El objetivo consistió en analizar la causa del problema que daba lugar a que el pH y LSI del agua producida variaba a lo largo de la red de distribución, obteniéndose un agua más corrosiva y que superaba el límite de la normativa portuguesa de agua de abasto (LSI = ±1).
La isla de Porto Santo forma parte del Archipiélago de Madeira y está situada a 48 km al nordeste de la isla de Madeira. Al contrario que esta, los recursos hídricos de la isla de Porto Santo son escasos limitándose a algunos nacientes de pequeño caudal y pozos de baja producción. Dada la escasez de agua en la isla, en los años 70 y con la previsión del incremento en el turismo, el Gobierno Regional de la región autónoma de Madeira, a través de su Secretaría Regional de equipamiento Social, se decidió por el recurso de la desalación de agua de mar para aliviar este problema. Como resultado de esta decisión en 1980 se pone en marcha la planta desaladora de agua de mar por ósmosis inversa en Porto Santo, la cual es explotada por la empresa pública Águas e Resíduos da Madeira S.A. (ARM) y cuya capacidad de producción era 250 m3/d cada línea. Sin embargo, debido al aumento del turismo en los años 90 la producción tuvo que ser incrementada hasta una capacidad de producción actual de 6800 m3/d, realizando además el retroffiting del sistema de recuperación de energía de turbinas Pelton a cámaras isobáricas con el fin de obtener una reducción en el consumo energético de la planta.
Por otro lado, en abril del 2009, se puso en marcha el sistema de remineralización mediante 5 lechos de calcita con una capacidad de tratamiento individual de 60 m3/h, permitiendo tratar un caudal total de 300 m3/h con un flujo descendente y sin un sistema de dosificación de dióxido de carbono (CO2). Cada lecho puede contener una cantidad de 4 toneladas de calcita, que se consume lentamente con el paso del permeado que sale de las unidades de ósmosis inversa, aumentando así la alcalinidad, el calcio, los sólidos totales disueltos (TDS) y el pH del agua tratada. Sin embargo, no se trata toda el agua producida por las unidades de ósmosis inversa, ya que se realiza un bypass del 30 – 40% aproximadamente, para luego unificar ambas líneas y enviarlas a la red de distribución. Adicionalmente, el postratamiento incluye un sistema de dosificación de hipoclorito sódico para la desinfección del agua. Sin embargo, ARM detectó que la calidad del agua en términos de pH y LSI variaba a lo largo de la red de distribución obteniéndose un agua más corrosiva y, en consecuencia, se superaba el límite de la normativa portuguesa de agua de abasto (LSI= ±1).
Surge así en el año 2017 una colaboración entre el ITC y ARM, con el objetivo de analizar la causa del problema de incumplimiento del índice de Langelier (IL) en la red de distribución. Por lo que en el marco del proyecto DESAL+ (Actividad 2.2.2), el ITC se desplazó hasta la planta desaladora de Porto Santo para caracterizar y analizar la problemática existente y, tras recopilar datos de operación de la planta y realizar análisis en nueve puntos de recolección diferentes, incluidos los tanques de almacenamiento de agua, se identificó que el agua estaba absorbiendo CO2 de la atmósfera y, como consecuencia, se producía la disminución del valor de pH a lo largo de la red de distribución. Por lo que, tras realizar diversos ensayos con diferentes tiempos de contacto y concentraciones de CO2 y NaOH, la solución planteada fue dosificar 21 mg/l de CO2 previo a los lechos de calcita, manteniendo el caudal de alimentación con el que venían operando de 35 m3/h (EBCT= 10 min), el porcentaje de bypass (30%) y la dosificación de una concentración de 1 ppm de NaOH para incrementar la alcalinidad y dureza del agua hasta los valores óptimos. También se analizaron las concentraciones de CO2 y NaOH necesarias para poder operar a mayores velocidades con un menor tiempo de contacto y así tratar de optimizar los lechos, llevándolos a sus límites de capacidad de tratamiento. Los resultados obtenidos se recogen en la siguiente tabla.
Valores óptimos (Alk = 60 ppm; Ca2+ = 25 ppm; pH = 8,2; LSI = ±0,5)
*Para el caso de 20 m3/h no se operó con bypass.
Los resultados indican que, en el caso de operar el lecho con un tiempo de contacto muy bajo (6,3 min) y un bypass del 30 %, es necesario dosificar 25 ppm de CO2 y 2,5 ppm de NaOH para lograr alcanzar las condiciones óptimas de calidad del agua remineralizada. Por el contrario, al operar estos lechos con un tiempo de contacto elevado (15 min) se requiere de una menor concentración tanto de CO2 como de NaOH (CO2=16 ppm y NaOH=0,25 ppm). Por último, al operar a un caudal tan bajo (20 m3/h) no se requiere de un bypass, pudiendose tratar todo el caudal de agua desalada por la remineralización.
Actualmente, ARM está analizando los costes de inversión de esta solución para ser integrada en la planta industrial de remineralización.
Fruto de este estudio, y gracias al proyecto E5DES, Sigrid Yurena Arenas (ITC) realizó una ponencia de la propuesta de mejora planteada en el sistema de remineralización de la planta desaladora de Porto Santo en el prestigioso evento de la European Desalination Socity (EDS) el pasado mes de mayo, que reunió en Chipre a más de 350 expertos en desalación y tratamientos del agua.
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