FILTRALITE®, mejora continua de los procesos de tratamiento en SOURCÉO
SOURCÉO, encargada de gestionar el agua de la Metrópoli Europea de Lille (MEL), prueba la viabilidad de Filtralite® en la etapa de filtración de dos de sus principales plantas de tratamiento: Ansereuilles y Arbrisseau.
La administración de la Metrópoli europea de Lille
SOURCÉO es el organismo público creado el 1 de enero de 2016 por la Metrópoli Europea de Lille (MEL) para gestionar de forma eficiente y a largo plazo sus recursos hídricos y sus dieciséis unidades de producción de agua potable.
Una de sus principales misiones es suministrar una cantidad suficiente de agua de calidad a algo más de un millón de habitantes del área metropolitana, mejorando al mismo tiempo el rendimiento de sus instalaciones.
SOURCÉO gestiona, además, el proyecto de modernización de las plantas de tratamiento, y se encarga de la gestión de los proyectos de renovación de los embalses y de la red de distribución de más de 4.300 kilómetros. También supervisa las 10.000 instalaciones públicas de protección contra incendios.
Este organismo también es el responsable del control financiero de las actividades que deben garantizar que el coste del agua producida sea el adecuado.
Una política de mejora continua
En el futuro, el servicio del agua deberá adaptarse a los nuevos problemas sociales (tarificación), climáticos (sequía) y medioambientales (cambios en las normas y contaminación producida por el hombre). Desde su creación, el organismo público ha trabajado para optimizar sus herramientas de producción con el fin de satisfacer la demanda de agua potable, en constante aumento.
En el marco de sus distintas acciones de mejora continua, el Departamento de Producción de agua de SOURCÉO ha emprendido una profunda revisión de todas las etapas de tratamiento de sus unidades, incluida la de filtración.
Este enfoque forma parte de la ambición más global de la empresa, que cuenta con la certificación ISO 9001 (versión 2015) desde 2018.
Desde su creación, SOURCÉO trabaja para optimizar sus herramientas de producción con el fin de satisfacer la demanda de agua potable
Las plantas de tratamiento: Ansereuilles y Arbrisseau
Para las pruebas de Filtralite®, SOURCÉO eligió dos de sus principales unidades de producción en función de las características de sus etapas de filtración: Ansereuilles y l’Arbrisseau. Estas plantas están situadas en el corazón de la red de agua potable del área metropolitana de Lille, y ambas se abastecen mediante pozos de perforación situados en las cuencas del acuífero de creta.
Desde hace algunos años, esta zona geográfica es objeto de una mayor vigilancia y de una política de conservación reforzada que exige una gestión controlada de la producción. Las características físicas y químicas de las aguas subterráneas requieren varios tipos de tratamiento para reducir la dureza del agua y eliminar su carga natural de hierro, manganeso, amonio, nitratos y níquel:
Para las pruebas de Filtralite®, SOURCÉO eligió dos de sus principales unidades de producción: Ansereuilles y Arbrisseau
- Desnitrificación biológica (Arbrisseau): El agua pasa por un lecho filtrante de esquistos que fija y retiene las bacterias y elimina los nitratos.
- Descarbonatación catalítica (Ansereuilles y Arbrisseau): El objetivo de esta fase es reducir el contenido de níquel y, al mismo tiempo, la dureza del agua. En el corazón de los imponentes reactores, el agua entra en contacto con granos de arena y una lechada de cal que hace subir el pH. En este entorno más alcalino, el níquel y el calcio se aglomeran alrededor de las partículas de sílice. Actuando como catalizador, provocan la formación de microesferas que caen al fondo de los tanques por efecto de la gravedad. Una vez evacuados, se reciclan en un proceso BT.
- Ventilación (Ansereuilles y Arbrisseau): A través de una cascada, el agua entra en contacto con el aire ambiente para su desgasificación. Este tratamiento permite eliminar el CO2.
- Filtración de arena (Ansereuilles y Arbrisseau) y carbón activado (Arbrisseau): Por un lado, la filtración por arena elimina las partículas finas que siguen en suspensión tras los tratamientos anteriores; por otro lado, la filtración con carbón activado refina el tratamiento atrapando la materia orgánica y los microcontaminantes residuales, como los pesticidas.
Para total seguridad del consumidor, el agua se somete a un proceso de cloración que elimina cualquier riesgo de contaminación vírica o bacteriana, los filtros de tratamiento se retrolavan periódicamente, y el agua utilizada para este proceso se devuelve a la red de alcantarillado.
Al probar un medio como Filtralite®, SOURCÉO espera, a largo plazo, reducir la frecuencia de los lavados y minimizar su impacto medioambiental y sus costes de producción.
Para seguridad del consumidor, el agua se somete a un proceso de cloración que elimina cualquier contaminación vírica o bacteriana
Proyecto Filtralite®
Filtralite® es un producto natural a base de arcilla expandida, acondicionada mediante trituración para obtener una estructura de grano angular. Su densidad es muy inferior a la de la arena, lo que le permite presentar una porosidad muy elevada a diferencia de las arenas naturales, que son partículas sólidas.
El proyecto Filtralite® es un estudio de viabilidad iniciado en 2018 por el Departamento de producción de agua de SOURCÉO.
El objetivo es comparar el rendimiento de los medios Filtralite® con los existentes al evaluar los ciclos de filtración de los filtros in situ y sin degradar la calidad del agua.
La mayoría de las unidades de producción de SOURCÉO están equipadas con un sistema de filtración, cada uno con sus propias características de funcionamiento: velocidad, tiempo de contacto y material filtrante.
Las primeras pruebas se iniciaron en la planta de Ansereuilles, la mayor unidad de producción de SOURCÉO. Se desarrollaron internamente dos proyectos piloto para comparar el rendimiento del material filtrante existente con el que ofrece Filtralite®, y en el que el proveedor asesoró en la elección de los materiales y el análisis de los resultados.
A continuación, el experimento se amplió a la planta de Arbrisseau, donde los índices de filtración son más elevados y, por tanto, más adecuados para las características del medio Filtralite®.
Los pilotos se han dimensionado para funcionar con las diferentes características de los medios filtrantes instalados en todas las plantas de SOURCÉO:
- Velocidades de filtración de lentas a rápidas (de 4 a 20 m/h).
- Tiempos de contacto largos y cortos (de 15 a 3 minutos).
- Altura variable del medio filtrante (1 a 2 m).
- Variación de la altura del agua sobre el medio (de 0,2 a 1,5 m).
Metodología para la planta de Ansereuilles
El sistema de filtración de la planta de Ansereuilles es del tipo “lento (5 m/h)” y tiene la función de eliminar la contaminación nitrogenada y el hierro, con una eficacia media de reducción de la turbidez del 90% para una turbidez inicial de aproximadamente 8 NTU.
Piloto n.º 1: Este piloto reproduce un filtro in situ con un medio filtrante bicapa compuesto por una capa de arena 1,35-2,025 (60 cm) y una capa de antracita (40 cm de antracita).
Piloto n.º 2: Filtralite® propuso para el estudio un medio filtrante bicapa: 60 cm de Filtralite NC 1,5 - 2,5 y 40 cm de Filtralite HC 0,8 - 1,6.
Filtralite® es un producto natural a base de arcilla expandida, acondicionada mediante trituración para obtener una estructura de grano angular
Pruebas comparativas de Filtralite® con el medio filtrante de la planta de Ansereuilles
SIEMBRA DE FILTROS
Para la planta piloto n.º 1, el material se tomó de uno de los filtros en servicio de la planta. Se realizó un lavado y un choque con cloro para empezar con un material neutro.
El material piloto Filtralite® se humedeció durante una semana y después se limpió con agua tratada en ciclos de 4 x 30 minutos para eliminar los finos producidos por el material filtrante.
Continuación de las pruebas comparativas (Ansereuilles)
CICLO DEL FILTRO
Las pruebas de filtración se realizaron con velocidades de 5, 15 y 20 m/h.
La primera lección aprendida fue la evidencia de una embolia prematura de gas en los filtros.
Este problema se solucionó purgando el aire (prueba n.º 1 a 5 m/h sin purgar y prueba n.º 5 con purga). Para una velocidad de filtración de 5 m/h, Filtralite® no es mucho más eficaz que los medios actuales (prueba n.º 5, 625 m3 frente a 589 m3 en el piloto de referencia).
En cambio, su rendimiento aumenta para velocidades superiores (prueba n.º 4 a 20 m/h, 172 m3 frente a 100 m3 del piloto de referencia).
LAVADO Y EXPANSIÓN DEL MATERIAL
Los rendimientos de lavado son más o menos los mismos para los dos pilotos, con una ligera mejora de la velocidad de eliminación de la turbidez en el piloto n.º 2.
La altura de expansión del Filtralite® corresponde a la indicada por el fabricante.
CONCLUSIÓN
Los medios filtrantes bicapa de Filtralite® ofrecen un rendimiento superior en términos de tiempo de filtración, volumen de agua filtrada antes del lavado y capacidad de retención.
También tiene una menor caída de presión para el mismo volumen de agua filtrada, lo que significa menos obstrucciones.
Basándose en estos resultados, SOURCÉO ha iniciado ensayos adicionales en una segunda planta de producción de agua en la que las características del medio bicapa y los mayores índices de filtración podrían ser una baza importante.
Metodología para la planta de Arbrisseau
Pruebas comparativas de Filtralite® con los medios filtrantes de la planta de Arbrisseau
El sistema de filtración de la planta de Arbrisseau funciona a mayor velocidad.
Además, tiene la función de eliminar la turbidez, que varía entre 20 y 30 NTU, producida por el proceso de descarbonatación catalítica, con una velocidad de filtración que varía entre 8 m/h y 17 m/h (funcionamiento de la planta respectivamente a 700 m3/h y 1.100 m3/h).
El medio filtrante en la planta de Arbrisseau está compuesto por dos metros de arena monocapa con una granulometría de 1,35 - 2,025. Es el piloto n.º1 de referencia.
El piloto n.º 2 es el mismo que se utilizó para las pruebas de Ansereuilles.
SEMBRADO DE FILTROS
Al igual que en las pruebas realizadas en la otra unidad de producción, Filtralite® rinde tan bien como el material existente.
Continuación de las pruebas comparativas (Arbrisseau)
CICLO DEL FILTRO
Las pruebas de filtración se realizaron con velocidades de 8, 13 y 18 m/h.
Estas nuevas pruebas confirman que Filtralite® proporciona ganancias en condiciones de mayor velocidad de filtración y turbidez.
En términos de volumen entre dos lavados, las ganancias varían entre el 60% y el 120% en función de la velocidad de paso sobre el piloto.
CONCLUSIÓN
En las condiciones más exigentes, es decir, cuando hay mayor turbidez y mayores velocidades de filtración, es cuando los medios bicapa propuestos por Filtralite® ofrecen un rendimiento significativamente superior que los medios existentes, lo que se traduce en una reducción significativa de la frecuencia de lavado.
Para confirmar estas pruebas piloto, a escala real, SOURCÉO ha decidido sustituir los medios de uno de los cuatro filtros existentes en 2021.
Dado que la unidad de producción elegida se ve afectada por los elevados costes de descarga, el retorno de la inversión previsto podría ser de dos años.