Acción 1
DESARROLLO DE PROTOTIPO PARA AUMENTAR LA PRODUCCCIÓN DE AGUA DE RIEGO, REDUCCIÓN DEL RECHAZO Y SU POSTERIOR CONCENTRACIÓN
Entre los objetivos del proyecto relacionados con la Acción 1. DESARROLLO DE PROTOTIPO PARA AUMENTAR LA PRODUCCCIÓN DE AGUA DE RIEGO, REDUCCIÓN DEL RECHAZO Y SU POSTERIOR CONCENTRACIÓN figuraban los siguientes:
- Incremento del aprovechamiento del agua procedente de los pozos del Campo de Cartagena partiendo del rechazo generado por las actuales plantas de ósmosis inversa en el Campo de Cartagena (este rechazo oscila en torno al 25% del agua de pozo). Es decir, las plantas actuales aprovechan sobre un 75% del agua del pozo y rechazan (salmuera) en torno al 25%. Se trataría de elevar este aprovechamiento del 75% al 90 o 95% aplicando una segunda ósmosis a las salmueras del primer proceso.
- Reducir el rechazo obtenido de la desalobración de aguas para riego en un 20 o 25% a tan solo un 5-10% del total del volumen de agua desalobrada.
- Obtención de aguas aptas para riego con conductividades inferiores a 300 µS/cm, libres de patógenos.
Los datos de monitoreo del prototipo instalado por INSAL son muy positivos e indican el cumplimiento de los objetivos. El aprovechamiento medio de la salmuera de primera ósmosis (el 25% de agua de pozo que no es útil para riego) ha rondado hasta febrero de 2019 el 62,5%; es decir de cada 25 m3 de salmuera de primera ósmosis recupera para el riego como agua dulce 15,6 m3. Por tanto, de cada 100 m3 de agua de pozo ya se aprovecharían 90,6 m3. A partir de esa fecha determinadas modificaciones del prototipo han aumentado el rendimiento hasta alrededor del 70%, lo que supone un aprovechamiento total del agua de pozo de un 92,5%.
Evidentemente, la consecución de este objetivo lleva a la consecución de la reducción de los volúmenes de rechazo o salmuera producidos con las desalobradoras tradicionales de una sola ósmosis, ya que se pasa de una producción de salmuera de unos 25 m3 por cada 100 m3 de agua de pozo tratada a tan solo unos 8 m3. Esta disminución del rechazo lleva aparejada una concentración de las salmueras que pasan de una conductividad de entre 17-18 ds/m a 38-40 ds/m. Sin embargo, el agua dulce obtenida para riego tras la segunda ósmosis sigue manteniendo una muy baja conductividad eléctrica y por tanto muy alta calidad para el riego (en torno a los 250 µS/cm)
Acción 2
UTILIZACIÓN DE BIORREACTORES CON MADERA PARA DESNITRIFICACIÓN DE SALMUERAS EN EL CAMPO DE CARTAGENA
Conclusiones
Después de más de dos años desde la puesta en marcha del ensayo de desnitrificación de salmueras en biorreactores con astillas de cítricos se puede concluir que estos son un sistema muy eficaz para la eliminación de nitratos de las salmueras procedentes de la desalobración de agua de pozo.
A pesar de que con el paso del tiempo las astillas han liberado cada vez menos carbono soluble, este carbono es suficiente para alcanzar elevadas tasas de desnitrificación (superiores al 90%) si las temperaturas permiten una buena actividad de los microorganismos. No obstante los resultados del tercer invierno han mostrado una bajada importante en la eficiencia al coincidir las bajas temperaturas con una madera cada vez más agotada. Sería muy interesante en el futuro estudiar otras fuentes de carbono más lábil para realimentar biorreactores en épocas frías cuando sus astillas tienen más de dos años.
Al coincidir la mayor tasa de desnitrificación con las épocas más cálidas, que favorecen la actividad de los microorganismos, se podría temer que la cantidad de carbono orgánico disuelto liberado por los microorganismos tras 24 horas de tiempo de retención de las salmueras en las astillas fuera tan alto que implicara valores de DQO superiores a los 150 mg/L. Sin embargo, se han obtenido en los dos periodos estivales estudiados tasas de desnitrificación superiores al 90% sin que la DQO supere los 120 mg/L (primer verano) o incluso los 80 mg/L (segundo verano).
Las salmueras obtenidas de doble ósmosis (con unos 500 mg/L de nitratos y una conductividad eléctrica de unos 40 ds/m) se pueden desnitrificar parcialmente con este sistema, aunque el tiempo de retención hidráulica necesario es mayor. Es necesario seguir investigando con este tipo de salmueras tan concentradas para tratar de bajar los tiempos de retención a 24 horas sin perder eficiencia.
Transferencia tecnológica.
A raíz de la presentación de estos resultados en la Jornada internacional sobre desnitrificación organizada por la UPCT en diciembre de 2019, la Consejería de Agua, Agricultura, Ganadería, Pesca y Medio Ambiente tomo la decisión de llevar a cabo un proyecto constructivo de 15 biorreactores con astillas de madera con unos 30.000 m3 de capacidad en total, basados en la información obtenida en gran parte por este proyecto.
Acción 3
ACCIÓN 03: TECNICAS INNOVADORAS PARA INCREMENTAR EL AGUA APROVECHABLE PROCEDENTE DE SONDEOS, CORRELATIVA REDUCCIÓN DEL RECHAZO Y SU POSTERIOR CONCENTRACIÓN PARA ELIMINAR COSTES DE GESTIÓN DE RESIDUOS BUSCANDO EL “VERTIDO ZERO”. CONTRIBUIR AL VERTIDO ZERO EN EL CAMPO DE CARTAGENA
Las tareas o subacciones contempladas en esta acción han sido las siguientes:
Subacción 01. Suministro de fungibles para ensayos y pilotaje (ECOGEST e INSAL)
El suministro de fungibles, consiste en los reactivos químicos asociados al proceso. Se compone del coagulante, limpiador CIP, antincrustante y demás productos auxiliares necesarios.
Las cantidades de cada producto depende de los volúmenes de rechazo salino que se traten, del tiempo de trabajo del sistema y de los puntos de regulación de los distintos equipos para conseguir el punto óptimo de funcionamiento de los mismos. Estas cantidades se van regulando durante dicho proceso. Durante los meses de desarrollo del proyecto se ha realizado un seguimiento y control donde se han ido variando hasta conseguir un equilibrio y poder estabilizar un consumo óptimo de ellos.
Subacción 02. Asistencia técnica en soporte uso reactivos y proceso (ECOGEST e INSAL)
ECOGEST e INSAL a lo largo de estos 2 años proyecto se han proporcionado tanto el asesoramiento técnico necesario para la puesta en marcha, y posterior seguimiento del óptimo funcionamiento del mismo. Así como del asesoramiento en el uso de los reactivos necesarios en cada momento de trabajo del mismo.
Subacción 03. Conclusiones finales INSAL/ECOGEST
Durante estos 24 meses del proyecto se han ido tomando datos periódicos de seguimiento de los indicadores de funcionamiento del sistema, valores de caudales, conductividades, porcentajes de recuperación, calidades de agua, subproductos y se han elaborado un informe inicial, intermedio y final donde se recogen los resultados hasta el momento.
Los datos de monitoreo durante el periodo comprendido entre junio de 2018 y diciembre de 2019 del prototipo instalado por INSAL – ECOGEST han sido muy positivos e indican el cumplimiento de los objetivos.
El aprovechamiento medio de la salmuera de primera ósmosis (el 25% de agua de pozo que no es útil para riego) ha rondado hasta diciembre de 2019 el 65,4%; es decir de cada 25 m3 de salmuera de primera ósmosis recupera para el riego como agua dulce 16,12 m3. Por tanto, de cada 100 m3 de agua de pozo ya se aprovecharían 91,12 m3.
Aunque la media al final del periodo de estudio es de 65,4%, como se observa en la siguiente gráfica el rendimiento diario ha ido variando hasta alcanzar puntualmente valores que oscilan entre el 50% y el 70%.
El personal de investigación que ha llevado cabo el estudio tiene la hipótesis de que la temperatura de la salmuera de entrada al prototipo tienen que ver con el rendimiento del mismo. De modo que cuando la temperatura es elevada el rendimiento es mayor. De hecho, en la primera hora de la mañana con la salmuera que se encuentra almacenada en el exterior y por tanto mantiene una temperatura mas baja, se ha observado un menor rendimiento.
Por este motivo, sería interesante porder continuar estudiando el rendimiento en función de la temperatura de la salmeura.
Desde el inicio del proyecto se ha realizado modificaciones del prototipo que han conseguido rendimientos puntuales que superan incluso el 70%, lo que supone un aprovechamiento total del agua de pozo entre el 91% y 92%.
Evidentemente, la consecución de este objetivo lleva a la consecución de la reducción de los volúmenes de rechazo o salmuera producidos con las desalobradoras tradicionales de una sola ósmosis, ya que se pasa de una producción de salmuera de unos 25 m3 por cada 100 m3 de agua de pozo tratada a tan solo unos 9 m3. Esta disminución del rechazo lleva aparejada una concentración de las salmueras que pasan de una conductividad de entre 17-18 ds/m a 38-40 ds/m. Sin embargo, el agua dulce obtenida para riego tras la segunda ósmosis sigue manteniendo una muy baja conductividad eléctrica y por tanto muy alta calidad para el riego (en torno a los 250 µS/cm).
Tambien es de destacar que el menor volumen de salmuera producida disminuye el coste de la gestión de residuos.
INDICADORES DE PROGRESO
En el proyecto “Innovación en calidad del agua de riego y la sostenibilidad ambiental”, se señalaron los siguientes indicadores de progreso, para la Acción 03:
Indicadores cuantitativos:
- Volumen de agua apta para su empleo en riego y calidad
- Volumen y carga de rechazo del sistema
- Sistemas de ahorro energético implantados
- Costes globales del proceso
- Rechazo A1 concentración 5-10%
Indicadores cualitativos:
- Capacidad del sistema propuesto
- Idoneidad de equipos y medios propuestos
- Parámetros y condiciones de las corrientes generadas
- Rechazo 1 Concentrado Sales cálcicas y magnesio 2<5% Posible uso agrícola
- Rechazo 2 Concentrado sales sódicas <5%. Posible uso industrial
CONCLUSIONES
Durante estos dos años del desarrollo del proyecto, se puede concluir que tras los resultados positivos obtenidos y la fiabilidad del prototipo, siendo un prototipo muy avanzado y con un coste no demasiado elevado de mantenimiento, estas instalaciones pueden ser una importante oportunidad para los agricultores de la zona, consiguiendo como objetivo la “contribución al Vertido Zero”
Este prototipo permite aprovechar mas del 90% del agua de pozo ademas de reducir a menos de un 10% la salmuera generada, diminuyendo los costes de la gestión de residuos.
