Experiencias en EDAR

Los controladores art-ICA han sido desarrollados a lo largo de dos proyectos de I+D que recibieron financiación tanto del Gobierno Vasco (a través del programa GAITEK: “Control automático de sistemas BNR convencionales: aplicación a la EDAR de Galindo-Bilbao”) como de la Comisión Europea (a través del programa FP7-Research for the benefit of SMEs: “Advanced control solutions for waste water treatment”). Mientras que el primer proyecto estuvo enfocado a la realización técnica de los tres algoritmos de control explicados en el apartado Descripción, el objetivo principal del segundo proyecto fue el desarrollo de una herramienta de simulación basada en modelado matemático especialmente diseñada para estandarizar la configuración de los controladores art-ICA independientemente del tipo de estación depuradora de aguas residuales (EDAR) (Add-Control simulation software: Maiza et al. 2013; Brockmann et al. 2011).

A lo largo de los dos proyectos de investigación mencionados, los controladores art-ICA fueron instalados en sendas EDAR españolas, la EDAR de Galindo (Bilbao) y la EDAR de Mekolalde (Bergara). Desde entonces, los controladores han ido mostrando un comportamiento superior en comparación a los respectivos periodos “pre-art-ICA”.

La EDAR de Galindo

La EDAR de Galindo, con una capacidad de tratamiento de 1.5 Mh-e (h-e, habitante-equivalente), es la planta más grande del País Vasco y una de las más grandes de España.

The Galindo WWTP

La EDAR de Galindo (Bilbao, España)

Antes de que los controladores art-ICA fueran instalados en la planta, la potencia utilizada en el suministro externo de aire era de 1.15 MW de media. En el año 2008 los controladores art-ICA fueron puestos en servicio de manera continua, y desde entonces los operadores de la planta han sido testigos de cómo la potencia media ha disminuido a 1.0 MW (lo que supone un ahorro energético del 13 %, o 140 k€/año, solo en el consumo energético del sistema de aireación). Además del ahorro energético, como resultado directo de la acción de los tres controladores, se consiguió una reducción de la descarga de nitrógeno total a través del efluente: desde 12 mg N/L – 13 mg N/L a 9 mg N/L – 10 mg N/L (lo que supone un aumento en la calidad del agua tratada de alrededor del 25 %).

Si estos resultados se expresan en términos absolutos, se puede extraer que la instalación de los controladores art-ICA en la EDAR de Galindo ha supuesto un ahorro energético de 1.3 GWh (104 k€) al año en el sistema de aireación, lo que supone que se han dejado de emitir anualmente 381 t de CO2 a la atmósfera (La energía en España 2013, PDF, 17.83 MiB). Por último, la inversión efectuada por el Consorcio de Aguas de Bilbao-Bizkaia (CABB), la entidad encargada de gestionar la planta, en la adquisición de los controladores art-ICA fue recuperada durante el segundo año.

Experimental results of art-ICA

Resultados experimentales de N-NH4 y Oxígeno Disuelto en dos líneas de la EDAR de Galindo (blue: sin los controladores art-ICA; orange: con los controladores art-ICA)

La EDAR de Mekolalde

La EDAR de Mekolalde (Bergara, España) es una planta de tamaño medio, fue construida en el año 2007, y tiene una capacidad de tratamiento de 50 kh-e.

The Mekolalde WWTP

La EDAR de Mekolalde (Bergara, España)

Desde que la planta empezó a operar en junio de 2008, se observaron en repetidas ocasiones periodos en los que la concentración de nitrógeno en el agua tratada excedía el límite de 15 mg N/L impuesto por las autoridades locales; incluso se registraron picos de 20 mg N/L en algunos días. En este contexto, y como una de las primeras tareas del proyecto europeo de investigación ADD-CONTROL, los tres controladores art-ICA fueron configurados para la EDAR de Mekolalde usando la herramienta de simulación Add-Control. Seguidamente, el producto de control fue instalado en la planta con el objetivo de verificar el potencial de los controladores art-ICA para reducir automáticamente los niveles de nitrógeno total en el efluente.

El producto fue activado en el mes de abril de 2011, y desde entonces los resultados de la planta han sido significativametne mejores a los observados en el periodo “pre-art-ICA”. En concreto, mientras que en el año 2010 los niveles de nitrógeno inorgánico (N-NH4 + N-NO3) en el efluente de la planta tenían grandes fluctuaciones dentro del rango comprendido entre 5 mg N/L y 15 mg N/L, después de que los controladores art-ICA fueron instalados, dichos niveles han sido siempre menores a 8 mg N/L. Esto supone una reducción por encima del 30 % en las descargas de nitrógeno inorgánico.

La siguiente figura ilustra la calidad del agua tratada durante los tres primeros meses que sucedieron tras la activación de los controladores art-ICA. Dicha figura muestra claramente la correlación directa existente entre este producto de control y la mejora alcanzada en planta.

Además de las mejoras en términos de calidad en el agua tratada, se estima que gracias a los controladores art-ICA la EDAR de Mekolalde (operada por Gipuzkoako Urak – CAG) está ahorrando alrededor de 70 MWh al año, lo que supone un 20 % de ahorro en el consumo eléctrico del tratamiento biológico (6000 € al año). En otras palabras, los controladores art-ICA han permitido que se dejaran de emitir anualmente 20 t de CO2 a la atmósfera (La energía en España 2013, PDF, 17.83 MiB). A estas dos mejoras es necesario sumar la mejora obtenida en la estabilidad global de planta: en concreto, en la concentranción de óxigeno disuelto (soplantes con menos picos de potencia eléctrica), en la producción diaria de fangos y en la calidad del efluente.

Experimental results of art-ICA 2

Calidad del efluente antes (círculos negros: ⚫) y después (círculos blancos: ⚪) de la activación de los controladores art-ICA en la EDAR de Mekolalde