve vertical submersible pumps
(9+3 standby) of a service flow of 1030 m 3 /h
at 65 wcm each have been installed to
provide the necessary pressure to pump the
water through the safety filters and to
provide a minimum pressure of 300 kPa to
each of the EDR modules installed.
Safety filters
Since the characteristics of the EDR process
reduce the need for a pre-treatment and the
treatment employed in the previously-existing
drinking water treatment plant is sufficient
to reach the required water quality, the only
additional pre-treatment facility installed is
a safety filtering process based on eighteen
cartridge filters, two in each EDR module,
with a 5 mm nominal selectivity.
Electrodialysis racks
As mentioned above, the design adopted
consists of nine 32-line modules and two
consecutive stages. Sixty-four electrodialysis
cells, supplied as independent pre-fabricated
units, are arranged in each module. Each
cell contains 576 membranes, composed

ETAP ABRERA
su capacidad de absorción tras un determinado
tiempo de utilización.
Por este motivo, es necesario disponer
de instalaciones para el transporte de
CAG desde los filtros hasta los depósitos
de almacenamiento existentes (instalados
previamente para los filtros de
carbón de la 1ª línea) y de éstos, hasta
el horno de regeneración más próximo
mediante camiones. La instalación dispuesta
es idéntica a la existente, de la
cual se aprovechan los silos de carbón,
el depósito de agua y los equipos de
bombeo del tipo centrífuga horizontal
de 80 m 3 /h de caudal a 10,5 mca.
Se han instalado varias líneas equipadas
con eyectores, unas para el transporte
del carbón saturado desde los filtros
hasta los silos de almacenamiento,
y otras para transportar el carbón activo
a los filtros. Hasta el edificio de filtros
esta última es la misma que la utilizada
para el carbón saturado, pero
posteriormente se bifurca y se independiza
de ésta por un sistema de válvulas.
Se ha previsto, además, una línea
de agua potable (auxiliar) conectada a
las líneas de aspiración de carbón con
el objetivo de poder efectuar operaciones
de limpieza en las líneas de carbón.
INSTALACIONES DE EDR
El agua previamente filtrada se somete
a continuación a una desalinización
mediante tecnología de electrodiálisis
reversible (EDR). En total se han instalado
nueve módulos capaces de tratar
en conjunto hasta 222.000 m 3 /día de
agua y con una recuperación de agua
del 90%. GE Water & Process Technologies
ha sido la compañía encargada
de la fabricación, suministro y puesta
en marcha de estos módulos de EDR.
Por su parte, Georg Fischer ha sido el
proveedor seleccionado para el suministro
de tuberías termoplásticos, accesorios,
válvulas manuales y automáticas
que conforman estos equipos,
además de suministrar varios sistemas
completos para diferentes zonas de la
ETAP, como el pretratamiento químico
o el transporte del agua de proceso
hasta las pilas.
La electrodiálisis es un proceso de separación
electroquímico en donde los
iones son transferidos a través de
membranas de intercambio iónico por
efecto de un campo de corriente continua.
El elemento básico de una pila de
electrodiálisis se conoce como par de
célula y está formado por los siguientes
elementos:
• Membrana de intercambio aniónico.
• Espaciador del concentrado.
SEPTIEMBRE 2008
• Membrana de intercambio catiónico.
• Espaciador del agua desmineralizada.
600 pares de células son ensambladas
en horizontal y en paralelo en medio
de dos electrodos formando así la pila
de electrodiálisis. Dichos electrodos
permiten la conexión eléctrica de la
pila de membranas a la fuente de tensión
de corriente continua y distribuyen
la corriente sobre toda la superficie de
la membrana.
El agua impulsada, cuyo caudal se regula
mediante una válvula, entra en las
pilas de EDR donde, debido a la disposición
interna de las membranas, se
crean dos corrientes bien diferenciados:
una corriente de diluido originada
por la fuga de iones, y otra de concentrado
o salmuera como resultado de la
acumulación de iones en la corriente
©
de agua. La primera sale de las pilas
como agua desmineralizada y se envía
hacia el colector general de agua producto,
mientras que parte de la corriente
de concentrado o salmuera es
enviada hacia drenaje (denominándose
rechazo) y el resto recirculada en un bucle
cerrado hacia las pilas por medio
de la bomba de recirculación de salmuera.
En el proceso de electrodiálisis reversible
(EDR), la polaridad de los electrodos
se cambia periódicamente (de 2 a
4 veces por hora), lo que genera una
autolimpieza continua, controlando de
esta manera la formación de incrustaciones
y la precipitación de partículas
indeseadas.
Bombeo de alimentación
a la EDR
El agua procedente de los filtros de
carbón activo se envía al canal existente
que lo conduce, por medio de
una válvula de control de caudal, a
un depósito de almacenamiento de
6.350 m 3 . Las bombas de alimentación
aspiran directamente de este depósito
e impulsan el caudal necesario
para alimentar los módulos de EDR a
través de un nuevo colector.
Se han instalado un total de 12 bombas
verticales sumergibles de Bombas Ercole
Marelli, en disposición 9+3R, con
un caudal de servicio de 1.030 m 3 /h a 65
mca cada una, que se encargan de dar
la presión suficiente para pasar la filtración
de seguridad y dar una presión mínima
de 300 kPa a cada uno de los módulos
de EDR instalados. Estas bombas
están comandadas por variador de frecuencia
para conseguir una regulación
de presión y caudal, con el objeto de
optimizar el consumo energético.
©

ETAP ABRERA
El fabricante Irua suministró algunas de
las válvulas presentes en la planta:
• Válvula de regulación de caudal
DN900 PN16.
• Válvula tipo globo para regulación
del caudal accionada mediante actuador
eléctrico.
• 12 válvulas de retención de disco
axial DN500 PN10.
• Válvula de retención de disco axial de
seguridad situada a la salida de cada
una de las bombas.
• 3 válvulas de retención de disco axial
DN300 PN10.
• 3 vávulas de retención de disco axial
DN200 PN10.
• 52 ventosas trifuncionales desde 1”
hasta 4”.
• Válvulas para el venteo, aducción y
purga de aire en la conducción.
Todos los mecanismos internos de las
válvulas suministradas son de acero
inoxidable A316. El recubrimiento tanto
interior como exterior de las válvulas
es de 400 micras de espesor de epoxi
de altas prestaciones certificado para
agua potable. Algunas de las ventosas
se han fabricado íntegramente en acero
inoxidable A316.
Filtración de seguridad
Teniendo en cuenta que las características
del proceso de EDR reducen las
necesidades de pretratamiento y considerando
que el tratamiento existente
en la ETAP es más que suficiente, el
único pretratamiento adicional consiste
en una filtración de seguridad sobre
cartuchos. Estos protegen a las pilas de
membranas contra problemas de obstrucción
e incrustaciones.
La planta dispone de 18 filtros de cartuchos,
dos por cada módulo de EDR.
Cada uno está equipado con 170 cartu-
©
SEPTIEMBRE 2008
©
chos de polipropileno bobinado como
material filtrante con una selectividad
de 5 µm nominales. Estos filtros, modelo
170 FTI-5 AIAI 316 PN10 Tb/Be, son
del fabricante Fluytec. Están construidos
en acero inoxidable de calidad
AISI 316 y admiten un caudal unitario
de 14.000 m 3 /día.
Bastidor de electrodiálisis
Tal y como se mencionaba anteriormente,
el diseño adoptado consiste en
nueve módulos de 32 líneas y dos etapas
en serie. En cada uno de ellos se
disponen 64 pilas de electrodiálisis, suministradas
como unidades independientes
prefabricadas. Cada una de estas
pilas incorpora 576 membranas, de
45 cm de anchura y 100 cm de longitud.
La composición de estas membranas es
básicamente resinas de intercambio iónico
reforzadas con tejido, estables a
una temperatura de 42 ºC y a un pH entre
1 y 10, con una resistencia mecánica
de 7 kg/cm 2 . Los electrodos son de titanio
recubiertos de platino.
La corriente de agua que no cumpla el
valor de conductividad de agua producto
requerida pero que presente una
conductividad inferior al agua de alimentación,
es enviada al depósito de
aportación que, junto con el agua de
electrodos y una pequeña porción del
agua bruta, se aporta nuevamente al
bucle de salmuera. Para ello se han instalado
12 (9+3R) bombas centrífugas
de 80 m 3 /h de caudal nominal a 40
mca, que permiten elevar en un 3% el
recobro global de la planta de EDR. El
resto de caudal que incumpla dichos
valores se envía automáticamente a
drenaje.
Por otra parte se han instalado 18
(9+9R) bombas de recirculación de salmuera.
Son bombas de tipo centrífuga
horizontal con un caudal unitario de
955 m 3 /h a 40 mca.
Limpieza química
de las membranas
Con la finalidad de eliminar la suciedad
que se acumula en las membranas es
necesario realizar una limpieza química
periódica. Esta limpieza consiste en hacer
circular por el interior de las pilas
durante un tiempo más o menos pro-
©

ETAP ABRERA
longado, determinadas soluciones
químicas:
• Solución de limpieza ácida (ácido
clorhídrico al 33%) para el control
de las incrustaciones. El HCl se almacena
en un depósito Plavisa de
50.000 l y se dosifica en uno de los
depósitos de lavado a través de 2
(1+1R) bombas centrífugas horizontales
de 5 m 3 /h de caudal a 10
mca, marca Tecnium, donde se
procede a su preparación.
• Solución de limpieza salina, para el
control de la materia orgánica depositada
sobre las membranas. En
este caso los lavados salinos se realizan
con NaCl, que se almacena
en un depósito Plavisa de 20.000 l
• Solución de limpieza clorada (hipoclorito
sódico) para el control de la
contaminación orgánica. El NaOCl
se almacena en 2 depósitos Plavisa
de 20.000 l de capacidad unitaria, y
se dosifica en el depósito de lavado
por medio de 2 (1+1R) bombas
de iguales características que las
bombas de trasvase de HCl.
Dado que el lavado químico de las
membranas se realiza de forma independiente
por módulos, se han
incluido sistemas independientes
de lavado a fin de realizar un lavado
secuencial, por módulo, con cualquiera
de las sustancias químicas
consideradas anteriormente. Esta
disposición permite realizar lavados
químicos independientes, en
caso de ser necesario, con soluciones
químicas diferentes al mismo
tiempo.
Por cada tres módulos se han instalado
2 (1+1R) bombas de lavado de
tipo centrífugo horizontal con un
caudal nominal de 980 m 3 /h a 40
mca, que aspiran directamente de
un colector conectado a los 3 depósitos
de limpieza química y aislado
de éste por medio de una válvula de
mariposa manual. Plavisa ha sido la
encargada de suministrar estos 3 de-
SEPTIEMBRE 2008
©
©
pósitos verticales de base plana fabricados
en PRFV y de 20 m 3 de volumen,
que van equipados con electroagitadores.
Estas bombas impulsan el caudal hacia
los módulos de EDR previo paso
por una etapa de filtración de seguridad.
Los 6 filtros instalados, suministrados
al igual que los anteriores
por Fluytec, van montados en paralelo
y tienen similares características.
En este caso se trata del modelo
170FTP-5 Fl Pn-6 Be, construidos en
PRFV y equipados con 170 unidades
de 5 µm de filtración nominal. El caudal
por cada filtro es de aproximadamente
16.000 m 3 /día.
Una vez realizado el proceso de lavado
es necesario efectuar el cambio
de los cartuchos filtrantes que se encuentran
en el interior de los filtros.
Dosificaciones químicas
El sistema de EDR posee, como característica
intrínseca, un alto porcentaje
de recuperación de agua. La
inversión periódica y automática de
la polaridad permite operar los sistemas
de EDR con salmueras altamente
concentradas e incrustantes, controlando
fácilmente la formación de
compuestos insolubles.
Como consecuencia de la alta conversión
de trabajo en el EDR (90%
para este proyecto), se genera una
elevada saturación de carbonato cálcico
que es necesario inhibir mediante
la adición de ácido clorhídrico
en el bucle de salmuera. Así
mismo, también es preciso dosificar
un antiincrustante que evite el precipitado
de las sales cálcicas.
basically of ionic-exchange resins reinforced
with woven fabric.
The water current that does not comply with
the required product-water conductivity
value but has a conductivity lower than that
of the feed water, is sent to the water-supply
tank that, along with the electrode water
and a small portion of raw water, is resent
to the brine loop. To carry out this function,
twelve (9+3 standby) centrifugal pumps of a
nominal flow of 80 m 3 /h at 40 wcm are
installed. This system raises by 3% the
overall recovery of the EDR plant. The
remaining flow that does not comply with
the previously-mentioned values is sent
automatically to the drainage system.
18 (9+9R) brine-recirculation pumps of a flow
of 955 m 3 /each at 40 wcm are also installed.
Membrane chemical cleaning
In order to eliminate the dirt that
accumulates in the membranes, these must
be regularly submitted to a chemical cleaning
process. The process consists of circulating
the following solutions throughout the inside
of the cells for a sustained period of time:
• Acid cleaning solution (33% hydrochloric
acid) for antifouling
• Saline cleaning solution (NaCl) to
eliminate organic matter deposited on the
membranes
• Bleach solution (sodium hypochlorite) to
eliminate organic contamination.
Two (1+1 standby) pumps of a 980 m 3 /h flow
at 40 wcm have been installed for every
three modules to aspirate directly from a
manifold connected to the three chemical
cleaning tanks and pump the solutions into
the EDR modules, after sending them
through a safety filtering stage consisting of
six cartridge filters similar to the ones
mentioned earlier.

ETAP ABRERA
Ácido clorhídrico
La inyección de ácido clorhídrico se realiza
con el objeto de aumentar el caudal
de agua producida por las membranas
y aumentar el rendimiento del
sistema. Mediante la adición de ácido
clorhídrico se consigue, además, controlar
el pH y con ello nuevamente el
caudal, ya que una disminución del pH
provoca un aumento del caudal producido
pero al mismo tiempo una pérdida
de calidad de producto. Otra de las
funciones de este reactivo es la de evitar
la precipitación de los carbonatos y
reducir así las incrustaciones en las
membranas de electrodiálisis reversible
y en los electrodos.
La instalación de almacenamiento y
dosificación de ácido clorhídrico se
compone de 4 depósitos Plavisa de
50.000 l de capacidad, similares al comentado
anteriormente, y una bancada
de 2 (1+1R) bombas de trasvase de
tipo centrífuga horizontal de 180 m 3 /h
a 10 mca, para el llenado de dichos depósitos
de almacenamiento. La dosificación
se realiza por un lado mediante
12 (9+3R) bombas dosificadoras para
el control de las incrustaciones en el
bucle de salmuera y otras 12 (9+3R)
bombas dosificadoras para el control
de las incrustaciones en la zona de
electrodos.
Antiincrustante
Se dispone de dos depósitos de almacenamiento
fabricados en PRFV, también
marca Plavisa, de 10.000 l cada
uno y equipados con electroagitador,
para el almacenamiento del fluido antiincrustante.
Las bombas de trasvase
para el llenado de los mismos son
2 (1+1R) bombas centrífugas horizontales
de 10 m 3 /h de caudal a 10 mca.
©
SEPTIEMBRE 2008
La dosificación del inhibidor de incrustaciones
en el colector de salmuera de
rechazo se realiza por medio de 12 (9
+3R) bombas dosificadoras.
La compañía Nalco recomendó para
este caso el empleo del antiincrustante
PermaTreat PC-1020T © . Para el control
de su dosificación se ha instalado el sistema
3D RO TRASAR@, un equipo que
analiza en continuo la concentración
de antiincrustante en el agua, mediante
la detección de la fluorescencia conocida
emitida por el producto. El
equipo permite controlar las bombas
dosificadoras a través de una señal de
4-20mA, tiene salidas de alarma para
detectar la falta de antiincrustante y almacena
los datos medidos para su
posterior descarga y análisis.
©
POST-TRATAMIENTO
Tras la fase de desalinización mediante
tecnología EDR, el agua obtenida posee
un grado de mineralización muy
bajo que hace necesario llevar a cabo
un post-tratamiento que permita recuperar
el equilibrio calco-carbónico del
agua producto. En la ETAP de Abrera
este post-tratamiento se basa en la remineralización
mediante la inyección
de CO 2 y dosificación de hidróxido cálcico
(Ca(OH) 2) al agua permeada antes
de su entrada al depósito de agua tratada.
De esta manera se garantiza el
cumplimiento de la normativa de abastecimiento,
RD 140/2003.
Remineralización mediante
lechada de cal
El hidróxido cálcico es un sólido, por lo
que es necesario disolverlo antes de
proceder a su dosificación. Para ello se
realiza la preparación de una lechada,
con una concentración inferior al 10-
15% para evitar problemas de incrustaciones
o taponamiento, y posteriormente
se dosifica a un sistema de
saturación.
El Ca(OH) 2 se encuentra almacenado
en forma de polvo en 2 silos cilíndricoverticales
de 82 m 3 de capacidad unitaria
suministrados por Sodimate, y
equipados con sistema de pesaje para
control de nivel, filtro de mangas con
detector para arranque automático,
interruptores de nivel máximo y mínimo,
y válvula sobrepresión. La extracción
y dosificación del hidróxido cálcico
se realiza mediante rompebóvedas
dosificador Sodimate DDS400, com-

ETAP ABRERA
puesto por turbina rompebóvedas,
tolva descompresión, sinfín dosificador,
válvula de aislamiento y sinfín
inyector. Las cubas de preparación
de lechada, de 2,6 m 3 en PP, están
completamente equipadas para
preparación de lechada en forma
automática, en función del consumo
de cal en el proceso de remineralización.
El bombeo está compuesto
por tres bombas centrifugas
con sistema de lavado automático y
con líneas de salida a proceso configurables.
Seguidamente se dosifica
a un depósito de 60 m 3 suministrado
por Plavisa, donde se prepara
una lechada de cal al 7%.
La lechada preparada no se dosifica
directamente sobre el agua a tratar
sino que se conduce previamente a
dos saturadores de cal cuya función
es disolverla en un mayor volumen
de agua, preparando así un reactivo
de fácil dosificación y mezcla. Estos
saturadores, suministrados por Cosgaya,
son de tipo “recirculación de
lodos” y admiten un caudal horario
de 264 m 3 cada uno. La lechada de
cal se distribuye en continuo mediante
3 bombas (una para cada saturador
más 1 en reserva) de 5 m 3 /h
de caudal en la tubería de recirculación
de lodos. La recirculación se realiza
mediante un mezclador de hélice,
colocado en la parte superior
de la tubería, a la que llega igualmente
el agua saturada, y donde se
efectúa la mezcla agua+lechada de
cal+lodos de carbonatos. La extracción
de estos últimos se realiza normalmente
por tuberías o de forma
excepcional mediante vaciados,
mientras que el agua saturada en cal
se envía a un depósito cerrado de
85 m 3 desde donde se bombea a las
cámaras de remineralización mediante
4 (3+1R) bombas centrífugas
de 90 m 3 /h cada una.
Dosificación de CO 2
Una de las ventajas de emplear dióxido
de carbono es que se consigue
una mayor formación de bicarbonatos
para que el agua no sea corrosiva
ni incrustante. Y además, se trata
de reactivo no corrosivo, que no requiere
ninguna manipulación y no
deja residuos ni contaminación salina
secundaria en el agua tratada.
En la planta, el CO 2 se almacena en
forma líquida en un depósito criogénico
de 60.000 l de capacidad, a
20 ºC y 20 kg/cm 2 , totalmente equipado
con todos los dispositivos de
control de nivel, regulación de presión
y seguridad. Y tras una gasificación
mediante carbovapor, el CO 2
SEPTIEMBRE 2008
©
vaporizado es dosificado en función
del caudal y del pH del agua producto.
En primer lugar, el CO 2 se inyecta en
la primera cámara de mezcla (cámara
de adición de CO 2) a través de
una serie de difusores, facilitando
así su mezcla con el efluente de la
remineralización procedente de la
EDR. El agua tratada llega a esta cámara
a través de una tubería en la
que se han instalado un caudalímetro
electromagnético y una válvula
de mariposa motorizada con el fin
de poder regular el agua producto a
remineralizar.
A continuación, el agua con CO 2 de
esta primera cámara pasa a la siguiente
(cámara de adición de cal)
donde se recibe el agua saturada de
cal procedente de los saturadores.
La mezcla de ambas se produce fácilmente
gracias al diseño en forma
de laberinto de esta cámara.
Finalmente, el agua remineralizada
abandona esta cámara y se conduce
por tubería hasta el canal de agua
tratada de la potabilizadora.
Dosing of Chemicals
As a consequence of the high energy
conversion rate in the EDR (90% in this
project), a high calcium carbonate saturation
is generated that must be inhibited by adding
hydrochloric acid into the brine loop.
Antifouling must also be dosed in to prevent
the precipitation of calcium salts.
Hydrochloric acid
Hydrochloric acid is added to increase the
flow of the water produced by the
membranes and increase the yield of the
system. The addition of this acid also
serves to control the pH and, with it, the
flow again. Another of the functions of this
reactive agent is to prevent the precipitation
of the carbonates and thereby reduce
fouling of the EDR membranes and the
electrodes.
The hydrochloric-acid storage and dosing
plant comprises four 50,000 l tanks and a
set of two transfer pumps of a flow of
180 m 3 /h at 10 wcm, to fill the tanks. The
dosing process is carried out by twelve
(9+3 standby) dosing pumps for antifouling
in the brine loop and another twelve
(9+3 standby) dosing pumps for antifouling
in the electrodes zone.
Antifouling
Two 10,000-l storage tanks equipped with an
electric agitator, to store the antifouling
liquid are installed. Two (1+2 standby)
transfer pumps of a flow of 10 m 3 /h at 10
wcm are installed to fill these tanks. The
antifouling is dosed into the reject-brine
manifold by means of twelve (9+3 standby)
dosing pumps.
©

ETAP ABRERA
La compañía Air Liquide suministró la
instalación de almacenamiento y dosificación
de CO 2: depósito criogénico,
gasificador eléctrico Carbovapor,
cuadros de regulación y sistemas de
inyección en línea de alta eficacia.
Además, la empresa dispone de una
instalación para la regulación de pH
en la ETAP debido a que la planta recibe
agua bruta con un pH variable
(en función de los caudales del río
Llobregat y factores climatológicos
como horas de luz, temperatura,
etc.), que en ocasiones llega a ser ligeramente
alcalino y que es necesario
corregir. Así, el agua recibe un tratamiento
de coagulación - floculación
con reactivos que alcanzan su máxima
eficacia en un estrecho margen
de pH. La precisión de 0,1 unidades
de pH que permite el dióxido de carbono
hace posible la utilización de
reactivos específicos con una menor
dosificación.
BOMBEO DE LODOS
Y SALMUERAS
Las nuevas infraestructuras mencionadas
anteriormente se complementan
con una estación de bombeo de
lodos y salmuera.
Los primeros se destinan a la futura
instalación de tratamiento de fangos
actualmente en construcción y que
fue adjudicada el pasado año por
ATLL a una UTE compuesta por las
empresas Passavant España y Proinosa
con un presupuesto de casi 5
millones de euros. Las obras consisten
básicamente en:
• Planta de tratamiento de los fangos
procedentes de purga de decantadores,
con un caudal diario de 4.866
m 3 /día y una carga de sólidos de
©
SEPTIEMBRE 2008
©
20.490 kg/día, constando básicamente
la línea de tratamiento de un
espesado de fangos mediante espesadores
de gravedad (2 unidades
de 25 m de diámetro), una deshidratación
de fangos mediante centrífugas
(tres unidades con caudal
unitario de tratamiento de 50 m 3 /h)
y del posterior almacenamiento de
fangos deshidratados. La totalidad
de los equipos de deshidratación
de fangos se ubicarán en un nuevo
edificio industrial de fangos.
• Acondicionamiento de la actual
balsa de laminación para recepción
de fangos de lavado de los filtros
de arena (7.950 m 3 /día) y de
los filtros de carbón (4.493 m 3 /día).
Respecto a la salmuera generada en
el proceso de EDR, ésta se conduce
mediante un nuevo colector de salmueras
hasta su conexión con el emisario
submarino de la depuradora de
aguas residuales del Baix Llobregat.
POST-TREATMENT
After the desalination treatment is completed
the water obtained is low in minerals. As a
result, a post-treatment, to re-establish the
calcium/carbon balance is required. In the
Abrera drinking water treatment plant this
post-treatment is based on remineralisation
by injecting CO 2 and dosing calcium
hydroxide [Ca(OH 2)] into the permeate
water before it enters the treated-water
tank. This guarantees compliance with
water supply standard RD 140/2003.
Remineralisation with lime milk
The first step in the process is the
preparation of a 7% lime solution which is
used to dissolve the calcium hydroxide in a
purpose-built tank. The resulting mixture is
dosed into two lime saturators the function
of which is to dissolve it in a larger volume
of water in order to produce a reactive
agent that is easy to dose and mix in.
Finally, the lime-saturated water is sent to
an 85 m 3 closed tank from where it is
pumped to the remineralisation chambers
by means of four (3+1 standby) centrifugal
pumps of a 90 m 3 /h flow each.
CO 2 Dosing
One of the advantages of employing carbon
dioxide is that it brings about a larger
formation of bicarbonates which insures
that the water is not corrosive or
susceptible to fouling. In addition, it is a
non-corrosive reactive agent that does not
require handling of any kind and does not
leave residue or cause secondary saline
contamination of the treated water.
The CO 2, stored in liquid form in a 60,000-l
cryogenic tank, is blown into a first mixing
chamber by means of diffusers. The effluent
from the above-mentioned remineralisation
chambers is mixed with the CO 2 in this
chamber. Following this process, the water
mixed with CO 2 passes on to the next
chamber, where the lime water released
from the saturators is collected. The
mixture of both flows is made easy by the
labyrinth-type design of this chamber.
Lastly, the remineralised water leaves this
chamber and is sent by pipeline to the
treated water canal in the drinking water
treatment plant.
SLUDGE AND BRINE PUMPS
The new infrastructure described previously
is completed with a sludge and brine station.
The sludge pumps will be employed in the
sludge treatment plant currently under
construction. The brine water generated in
the EDR process is evacuated by means of
a new brine collector that connects with the
Baix Llobregat underwater sea discharge
outlet.