LA GESTIÓ DE LES EDAR. UNA PART D’UN PROBLEMA MÉS AMPLI : PROPOSTA D’UNA VISIÓ MÉS INTEGRADORA

1. LA GESTIÓ DE LES EDAR. UNA PART D’UN PROBLEMA MÉS AMPLI: PROPOSTA D’UNA VISIÓ MÉS INTEGRADORA Francesc Devesa, Peter De Letter, Manel Poch LEQUIA, Universitat de Girona. Carles Rubén Díez, Àngel Freixó, Josep Arráez. Consorci per a la Defensa de la Conca del Riu Besòs. Sewer system Industries EDSS WWTP River

2. EL BESÒS: UN EXEMPLE DE PETITA CONCA MEDITERRANIA La conca: · Superfície 1038 km2 · Xarxa hidrogràfica 530 km · Aqüifers del Besòs i del Delta Els ambients: · La muntanya · les planes del Vallès i · l'àmbit metropolità El regim hidrològic: 2m3/seg< Q < 2000 m3/seg L'activitat humana: 2,5 milions d'habitants més de 10.000 establiments industrials. Els recursos hídrics: importa les 2/3 parts de l'aigua que consumeix.

3. EL SANEJAMENT A L’ÀMBIT DEL CONSORCI 240 km col·lectors en alta 13 bombaments 15 EDAR’s 41 hm3 d’aigües residuals depurades l’any 2004

4. UNES REFLEXIONS INICIALS QUI ÉS EL NOSTRE CLIENT? · L'EDAR · el medi (riu, mar,…) · La Normativa · el reutilitzador · L'Administració · altres QUÈ GESTIONEM? Quina matèria prima?: · Aigües residuals - domèstiques - industrials · Aigües pluvials - per evitar inundacions - per evitar contaminació Quines obres i instal·lacions?: · Claveguerams · Col·lectors, bombaments i emissaris · EDAR's Amb quin àmbit territorial?: · Administratiu · Hidrogràfic

5. UNES REFLEXIONS INICIALS QUI ÉS EL NOSTRE CLIENT? · L'EDAR · el medi (riu, mar,…) · La Normativa · el reutilitzador · L'Administració · altres QUÈ GESTIONEM? Quina matèria prima?: · Aigües residuals - domèstiques - industrials · Aigües pluvials - per evitar inundacions - per evitar contaminació Quines obres i instal·lacions?: · Claveguerams · Col·lectors, bombaments i emissaris · EDAR's Amb quin àmbit territorial?: · Administratiu · Hidrogràfic

6. UNES REFLEXIONS INICIALS QUI ÉS EL NOSTRE CLIENT? · L'EDAR · el medi (riu, mar,…) · La Normativa · el reutilitzador · L'Administració · altres QUÈ GESTIONEM? Quina matèria prima?: · Aigües residuals - domèstiques - industrials · Aigües pluvials - per evitar inundacions - per evitar contaminació Quines obres i instal·lacions?: · Claveguerams · Col·lectors, bombaments i emissaris · EDAR's Amb quin àmbit territorial?: · Administratiu · Hidrogràfic

7. QUÈ HEM DE FER? Gestionar en temps real, Incrementar la fiabilitat operativa i, en darrer terme, Satisfer el client COM HO PODEM FER? · Implementant sistemes d'adquisició de dades, de control i de presa de decisions en temps real. · Pujant, a tots nivells, el coneixement tant de les obres i instal·lacions que gestionem com dels processos que hi tenen lloc. · Millorant el disseny d'obres i instal·lacions. UNS CRITERIS DE GESTIÓ QUINS PUNTS FEBLES TÉ LA NOSTRA GESTIÓ? · La perspectiva temporal. (avaluació en promig) · La vulnerabilitat operativa. (fenòmens naturals, abocaments incontrolats, avaries/trencaments, aturades programades, …) · La manca d'exigència. (el client no reclama)

8. Composició d’un sistema de sanejament Infraestructures i instal·lacions de sanejament • Pluviòmetres • Xarxes unitàries o separatives de clavegueram • Abocament d’aigües industrials, connexions • Estacions de bombament (EBAR) • Xarxa de col·lectors • Tancs de gestió d’aigües (pluvials i/o residuals) • Estacions de control de cabal i qualitat col·lectors • Estacions Depuradores d’Aigües Residuals (EDAR) MEDI RECEPTOR

9. Composició d’un sistema de sanejament SISTEMA DE SANEJAMENT Pluviòmetres Xarxes unitàries o separatives de clavegueram Abocament d’aigües industrials Estacions de bombament Xarxa de col·lectors Tancs de gestió d’aigües (pluvials i/o residuals) Estacions de control en col·lectors Afeccions Estació depuradora EDAR Afeccions Afeccions RIU Medi Receptor

10. PROPOSTA DE GESTIÓ INTEGRADORA Necessitat de integració dels elements que conformen el sistema de sanejament, amb sistemes d'adquisició de dades, de control i de presa de decisions en temps real. SISTEMA DE SUPORT A LA DECISIÓ (EDSS)

11. SISTEMA DE SUPORT A LA DESICIÓ • OBJECTIUS • General • Gestionar de manera integradora tots els elements i infrastructures que composen els diferents sistemes de sanejament amb l’objectiu de garantitzar i preservar la qualitat i l’estat ecològic de la conca fluvial del Besòs. • Específics • Optimitzar l’operació del conjunt de sistemes de sanejament. • Dimensionar les derivacions de cabal entre sistemes. • Ubicar i dimensionar dipòsits de gestió de cabals (pluvials, episodis, regulació) • Situar i dimensionar increments futurs de al capacitat de depuració. • Ubicar i diemensionar les seccions de control a la xarxa de col·lectors. • Gestionar episodis de crisi i/o estrés.

12. SISTEMA DE SUPORT A LA DESICIÓ • CRITERIS • Mínim risc d’abocament d’aigües insuficientment depurades al medi • Mínim risc d’afecció a les instal·lacions de sanejament i processos • Màxim aprofitament de les capacitats de depuració instal·lades • Mínima despesa del cicle de vida ( inversió + operació ) • Garantitzar cabals de manteniment a la conca fluvial

13. SISTEMA DE SUPORT A LA DECISIÓ PER A LA CONCA DEL BESÒS RESULTATS PRELIMINARS

14. La Garriga Barcelona WWTP discharges Granollers Besòs River Urban areas Besòs Catchment WWTP discharges Besòs River Industries Urban area Àrea estudiada

15. La Garriga Granollers WWTP discharges Besòs River Industries Urban area Àrea estudiada Dades dels sistemes estudiats • Sistemes de sanejament: La Garriga i Granollers. Població sanejada 180.000 hab/equivalents • EDAR: La Garriga (5.000 m3/d) Granollers (25.000 m3/d) • Industria potencial: 16 establiments a Granollers 4 a La Garriga • Riu Congost (Afluent del Besòs): 17 km de longitud I un cabal mig de 0.5 m3/s • EDAR’s interconnectades per col·lector

16. DEFINICIÓ D’ESCENARIS Els diferents escenaris de funcionament dels sistemes de sanejament que conformen la Conca poden ser agrupats em tres grups : • NIVELL I. SITUACIÓ DE NORMALITAT • NIVELL II. SITUACIÓ D’ESTRÉS • NIVELL III. SITUACIÓ DE CRISI

17. DEFINICIÓ D’ESCENARIS NIVELL I. SITUACIÓ DE NORMALITAT Definida per les condicions habituals dels sistemes. Aquests són capaços de recollir o tractar les càrregues i/o cabals amb els paràmetres de qualitat requerits. • Paràmetres que defineixen la situació de normalitat • Temps sec • Cabals acceptables a la xarxa de col·lectors i depuradores • Càrregues acceptables per les depuradores • Estat operatiu de la xarxa de col·lectors i depuradores òptim i correcte. • Bona qualitat d’aigua tractada ( MeS, DQO i Amoni) de les plantes depuradores

18. DEFINICIÓ D’ESCENARIS NIVELL I. SITUACIÓ DE NORMALITAT • Escenaris simulació preliminar • Retenció d’aigües i posterior llaminació en els tancs de retenció de la xarxa amb l’objectiu d’optimitzar els consums energètics dels tractaments de els depuradores • Retenció d’aigües i posterior llaminació en els tancs de retenció de la xarxa amb l’objectiu d’optimitzar els consums energètics de les estacions de bombaments. • Derivació d’aigües a un altre sistema de sanejament on existeixin dipòsits de retenció o tinguin una major capacitat. • Derivació d’aigües a un altre sistema de sanejament on els costos d’operació siguin menors.

19. DEFINICIÓ D’ESCENARIS NIVELL II. SITUACIÓ D’ESTRÉS Definida per les condicions que poden provocar episodis puntuals o sostinguts d’abocaments d’aigües residuals no depurades o insuficientment depurades • Paràmetres que defineixen la situació d’estrés • Previsió de pluges servei meteorològic • Actuació de sobreeixidors en col·lectors i/o depuradores • Sobrecàrregues hidràuliques • Sobrecàrregues orgàniques • Abocaments tòxics i/o inhibidors • Manca d’operativitat dels sistemes de sanejament( col·lectors, dipòsits, depuradores) • Disminució o insuficiència de garantia de la qualitat d’aigua abocada.

20. DEFINICIÓ D’ESCENARIS NIVELL II. SITUACIÓ D’ESTRÉS • Escenaris simulació preliminar • Sobrecàrregues hidràuliques a la xarxa de col·lectors (temps de pluja o temps sec) • Actuació dels sobreeixidors a la xarxa de col·lectors • Sobrecàrregues hidràuliques a les depuradores • Sobrecàrregues orgàniques (MeS, DQO, Amoni) a les depuradores • Insuficiència en l’operativitat de la xarxa de col·lectors (Avaries, trencament, embussaments) • Insuficiència en l’operativitat de les depuradores ( avaries, problemes de funcionament, problemes de procés) • Insuficiència en la qualitat d’aigua abocada per les depuradores. • Episodis de pluja localitzats • Abocaments industrials accidentals i comunicats als sistemes de sanejament amb elevada toxicitat o risc pels processos de depuració.

21. DEFINICIÓ D’ESCENARIS NIVELL III. SITUACIÓ DE CRISI Definida per les condicions que poden provocar episodis d’elevada contaminació puntual o sostinguda o la incapacitació de les infrastructures de sanejament de manera greu. • Paràmetres que defineixen la situació de crisi • Trencaments i/o obturacions de la xarxa de col·lectors • Aturades per manca de subministrament energètic de les EDAR’s o EBAR’s • Avaries o aturades d’EDAR’s i/o EBAR’s que incapaciten el seu funcionament. • Episodis de contaminació sostinguts en aigua depurada • Situacions meteorològiques excepcionals • Altres condicions excepcionals

22. SIMULACIÓ D’ESCENARIS Simulació dels cabals i qualitat de les aigües pels elements considerats Col·lectors Riu EDAR 1 Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA Reactors Control Q i QA EDAR 2 Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA

23. Col·lectors Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA Simulació de cabals i càrregues a la xarxa de col·lectors Riu EDAR 1 Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA Reactors Control Q i QA EDAR 2 Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA

24. Simulació dels cabals i càrregues a la xarxa de col·lectors Infoworks CS • Model hidrodinàmic capaç de simular cabals i càrregues en a les xarxes de col·lectors

25. Simulació dels cabals i càrregues a la xarxa de col·lectors Infoworks CS • El model divideix les àrees urbanes en subconques • Per cada subconca és assignat : perfils consum d’aigua, aportacions industrials, escorrenties, infiltracions… Subconca

26. Simulació dels cabals i càrregues a la xarxa de col·lectors

27. Simulació dels cabals i càrregues a la xarxa de col·lectors

28. Simulació dels cabals i càrregues a la xarxa de col·lectors Flood level Ground level Good graphic interfaces Surcharge state color-coded map

29. Simulació dels cabals i càrregues a la xarxa de col·lectors Descàrregues dels sobreixidors de la xarxa de col·lectors en episodi de pluges

30. Simulació dels cabals i càrregues a la xarxa de col·lectors Resultats de cabals i càrregues de la xarxa de col·lectors a l’EDAR Tranferència de dades Resultats introduïts als models de les EDAR’s (Granollers i La Garriga)

31. Col·lectors Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA Simulació dels cabals i càrregues a les EDAR’s Riu EDAR 1 Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA Reactors Control Q i QA EDAR 2 Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA

32. Simulació dels cabals càrregues a les EDAR’s GPS-X • Model dinàmic capaç de simular l’operació de l’EDAR

33. Simulació dels cabals càrregues a les EDAR’s GPS-X

34. Simulació dels cabals càrregues a les EDAR’s GPS-X

35. Simulació dels cabals càrregues a les EDAR’s GPS-X

36. Simulació dels cabals càrregues a les EDAR’s GPS-X

37. Simulació dels cabals càrregues a les EDAR’s GPS-X Alarm Supervisor system

38. Col·lectors Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA Simulació dels cabals i càrregues al riu Riu EDAR 1 Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA Reactors Control Q i QA EDAR 2 Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA

39. Riu Simulació dels cabals i càrregues al riu Infoworks RS • Les dades de qualitat de les EDAR’s Granollers i La Garriga són introduïdes al model de rius

40. Escenaris de simulació. Exemple 1 Exemple: Ubicació i dimensionament de tancs de gestió d’aigües a la xarxa de col·lectors per gestionar aigües pluvials de xarxes unitàries i llaminació d’aigües residuals en temps sec. • La Garriga • 3 tancs de retenció. Total volum = 6.000 m3

41. Escenaris de simulació. Exemple 1 Exemple: Ubicació i dimensionament de tancs de gestió d’aigües a la xarxa de col·lectors per gestionar aigües pluvials de xarxes unitàries I llaminació d’aigües residuals en temps. • Granollers • 4 tancs de retenció. Total volum = 20.000 m3

42. Escenaris de simulació. Exemple 1 Exemple: Ubicació i dimensionament de tancs de gestió d’aigües a la xarxa de col·lectors per gestionar aigües pluvials de xarxes unitàries I llaminació d’aigües residuals en temps. Comparació dels cabals a l’EDAR La Garriga utilitzant tancs de gestió d’aigües Sensr tancs (non-laminated flow) Amb tancs (laminated flow)

43. Escenaris de simulació. Exemple 1 Exemple: situació d’estrés, abocament industrial amb elevades concentracions al sistema de sanejament La Garriga • Detecció del problema Caracterització de l’abocament Flow = 0.003 m3/s BOD = 9000 mg/l COD = 14000 mg/l TKN = 330 mg/l NH4 = 290 mg/l TP = 25 mg/l TSS = 10000 mg/l

44. Col·lectors Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA Operació del sistema EDSS Detecció del problema Riu EDAR 1 Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA Reactors Control Q i QA EDAR 2 Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA

45. Col·lectors Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA Operació del sistema • Sense actuació Riu Congost EDAR La Garriga Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA Reactors Control Q i QA EDAR Granollers Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA

46. Operació del sistema Concentracions d’entrada a l’EDAR La Garriga

47. Operació del sistema Concentracions d’entrada a l’EDAR La Garriga

48. Operació del sistema Concentracions de sortida de l’EDAR la Garriga

49. Operació del sistema • By-pass 50 % cabal d’entrada a l’EDAR La Garriga a l’EDAR Granollers Col·lectors Riu Congost EDAR La Garriga Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA Reactors Control Q i QA EDAR Granollers Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA Control Q i QA

50. Operació del sistema Comparació dels resultats de sortida de l’EDAR La Garriga Without bypass Without bypass Without bypass Without bypass