Tratamiento de aguas residuales de Sulaibiya

Algunos de los elementos de la membrana de la planta in situ; Sulaibiya es la instalación más grande del mundo que utiliza purificación de agua basada en membranas de ósmosis inversa/ultrafiltración.

La construcción de la planta comenzó en julio de 2002 y finalizó en noviembre de 2004. Tiene una capacidad inicial de hasta 375.000 m²/dy está diseñada para ampliarse a 600.000 m²/d en el futuro.

Diagrama del diseño general de la planta de Sulaibiya.

La instalación de ósmosis inversa: 42 patines, cada uno con 72 recipientes a presión que contienen siete módulos de membrana cada uno.

Diagrama de flujo esquemático de los principales pasos de tratamiento en la nueva planta.

La planta tiene un área total de membranas de ultrafiltración (UF) de 304.640 m². dispuestos en 68 patines.

El distribuidor para una de las torres de stripping; la planta cuenta con seis torres desgasificadoras de este tipo para eliminar el CO2 del permeado.

Parte de la nueva tubería de alimentación en espera de instalación. El proyecto requería tramos extensos de tuberías de gran diámetro para transportar flujos de salmuera, crudo y terminado.

El sitio en septiembre de 2003. La fase de diseño y construcción comprende 30 meses de los 30 años de concesión.

Imágenes del proyecto; la planta de Sulaibiya es la más grande de su tipo en el mundo y se espera que reduzca el uso de agua no renovable en Kuwait en más del 80% en general.

Aunque el agua producto se destina a usos no potables, se trata a calidad potable. El sistema UF logra la remoción total de sólidos en suspensión y elimina virtualmente bacterias y virus.

Poco después de su finalización en noviembre de 2004, la planta de recuperación y tratamiento de aguas residuales de Sulaibiya ganó el premio al "Proyecto de aguas residuales del año" en los premios Global Water Awards de 2005. Descrita por los jueces como una "poderosa declaración del futuro de los recursos hídricos en toda la región de Medio Oriente y África del Norte", la planta es actualmente, con mucho, la instalación más grande de su tipo en el mundo que utiliza ósmosis inversa (OI) y ultrafiltración. (UF) purificación de agua a base de membranas.

Con una capacidad diaria inicial de hasta 375 000 m³, y diseñada para una ampliación a 600 000 m³/d en el futuro, Sulaibiya trata las aguas residuales a calidad potable para usos no potables en la agricultura, la industria y la recarga de acuíferos. Dedicada formalmente en marzo de 2005, el primer producto de agua de la planta se suministrará en diciembre. Cuando esté en pleno funcionamiento, se prevé que la instalación contribuya con el 26% de la demanda total de agua de Kuwait, reduciendo la demanda anual de fuentes no potables de 142 millones de m³ a 26 millones de m³.

El proyecto también es notable porque es la primera transacción de este tamaño financiada únicamente por bancos nacionales a un costo total del proyecto de KD130 millones ($ 430 millones). El préstamo de 114,25 millones de KD (377 millones de dólares) durante 25 años es la transacción de préstamo en dinares kuwaitíes más grande de la historia y representa una relación de deuda a capital de 85:15.

El Ministerio de Obras Públicas otorgó el contrato de construcción propia y transferencia (BOT) a Utilities Development Company (UDC), un vehículo de propósito especial propiedad del Grupo Kharafi, uno de los contratistas más grandes de la región, e Ionics. Aunque la precalificación se llevó a cabo en octubre de 1998 y las ofertas se recibieron en abril de 2000, una acción legal finalmente fallida sobre aspectos del proceso de licitación retrasó la firma formal del contrato hasta mayo de 2001.

La concesión tiene un plazo de 30 años, comprendiendo 30 meses de diseño y construcción y 27,5 años de operación y administración. La tarifa de agua ganadora fue de $0,47/m³ y los ingresos proyectados para UDC durante el período del contrato superan los $2 mil millones.

Dos problemas principales llevaron a la implementación del proyecto de recuperación y tratamiento de aguas residuales de Sulaibiya. En primer lugar, la EDAR existente en Ardiya había alcanzado su capacidad máxima y, dado que no había posibilidad de ampliarla, los crecientes volúmenes de flujo de aguas residuales requirieron la provisión de instalaciones de tratamiento alternativas. En segundo lugar, los recursos de agua salobre del país ya no son suficientes para satisfacer la creciente demanda de uso no potable. El proyecto fue diseñado como una respuesta integrada para resolver ambos problemas.

La planta de Ardiya actúa como fase de pretratamiento, recibiendo, cribando y desengrasando las aguas residuales de entrada. Una tubería de alimentación principal de 25 km de largo transporta el flujo pretratado a la nueva PTAR de Sulaibiya, donde se trata según los estándares de agua potable. La planta de Sulaibiya en sí consta de tres elementos: eliminación biológica de nutrientes, membranas RO/UF y tratamiento de lodos. Una nueva tubería de agua producto de 1 km transporta el efluente terminado al centro de recolección de agua salobre cercano antes de su uso, mientras que el desbordamiento de salmuera del sistema de membrana se devuelve al mar a través de otra nueva tubería de 25 km al canal de salida existente de Ardiya. También se construyó una nueva estación de bombeo como parte de las obras asociadas.

Más de diez tuberías alimentan aguas residuales a la entrada de la planta de Ardiya desde la ciudad de Kuwait y sus alrededores. Cuatro líneas paralelas de cribas escalonadas de 6 mm eliminan las partículas gruesas y una cámara de arena aireada excluye la arena y la gravilla hasta un tamaño de partícula de 0,2 mm. Dos tanques de compensación circulares de 20.000 m³ equilibran la variación del afluente, que fluctúa entre 5.000 m³/h y 31.250 m³/h, para regular el caudal a un rango entre 10.000 m³/h y 20.000 m³/h. Los agitadores dentro de los tanques de compensación mantienen una velocidad de flujo superior a 0,3 m/s para evitar problemas de sedimentación.

Todas las estructuras están cubiertas y se utiliza un sistema de depuración para tratar el aire extraído para ayudar a evitar molestias por malos olores.

La estación de bombeo existente en Ardiya tenía seis bombas paralelas y dos bombas de reserva adicionales, con una capacidad de 20 000 m³/h. Para adaptarse al caudal final un 50 % más alto, el diseño del sistema requería la instalación de otras cuatro bombas. Además, se han construido 18 vasos de compensación, cada uno con un volumen de 130 m³, en la salida de la estación de bombeo para proteger la nueva tubería principal de alimentación.

Está formado por tres tuberías paralelas de fundición dúctil de 1,4 m de diámetro nominal, revestidas de cemento resistente a los sulfatos y una capa de sellador epoxi de 500 micras. Dos cámaras de válvulas de línea, 13 estaciones de venteo de aire y diez cámaras de lavado están ubicadas a lo largo de la ruta de la tubería.

El régimen de tratamiento ha sido diseñado para eliminar los compuestos orgánicos, minimizar la liberación de nitratos, reducir el flujo de salida de fosfato para superar la incrustación en el tercer conjunto de membranas de OI y suavizar las fluctuaciones de flujo en el efluente secundario antes de las membranas.

Una cámara de entrada y distribución recibe y mezcla la entrada de aguas residuales con el retrolavado de la ultrafiltración y el sobrenadante del tratamiento de lodos. Desde aquí se distribuye a los tanques de aireación. Hay nueve tanques de aireación con un volumen total de 208.900 m³, que ofrecen zonas de tratamiento anaeróbico, anóxico y aeróbico.

El rendimiento del proceso se optimiza dentro de los tanques de aireación para lograr los objetivos del tratamiento. Parte del lodo activado de la zona anaeróbica se transfiere a la cámara de desnitrificación RAS para que sirva como fuente de carbono. Sin oxígeno disponible presente, el fosfato se vuelve a disolver para luego reincorporarse a un ritmo mejorado en la biomasa, la llamada "captación de lujo", en las zonas aeróbicas. Aunque esto significa que se producen altas concentraciones de fosfato cuando el licor mezclado entra en la zona anóxica, posteriormente conduce a la reducción de fosfato necesaria para proteger las membranas de OI. Además, el lodo activado nitrificado se devuelve a la zona anóxica para mantener baja la concentración de nitrato en la zona aeróbica, lo que lleva a los niveles más bajos requeridos en el efluente secundario.

Finalmente, el licor de mezcla fluye desde la zona aeróbica hacia los nueve clarificadores secundarios de 52,5 m de diámetro y 4,8 m de profundidad, donde se separa en efluente secundario y RAS.

El flujo se equilibra permitiendo que el nivel dentro de los tanques de aireación y los clarificadores secundarios fluctúe en ±0,5 my controlado por cámaras de control de flujo en línea descendente de los clarificadores secundarios.

Los lodos se tratan para proporcionar un material apto para un uso agrícola sin restricciones, requiriendo que estén secos, con un bajo contenido orgánico y libres de patógenos. Se utilizan siete espesadores de cintas de gravedad y 120 lechos de secado de lodos para eliminar el agua, mientras que el componente orgánico se reduce mediante cuatro digestores aerobios de 8.000 m³. El producto resultante se almacena posteriormente durante más de seis meses antes del envío para su uso.

Diseñado para recuperar el 85% del caudal de entrada, descargando el 15% restante al mar como salmuera, el UF/RO elimina contaminantes residuales, sólidos disueltos y patógenos del efluente secundario, para producir agua de calidad potable.

La parte delantera del sistema consta de cinco filtros de disco de 60 µm y un depósito de efluentes secundarios de 8000 m³, que sirve como tanque de succión y acondicionamiento químico para las bombas de UF.

Dispuesta en 68 patines, cada uno equipado con 32 recipientes a presión, la planta de UF tiene un área total de membranas de 304.640 m². Las membranas sin salida de flujo cruzado se limpiarán mediante un retrolavado mejorado con productos químicos mediante un lavado con ácido primario, seguido de un enjuague con cloro si es necesario.

El filtrado fluye hacia un depósito de 6000 m³ antes de ser bombeado a la instalación de OI. Esto comprende 24 patines de primera matriz, 12 patines de segunda matriz y seis patines de tercera matriz, cada uno con 72 recipientes a presión de 20 cm, equipados con siete módulos de membrana de 20 cm x 1 m por recipiente. El primer arreglo es alimentado por seis grupos de cuatro bombas con seis bombas de sumidero totalmente independientes, el segundo por seis grupos de dos bombas y el tercero por seis bombas. Todas las bombas de alimentación tienen una capacidad nominal de 780 m³/h. La instalación está equipada con un sistema de limpieza in situ.

Seis desgasificadores de torre de extracción de aire eliminan el CO2 del permeado y una instalación de dosificación de cloro también forma parte de la planta.

El contrato fue adjudicado y administrado por el Ministerio de Obras Públicas de Kuwait. El contratista principal es UDC, propiedad conjunta de Kharafi Group (75 %) e Ionics (25 %). Philipp Holzmann Kharafi Sulaibiya Joint Venture (PHKSJV) fueron los contratistas de EPC para diseñar y construir el proyecto completo. ILF Consulting se encargó del diseño del proyecto e Ionics Italba de la planta de tratamiento de membranas. Kharafi National, en cooperación con United Utilities, tienen el contrato de operación y mantenimiento de 27,5 años, con Ionics a cargo del sistema de membrana.

El Banco Nacional de Kuwait (NBK), Gulf Bank y The Bank of Kuwait and the Middle East organizaron la financiación, con NBK actuando como agente de la instalación. ABN Amro fueron asesores financieros de UDC. PKF actuó como auditor de modelos financieros para los organizadores de préstamos y Halcrow realizó la revisión del diseño y la debida diligencia técnica.

El asesoramiento legal provino de Allen & Overy, Shearman & Sterling y Al-Essa, Al-Bader & Partners. Willis y Arab Commercial Enterprises asesoraron sobre seguros. Camp Dresser & McKee y KEO International Consultants actuaron como asesores técnicos y gerentes de construcción. La tubería y el cemento/epoxi interno fueron suministrados por Xinxing Ductile Iron Pipes y los acoplamientos de tubería por Viking Johnson. ITT Industries fue responsable del diseño, construcción y puesta en marcha del sistema de aireación, bombeo y mezcla y Norit suministró la tecnología de membrana de ultrafiltración. WL Delft Hydraulics realizó el análisis hidráulico dinámico.