resultados y discusiÓn...resultados y discusiÓn 5.1 parÁmetros fÍsico-quÍmicos a continuación...

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 53

Capítulo 5

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 5.1 PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICOS A continuación se realiza un análisis detallado de los resultados experimentales obtenidos en las tres plantas de regeneración de agua (PRA), ordenado de acuerdo con el parámetro de calidad en cuestión.

5.1.1 pH PRA de Mataró Los valores del pH obtenidos en las campañas de ensayo aparecen en la Figura 5.1.

Campañas 1 a 8

Frecuencia acumulada (%)

0,1 1 10 30 50 70 90 99 99,9

pH

6,5

7,0

7,5

8,0

8,5

9,0

9,5

MAT1 MAT2 MAT3 MAT4 MAT5MAT6

Figura 5.1. Distribución de probabilidad del pH en la PRA de Mataró.

El test de Kolmgorov-Smirnov (ver anejo A.1.1) permite afirmar que los valores del pH en todos los puntos de control se ajustan a una distribución normal, de manera que pueden analizarse aplicando las características de esta distribución. El análisis estadístico muestra que las varianzas de los procesos consecutivos son iguales, excepto entre los puntos 3 y 6 (MAT3-MAT6). Esto implica que la desviación típica del valor del pH se mantiene constante durante el proceso de regeneración, con un valor próximo a las 0,2 unidades; este hecho lo muestra gráficamente la pendiente tan similar que tienen las rectas de regresión (Figura 5.1). La única distribución que tiene una pendiente diferente a las demás es la que corresponde a la cloración en matraz (punto MAT6) ya que tiene una variabilidad sensiblemente menor al resto, con un valor de 0,1 unidades. Esto puede ser

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 54 debido a que las condiciones de mezcla en un pequeño matraz son mejores que en elementos de mayor capacidad, y es lógico que se obtengan medidas más semejantes. Los valores medios del pH no se pueden considerar iguales entre sí, exceptuando el proceso entre la salida del efluente secundario y la salida del tratamiento físico-químico, donde sí se registra una diferencia significativa a tener en cuenta en el test de similitud. Todo esto indica que el tratamiento físico-químico no modifica ni el pH del agua ni su variabilidad. El hecho que el resto de medias deban considerarse como diferentes, significa que el valor del pH entre las diferentes etapas sí que varía, lo que puede hacer necesario la medida del pH en cada una de ellas. Considerando que la PRA de Mataró dispone de dos procesos de desinfección, es así mismo interesante analizar los puntos finales de los procesos para ver si se obtienen valores similares. Existe cierta igualdad entre las medias y las varianzas de MAT4 y MAT5 (que añaden la misma dosis de cloro al agua), lo que muestra que la adición de hipoclorito sódico aumenta ligeramente el pH del agua tratada hasta unos niveles bastante estables. Estas igualdades no se mantienen totalmente en MAT6 (que añade una dosis diferente de cloro) lo que indica que también hay que tener en cuenta la dosis de hipoclorito sódico añadido. Dado que las medias son diferentes y las varianzas iguales, es interesante tener en cuenta los resultados del test de Student-Newman-Keuls. Éstos muestran que se pueden llegar a diferenciar hasta cuatro grupos de datos con medias claramente diferentes entre ellos; por otra parte, los niveles de significación obtenidos son bajos, de manera que lo más coherente es obviarlos y considerar que no hay diferencias relevantes entre ellos. El valor medio del pH varía en las distintas etapas estudiadas entre 7,4 y 7,7 unidades (excepto para el proceso de coagulación-floculación) y su variabilidad se mantiene bastante constante entorno a las 0,2 unidades. En resumen, conviene controlar el pH del agua durante o después del proceso de desinfección con cloro, debido al efecto que este tiene en la distribución de las especies desinfectantes. Por otra parte, carece de interés controlar el pH del agua durante o después del proceso de desinfección con luz UV, pues este proceso no altera el pH de un agua. PRA de Castell-Platja d’Aro Los valores del pH obtenidos en las campañas de ensayo aparecen en la Figura 5.2. El test de Kolmgorov-Smirnov (ver anejo A.1.1) permite afirmar que los valores del pH en todos los puntos de control se ajustan a una distribución normal, de manera que pueden analizarse aplicando las características de esta distribución. Las rectas de regresión de las representaciones logarítmico-normales de los datos (Figura 5.2) tienen unas pendientes similares en los tres primeros casos (indican una misma desviación típica), mientras que la pendiente de la recta para el caso del proceso de cloración es claramente mayor, lo que indica un aumentando bastante importante de la dispersión de los datos en esta última fase. Esta observación queda conformada mediante los t-test, de los que se obtiene un resultado negativo para las pruebas de similitud de varianzas entre el punto CPA4 y el resto, y un resultado positivo para la similitud de varianzas entre etapas consecutivas del proceso de tratamiento.


Campañas 1 a 8


0,1 1 10 30 50 70 90 99 99,9

pH

6,5

7,0

7,5

8,0

8,5

9,0

9,5

CPA1 CPA2 CPA3 CPA4

Figura 5.2. Distribución de probabilidad del pH en la PRA de Castell-Platja d’Aro.

Por lo que respecta a los valores medios, la estadística muestra únicamente igualdad de medias entre los puntos CPA2 y CPA3 (salida del filtro y salida del tratamiento con luz UV), igualdad que no existe en otras comparaciones. Esto ya se podía intuir de la gráfica 5.2, donde se observa que el pH aumenta a lo largo del tratamiento (como ya sucedía en la PRA de Mataró): lo hace de manera relevante en la filtración y aún más, en la cloración. Este fenómeno tiene su explicación química: la desinfección con cloro mediante la adición de una disolución básica de hipoclorito sódico provoca inevitablemente un aumento del pH. Los análisis realizados “a posteriori”, tanto considerado la igualdad de varianzas como no considerándola, reafirman todos estos resultados, puesto que únicamente se obtienen similitud de medias entre los puntos CPA2-CPA3. La conclusión de esta igualdad entre las medias, que también ocurre entre las varianzas, es que el tratamiento con luz UV no afecta al valor medio ni a la dispersión del pH, lo cual es lógico ya que el proceso no aporta ningún compuesto al agua que lo pueda modificar. En resumen, conviene controlar el pH del agua durante o después del proceso de desinfección con cloro, debido al efecto que este tiene en la distribución de las especies desinfectantes. Por otra parte, carece de interés controlar el pH del agua durante o después del proceso de desinfección con luz UV, pues este proceso no altera el pH de un agua. PRA de Empuriabrava Los valores del pH obtenidos en las campañas de ensayo aparecen en la Figura 5.3. El test de Kolmgorov-Smirnov (ver anejo A.1.1) permite afirmar que los valores del pH en todos los puntos de control se ajustan a una distribución normal, de manera que pueden analizarse aplicando las características de esta distribución.


Campañas 1 a 8

Frecucencia acumulada (%)

0,1 1 10 30 50 70 90 99 99,9

pH

6,5

7,0

7,5

8,0

8,5

9,0

9,5

EPB1EPB2EPB3EPB4EPB5

Figura 5.3. Distribución de probabilidad del pH en la PRA de Empuriabrava.

Los sucesivos t-test muestran la igualdad de las varianzas entre las dos etapas iniciales (EPB1-EPB2) y entre las finales (EPB4-EPB5), siendo distintas en las otras partes del proceso. Todas las medias son claramente distintas excepto entre los dos puntos finales, donde la media de valores no varía significativamente. Los estudios “post hoc” de Student-Newman-Keuls y Tamhane no hacen más que reafirmar los datos del t-test, sin aportar nueva información. La representación gráfica de las cinco series de muestras indican que el pH tiende a subir a lo largo del proceso (de manera que las medias son diferentes) y las rectas de regresión tienden a aumentar su pendiente (las desviaciones típicas también tienden a ser mayores), lo que se traduce en un aumento de la variabilidad del valor del pH. También se observa que los puntos EPB4 y EPB5 registran valores muy próximos, en coherencia con la igualdad de medias obtenida entre estos dos puntos. El incremento de la media y la variabilidad del pH en todos los puntos de control de la PRA de Empuriabrava se explica por la actividad biológica que tiene lugar en la PRA (básicamente de las algas), lo que provoca alteraciones del pH en función de la hora del día y de la época del año. Las muestras se tomaron durante el día, cuando la actividad fotosintética es más elevada, lo que implica un mayor consumo de dióxido de carbono y el consecuente aumento del pH. También es importante destacar las alteraciones del pH asociadas con la época del año; así, en primavera, época de mayor crecimiento de las plantas, ocurren también los mayores niveles de pH. Esta variabilidad del pH es favorable, siempre que sea dentro de unos límites, puesto que dota a la masa de agua de un proceso desinfectante natural, ya que los microorganismos patógenos no se adaptan a estos cambios bruscos de pH. En resumen, la variación del pH en un sistema natural de regeneración de agua como el de Empuriabrava viene determinado fundamentalmente por la actividad fotosintética que tiene lugar en las masas de agua que la componen. Esta dependencia hace que el pH registre oscilaciones muy marcadas entre las horas del día de máxima insolación y las horas nocturnas e igualmente entre los días de mayor insolación del verano y los menos luminosos del invierno. Considerando que estas fluctuaciones ambientales son difíciles de alterar o modificar, el control del pH ha de plantearse como una variable de partida para posibles

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 57 utilizaciones del agua efluente del proceso de regeneración. El uso del agua regenerada como suministro a otros recursos naturales de agua parece razonable y ajustado por la actividad biológica que se desarrolla en ellas.

5.1.2 Materia en suspensión (MES) PRA de Mataró Los valores de la MES obtenidos en las campañas de ensayo aparecen en la Figura 5.4.

Campañas 1 a 8


0,1 1 10 30 50 70 90 99 99,9

Mat

eria

en

susp

ensi

ón (m

g/L)

0

100

200

300

400MAT1 MAT2 MAT3 MAT4 MAT5 MAT6

Figura 5.4. Distribución de probabilidad de la MES en la PRA de Mataró.

La EDAR de Mataró fue diseñada para satisfacer los valores exigibles a un efluente secundario, que fijan un límite para la MES de 35 mg/L. La Figura 5.4 muestra que este valor límite se incumple sistemáticamente en la mayoría de los casos. El valor medio obtenido en el efluente secundario (MAT1) ha sido de 92 mg/L y el percentil 90 alcanza los 230 mg/L. Los niveles de MES de dicho efluente son demasiado elevados y tienen una gran variabilidad al ser la desviación típica de los datos igual a 82 mg/L, lo que es sin duda un gran inconveniente para la regeneración de sus aguas, que debería subsanarse si quiere introducirse un sistema global totalmente efectivo. Hay que recordar que la actual PRA de Mataró es un pequeño sistema de pruebas, precisamente para estudiar la viabilidad de instalar un proceso completo de regeneración de aguas. Estos niveles de MES tan elevados vienen provocados por el origen de las aguas tratadas por la planta depuradora, que tienen una elevada proporción de agua residual industrial, debido a la gran cantidad de industrias instaladas en la zona. Esto provoca que durantes las fases de funcionamiento de la industria, la proporción de agua residual industrial aumente y la calidad del efluente secundario registre notables fluctuaciones temporales. El análisis de la evolución de la MES en los distintos procesos de tratamiento disponibles muestra que los valores de MES del proceso de regeneración están situados siempre por debajo de los 100 mg/L, ya que los puntos de MAT1 corresponden estrictamente al final del tratamiento secundario y los procesos regeneradores propiamente dichos todavía no han

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 58 empezado. Así pues, cabe considerar una extensión del gráfico a dicho intervalo (Figura 5.5) para visualizar y entender mejor la evolución de los datos a analizar.

Campañas 1 a 8


0,1 1 10 30 50 70 90 99 99,9

Mat

eria

en

susp

ensi

ón (m

g/L)

0

20

40

60

80

100

MAT1 MAT2 MAT3 MAT4 MAT5 MAT6

Figura 5.5. Distribución de probabilidad para valores de MES < 100 mg/L en la PRA de

Mataró.

El test de Kolmgorov-Smirnov (ver anejo A.1.2) permite afirmar que los valores de la MES en todos los puntos de control se ajustan a una distribución normal, de manera que pueden analizarse aplicando las características de esta distribución. La gráfica de todos los datos obtenidos (Figura 5.4) muestra que la MES en MAT1 es claramente distinta al resto de puntos; su recta de regresión situada en la parte superior del gráfico y la mayor pendiente de su recta de regresión muestran que tanto su valor medio como su desviación típica son mayores que en el resto de etapas de la PRA. Esto es un hecho que ya cabía esperar, ya que uno de los objetivos de calidad contemplados en todas las normativas de regeneración es reducir la MES del agua. Esta reducción es del 87% para la línea de desinfección con cloro y del 71% para la combinación de UV+cloro; las pruebas con dosis fija de cloro obtienen un 81% de eliminación. Estos resultados de eliminación tan dispares, especialmente que la eliminación con el tratamiento más completo sea un 16% inferior a la obtenida sólo con la cloración, indica un funcionamiento defectuoso de la PRA. Las diferencias son demasiado elevadas como para pensar en un error de medida de la MES, de manera que lo lógico es pensar que existen errores de procedimiento. Cabría pensar que el tratamiento con luz UV hace aumentar la MES, pero no es así, ya que consigue una reducción del 7%, lo que hace descartar esta posibilidad. Otras posibles causas serían las diferencias en la naturaleza del hipoclorito añadido (por ser de diferente fabricante o por verse alteradas sus características en el almacenamiento), una limpieza escasa o defectuosa del reactor o un funcionamiento defectuoso del mismo. En este contexto, Bueso (2004) ya detectó que la longitud del reactor no es suficiente para asegurar que el 80-90% del agua tratada tenga el tiempo de contacto previsto con el hipoclorito y por este motivo, recomendó la ampliación del circuito y la instalación de un mezclador mecánico que permita una buena mezcla inicial.

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 59 De los procesos de regeneración aplicados al agua, el tratamiento físico-químico es el que consigue un mayor porcentaje de eliminación de MES, ya que es capaz de eliminar un 66% de la MES del efluente secundario, en términos del percentil 90. El proceso más ineficaz es la cloración siguiendo la línea UV+cloro, ya que tiende a aumentar el contenido de MES detectado en el afluente del tratamiento con luz UV, aunque no de manera significativa. Los resultados obtenidos del estudio estadístico no muestran diferencias significativas entre las medias y las varianzas de los distintos puntos de una misma línea de regeneración, a excepción de las comparaciones con el valor inicial MAT1 y entre los puntos MAT2-MAT4 (salida tratamiento físico-químico y salida de cloración de la desinfección únicamente con cloro). Esto reafirma que la reducción más importante de MES ocurre en la primera parte del proceso regenerador, esto es, en el tratamiento físico-químico. Si bien es cierto que las siguientes etapas tienden a reducir el nivel de MES en el agua, no lo hacen de manera tan importante. En cuanto a los dos tratamientos de desinfección existentes, el análisis comparativo de las medias no muestra diferencias significativas entre los puntos finales (después de los procesos de cloración), lo que podría hacernos pensar que los tratamientos tienen resultados análogos para el tratamiento de la MES. En realidad esto no es así, y sí que hay diferencias significativas entre ellos; lo que sucede en este caso es que la estadística es conservadora y no rechaza la hipótesis nula cuando debería hacerlo. En conclusión, el punto básico de control de la concentración de MES es el MAT2, puesto que es donde se produce la mayor parte de la eliminación de la MES; posteriormente, los valores siguen disminuyendo pero en menor medida. De este modo, si los valores en el punto MAT2 cumplieran los valores máximos permitidos, no sería estrictamente necesario realizar más análisis operativos. Si no fuera así, bastaría añadir al programa de control el último punto de cada línea de tratamiento (MAT4, MAT5 y MAT6) puesto que el tratamiento con luz UV (cuando lo hay) no produce una alteración significativa del contenido de MES. A modo de ejemplo, si se quisiera dar al agua regenerada de Mataró un uso industrial de calidad 2.2 según el Real Decreto 1620/2007 (ver anejo A.2), el valor máximo del percentil 90 para la MES sería 35 mg/L. El valor medio en el punto MAT2 es 34 mg/L, pero la elevada desviación típica de los datos hace que el percentil 90 sea 80 mg/L, de manera que estaríamos fuera de los límites establecidos y deberíamos controlar nuevamente esta variable al final de las distintas líneas del proceso de regeneración. Si lo hacemos, vemos que el tratamiento de desinfección con cloro únicamente (punto MAT4) sí que cumple con estos niveles, ya que el percentil 90 es 30 mg/L. Para los otros puntos finales (MAT5 y MAT6), no se cumpliría la norma al ser los percentiles mayores (67 y 34 mg/L, respectivamente). Este pequeño ejemplo muestra que la norma, al hacer referencia a niveles de percentil y no de valor medio, establece limitaciones no solamente sobre los valores obtenidos sino también sobre su variabilidad, de manera que unos buenos valores medios pueden ser insuficientes si la estabilidad del proceso no está totalmente garantizada. PRA de Castell-Platja d’Aro Los valores de la MES obtenidos en las campañas de ensayo aparecen en la Figura 5.6.

El test de Kolmgorov-Smirnov (ver anejo A.1.2) permite afirmar que los valores de la MES en todos los puntos de control se ajustan a una distribución normal, de manera que pueden analizarse aplicando las características de esta distribución.


Campañas 1 a 8


0,1 1 10 30 50 70 90 99 99,9

Mat

eria

en

susp

ensi

ón (m

g/L)

0

20

40

60

80

100

CPA1CPA2CPA3CPA4

Figura 5.6. Distribución de probabilidad de la MES en la PRA de Castell-Platja d’Aro.

La representación gráfica de las campañas de ensayos muestra que los datos de cada fase se ajustan a dos distribuciones normales distintas: la primera, una distribución normal con media y varianza nulas, y la segunda, una distribución normal con medias oscilantes entre 8,15-10,50 mg/L y desviación típica entre 5,52-7,09 mg/L. De cara al estudio estadístico, es conveniente considerar únicamente los datos del segundo grupo; el hecho de que prácticamente la mitad de los valores sean cero, no debe obviarse ya que es de gran importancia. Indica que no se ha detectado presencia de MES en la mitad de las pruebas realizadas, y por tanto que el agua regenerada es de muy buena calidad con respecto a este parámetro. La prueba general ANOVA aporta información significativa, tanto en lo que se refiere a la igualdad de medias como a la homogeneidad de varianzas. Así, el test de Levene para homogeneidad de varianzas ofrece un valor de significación de 0,643 y el test de ANOVA de 0,680 (con un valor de F=0,505), lo que permite asegurar que tanto las medias como las varianzas de todos los grupos pueden considerarse iguales, al superar ambos valores ampliamente el pvalor para significación de hipótesis (=0,05). Los sucesivos t-test, así como las pruebas multivariantes a posteriori, no hacen más que reflejar esta igualdad de medias y de varianzas existente entre todas las etapas del tratamiento regenerador. La Figura 5.6, muestra que las medias de las distintas etapas tienden ligeramente a disminuir, como era de esperar y como ya sucedía en la PRA de Mataró, aunque no lo hacen de manera significativa. El rendimiento de eliminación de todo el conjunto es de un 2% y en términos absolutos de 0,90 mg/L; teniendo en cuenta que la precisión del método está entorno a los 2-3 mg/L, es obvio que los cambios registrados no son significativos. Es interesante destacar que la cloración reduce el valor medio, la desviación típica y el valor del percentil 90 de la MES (aunque no de manera importante) lo que van en consonancia con los resultados obtenidos en los puntos MAT4 y MAT6 de la PARA de Mataró y evidencia nuevamente que los valores de MAT5 no son correctos. La interpretación física de estos resultados es que la concentración de MES presente en el agua regenerada es prácticamente la misma que la del agua depurada; en términos relativos de calidad, la calidad del agua referida a éste parámetro no varía. En una primera valoración, este hecho es negativo, ya que el objetivo a alcanzar debería ser el de reducir

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 61 los niveles de MES, algo que la PRA de Castell-Platja d’Aro no consigue. No obstante, un análisis más profundo permite concluir que lo que sucede realmente es que el agua del efluente secundario es de una excelente calidad en cuanto a contenido de MES, que ya es utilizable en la mayoría de casos contemplados en el proyecto de Real Decreto 1620/2007, al tener un valor del percentil 90 de 19 mg/L y en concreto lo es para su uso actual (riego de campos de golf, calidad 4.1) que marca un valor máximo del percentil 90 de 20 mg/L. En resumen, el tratamiento terciario de Castell-Platja d’Aro funciona como regulador de la calidad del efluente secundario para evitar que ésta empeore, pero no la mejora, ya que la calidad es suficientemente buena. Si fuera necesario obtener un agua con niveles inferiores de MES, se debería optar por un tratamiento adicional o alternativo al existente; el actual está al límite del rendimiento de eliminación, ya que su tecnología no permite eliminar más partículas en suspensión. Por ejemplo, podría instalarse un proceso de coagulación-floculación en línea, por ser uno de los procesos más eficaces para reducir la MES. Estos resultados permiten concluir que no es estrictamente necesario controlar la MES en todas las etapas del proceso, pero sí que es clave hacerlo a la salida del efluente secundario (CPA1). Si en este punto los resultados son favorables, sólo tendríamos que comprobar que la calidad se mantiene en el agua regenerada (CPA4) como punto de control reglamentario. PRA de Empuriabrava Los valores de la MES obtenidos en las campañas de ensayo aparecen en la Figura 5.7:

Campañas 1 a 8


0,1 1 10 30 50 70 90 99 99,9

Mat

eria

en

susp

ensi

ón (m

g/L)

0

20

40

60

80

100


Figura 5.7. Distribución de probabilidad de la MES en la PRA de Empuriabrava.

Las distribuciones de los valores experimentales muestran que los datos de cada fase se ajustan a dos distribuciones normales distintas: la primera, una distribución normal con media y varianza nulas y la segunda, una distribución normal con media oscilantes entre 12,61-21,28 mg/L y desviación típica entre 8,11-18,12 mg/L. El estudio estadístico se realizará únicamente con los datos del segundo grupo; el hecho de que prácticamente una cuarta parte de los datos valgan cero no debe obviarse, ya que es importante, puesto que indica

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 62 que no se detectó MES en una cuarta parte de las pruebas realizadas, y que el agua efluente del decantador secundario tiene un bajo contenido de MES. El test de Kolmgorov-Smirnov (ver anejo A.1.2) confirma que los valores de la MES en todos los puntos de control se ajustan a una distribución normal, de manera que pueden analizarse aplicando las características de esta distribución. La Figura 5.7 muestra que los datos pueden agruparse en dos grupos con características distintas entre ellos; el primero estaría formado por las tres primeras etapas: decantación secundaria, lagunas de sedimentación y lagunas de afino (EPB1, EPB2 y EPB3) y el segundo por el resto: humedales y estanque Europa (EPB4 y EPB5). Además, en este segundo grupo, los valores obtenidos son más altos y su desviación típica es mayor que los del primer grupo, lo que muestra que el funcionamiento de estas etapas de la instalación no contribuye a la eliminación de MES. Contrariamente a lo que sería deseable, el contenido de MES en el agua aumenta así como su variabilidad y además ambas lo hacen de manera significativa. Este aumento del contenido de MES y de su variabilidad se debe a la gran actividad biológica de las últimas etapas de la PRA (humedales y estanque), tanto debido a la flora como a la fauna que habita la zona, al tratarse de elementos de gran extensión y totalmente abiertos donde no existe ningún tipo de restricción al acceso. Las lagunas de sedimentación (EPB2) y de afino (EPB3) también son zonas de amplia extensión (aunque mucho menores que las anteriores), aunque su ubicación funcional ofrece diversos mecanismos para ahuyentar a la fauna de la zona, haciendo que la intrusión sea mucho menor. El análisis dos a dos de las medias y las varianzas refleja en cierto modo esta dualidad funcional, puesto que los análisis consecutivos obtienen una significación muy elevada entre ellos (con valores comprendidos entre 0,466 y 0,971) que conforma la igualdad de medias y varianzas, excepto en el emparejamiento EPB3-EPB4, donde la significación es mucho menor (de 0,143 para la varianza y de 0,177 para la media). Aún así, el test no permite descartar la hipótesis nula de igualdad de medias y varianzas. Los resultados de los test de comprobación a posteriori dan estos mismos resultados, ya que el test de Student-Newman-Keuls no encuentra diferencias relevantes entre todas las medias aunque la significación es muy baja (0,129), y el de Tamhane tampoco. No obstante, la estadística puede ser demasiado conservadora y conviene hacer un último análisis de los percentiles 90, que es lo que regula el Real Decreto. El análisis comparativo del percentil 90 muestra un valor bastante constante en las tres primeras etapas (valores de P90 de 29, 26 y 25 mg/L) y en las dos últimas (51 y 55 mg/L) pero no en conjunto, ya que de EPB3 a EPB4 varía 15 mg/L, aumenta un 100%. Así pues, cabe considerar que existen dos grupos de datos diferenciados entre ellos y que la estadística es, en este caso, demasiado conservadora. Estos resultados tienen una importante repercusión, ya que el primer grupo coincide con el final del tratamiento secundario y el segundo es la totalidad del tratamiento de regeneración; además, aunque el secundario es un tratamiento biológico, depende bastante de la acción humana mientras que en el de regeneración la contribución antropogénica sólo es efectiva en su creación, pero no durante su funcionamiento, de manera que puede considerarse en la práctica como un proceso natural de regeneración de agua. Los resultados muestran que el contenido de MES es mejor tras el tratamiento artificial (secundario) que tras el natural (regenerador) lo que muestra que la tecnología actual puede conseguir un agua de mejor calidad que la que se obtiene mediante un proceso regenerador “natural”, en las condiciones del caso de estudio. En conclusión, los puntos clave de muestreo para la MES son la salida del decantador secundario EPB1 (que es donde se registran los valores de MES más altos dentro del primer grupo) y el punto final del tratamiento terciario EPB5 (que es, a su vez, donde se registran los valores más elevados del segundo grupo). Hay que tener presente que el contenido de MES y su variabilidad aumentan notablemente en el segundo grupo de procesos, de manera

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 63 que si en el primer punto básico de control, EPB1, no cumpliéramos los estándares de calidad del parámetro, sería necesario tomar las medidas oportunas ya que tampoco se cumplirían en el punto final.

5.1.3 Turbiedad (TUR) PRA de Mataró Los valores de la TUR obtenidos en las campañas de ensayo aparecen en la Figura 5.8.

Campañas 1 a 8


0,1 1 10 30 50 70 90 99 99,9

Turb

ieda

d (U

NT)

0

50

100

150

200


Figura 5.8. Distribución de probabilidad de la TUR en la PRA de Mataró.

Los niveles finales de la turbiedad del agua depurada de la PRA de Mataró son muy elevados: el valor medio de la turbiedad es de 62 UNT, su desviación típica es de 57 UNT y el valor del percentil 90 es 171 UNT (ver Figura 5.8). Esta elevada variabilidad se confirma por el hecho de que, en aproximadamente un 25% de las muestras, la turbiedad es superior a 100 UNT, y en otro 25% es inferior a 20 UNT. Como ya sucedía con la MES, estos valores son demasiado elevados y variables para plantear un sistema de regeneración realmente eficaz y además, condicionan mucho los posibles usos finales del agua regenerada. Teniendo en cuenta este hecho, se analiza el comportamiento de la turbiedad en las tres líneas de tratamientos regeneradores existentes en la PRA. Para ello, es conveniente notar que en ellos, casi la totalidad de los valores de la turbiedad están por debajo de las 50 UNT, ya que los puntos de MAT1 son los relativos al efluente secundario y no corresponden estrictamente a tratamiento de regeneración alguno. Así pues, cabe plantear una extensión del gráfico a dicho intervalo (Figura 5.9) para una mejor visualización de la evolución de los datos a analizar.


Campañas 1 a 8


0,1 1 10 30 50 70 90 99 99,9

Turb

ieda

d (U

NT)

0

10

20

30

40

50

MAT1MAT2MAT3MAT4MAT5MAT6

Figura 5.9. Distribución de probabilidad para valores de TUR < 50 UNT en la PRA de

Mataró.

El test de normalidad de Kolmogorov-Smirnov asociado a este parámetro (ver anejo A.1.3) indica que la turbiedad se ajusta a una distribución normal en todas las etapas, excepto en el primer punto, el MAT1, como muestra la Figura 5.8, por la mala aproximación de la recta de regresión a los resultados experimentales. El punto MAT1 es anterior al tratamiento regenerador propiamente dicho, ya que corresponde a ensayos sobre el agua depurada, así que puede excluirse de análisis estadístico. Este comportamiento de los valores del efluente secundario reafirma la elevada incertidumbre en cuanto al contenido de turbiedad del efluente secundario, que se traduce en una calidad heterogénea del agua a regenerar.

La Figura 5.8 muestra que tanto la media como la varianza de la turbiedad del agua se reducen de manera importante dentro del proceso regenerador, aunque los niveles finales siguen siendo bastante elevados. La mayor parte de reducción de la turbiedad ocurre en el tratamiento físico-químico (MAT2) que consigue un rendimiento de eliminación del 78%, porcentaje muy elevado teniendo en cuenta que los valores finales de reducción obtenidos en las distintas líneas son del 86% (tratamiento cloro), del 83% (UV+cloro) y del 88% (dosis fija de cloro de 2,7 mg Cl2/L). En el resto de etapas del proceso, las variaciones ya no son tan significativas, como puede apreciarse en la Figura 5.9, por la elevada agrupación de los datos y de las rectas de regresión. Es importante notar nuevamente que los peores resultados se obtienen en la línea de tratamiento más tecnificada (desinfección con UV+cloro), en coherencia con los resultados obtenidos para la MES, pero en incoherencia con la técnica. Los t-test consecutivos revelan que no puede descartarse la igualdad de medias entre los procesos sucesivos, cosa que manifiesta la homogeneidad del proceso de eliminación de la turbiedad y también la limitación de la instalación, ya que aunque la tendencia es reducir el contenido de turbiedad, no consigue hacerlo de manera significativa. Esto es coherente con los porcentajes de eliminación y reafirma que la reducción de la turbiedad realmente significativa ocurre en el tratamiento físico-químico y que los procesos posteriores sólo consiguen reducirla ligeramente.

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 65 Los resultados de las pruebas multivariantes a posteriori de Student-Newman-Keuls y Tamhane, siguen mostrando la gran homogeneidad de las medias en todos los puntos del proceso, exceptuando el punto MAT1. En cuanto a las varianzas, debe rechazarse la igualdad entre ellas entre el tratamiento físico-químico y el tratamiento con UV (EPB2-EPB3) y entre el tratamiento físico-químico y la cloración (EPB2-EPB4), ya que ambos tratamientos de desinfección reducen a la mitad la desviación típica, que pasa de valer 18 UNT en el punto EPB2 a 9 UNT tanto en EPB3 como en EPB4. Estos niveles de desviación típica se mantienen sin variaciones significativas en el resto de los procesos de tratamiento. La conclusión física del estudio de varianzas es que el resto de etapas posteriores al tratamiento físico-químico, reducen la variabilidad de los datos, homogeneizando los buenos resultados obtenidos por éste. Este hecho, aunque menor, es también importante ya que consigue rebajar el valor del percentil 90 desde 38 UNT (EPB2) hasta un valor variable entre las 20-30 UNT, en función de la línea de tratamiento considerada. Estos resultados permiten concluir que el punto básico de control del contenido de turbiedad es el MAT2, puesto que es donde la turbiedad se reduce de manera más importante. En él ocurren los rendimientos más altos de todo el proceso regenerador, ya que el resto de etapas del tratamiento también reducen la turbiedad, aunque de manera menos significativa. Si las medidas de MAT2 cumplieran con los valores máximos exigidos, no sería estrictamente necesario realizar más análisis, excepto los reglamentarios de final de tratamiento (MAT4, MAT5 y MAT6). Si por el contrario, en MAT2 no se cumplieran los estándares de calidad, los reglamentarios serían también necesarios desde el punto de vista del procedimiento. Como en el caso de la MES, es interesante plantear un pequeño ejemplo para ver la metodología de análisis planteada. Si se quisiera dar al agua un uso industrial (calidad 3.1 del Real Decreto 1620/2007), el valor máximo del percentil 90 sería 15 UNT. El valor del percentil 90 en el punto MAT2 está entorno al valor 70 UNT, de manera que es evidente que hay que analizar los puntos finales de cada línea de tratamiento. Si lo hacemos, vemos que en los puntos finales de los tratamientos de desinfección con UV+cloro (MAT5, el P90 vale 30 UNT), con cloro (MAT4, el P90 vale 25 UNT) y cloro con dosis fija (MAT6, el P90 vale 20 UNT) siguen estando por encima de los límites permitidos. Así pues, sólo ensayando dos etapas de las que componen los tratamientos, podemos concluir que el agua de la PRA de Mataró no es adecuada para el uso 3.1, por superar los niveles máximos de turbiedad requeridos. La eliminación de la turbiedad podría aumentar si se modificara el sistema de funcionamiento del filtro, ya que Bueso (2004) observó que su rendimiento es muy bajo debido a su diseño. Actualmente, el filtro trabaja a presión y requiere de una bomba de impulsión que está instalada entre el decantador lamelar y el filtro, y cuyo funcionamiento provoca la rotura de los flóculos. De esta manera los flóculos convertidos en pequeñas partículas pasan a través del filtro. Este gran inconveniente se evitaría si se contara con un filtro por gravedad ya que así no necesitaríamos la bomba para impulsar el agua y los flóculos no se romperían y quedarían retenidos en el lecho filtrante. PRA de Castell-Platja d’Aro

Los valores de la TUR obtenidos en las campañas de ensayo aparecen en la Figura 5.10.

El test de Kolmgorov-Smirnov (ver anejo A.1.3) muestra que los valores de la turbiedad en todos los puntos de control se ajustan a una distribución normal, de manera que pueden analizarse aplicando las características de esta distribución.


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Figura 5.10. Distribución de probabilidad de la TUR en la PRA de Castell-Platja d’Aro.

La representación gráfica de las campañas de ensayo muestra una gran concentración de los datos y unas rectas de regresión prácticamente paralelas, cosa que indica cualitativamente la existencia de igualdad de medias y varianzas. El estudio estadístico reafirma estas observaciones (ver anejo A.1.3). El test global ANOVA para todas las etapas concluye que las medias y las varianzas no varían de manera significativa a lo largo del tratamiento regenerador, al obtenerse unos valores de significación de la prueba ANOVA para igualdad de medias de 0,088 y de 0,428 en el test de Levene para similitud de varianzas. Los t-test realizados muestran igualmente similitud de medias y varianzas, excepto entre las medias de los puntos CAP1-CAP2 y CAP1-CAP3, en los que cabe descartar la semejanza entre las medias. Sin embargo, en la Figura 5.10 se observa que hay un par de días en que los valores obtenidos son anormalmente superiores al resto; este hecho, probablemente ocasionado por un error de medición o de funcionamiento de la PRA, distorsiona el valor del test estadístico, por lo cual cabe considerar la igualdad de medias entre todos los puntos. Los tests multivariantes concluyen nuevamente esta posibilidad, al mostrar similitud entre las medias de todas las etapas del tratamiento. La eliminación de la turbiedad así como la reducción de su variabilidad son bastante limitadas. El valor de la turbiedad presente en el agua se va reduciendo paulatinamente, pero de manera muy poco significativa; en términos de percentil 90, la reducción es de 1,1UNT, lo que está en el límite de precisión del turbidímetro. La desviación típica se mantiene prácticamente igual en todo momento, y oscila entre 2,0 UNT y 2,9 UNT. La evolución de las medias muestra que la turbiedad aumenta ligeramente en el proceso de cloración, seguramente debido a la precipitación de sólidos motivada por la adición del hipoclorito sódico; para minimizar este fenómeno es conveniente asegurar una buena limpieza del conducto de cloración, así como una composición y conservación adecuadas del hipoclorito sódico añadido.

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 67 En conclusión, la actual PRA de Castell-Platja d’Aro no consigue reducir los niveles de turbiedad del efluente secundario. Actualmente esto no es un gran problema, ya que el contenido de turbiedad inicial es muy bajo y suficiente para asegurar que no se supere el contenido de turbiedad exigible, pero muestra que la tecnología utilizada está incapacitada para reducir la turbiedad del efluente secundario. Si se quisiera reducir la turbiedad del agua regenerada, cabría instalar un tratamiento regenerador más intenso; por ejemplo, un proceso de coagulación-floculación previo. Para el control de la turbiedad, basta controlar el efluente secundario, punto CPA1. La normativa obliga a realizar un control reglamentario al final del tratamiento regenerador, en el punto CPA4. Es conveniente comprobar que la falta de reducción de turbiedad no es un problema actualmente para el uso del agua regenerada de Castell-Platja d’Aro. Esta agua tiene básicamente un uso recreativo de riego de campos de golf (uso 4.1 del Real Decreto 1620/2007) para el que se fija un límite máximo del percentil 90 de 10 UNT. En el punto CPA1 dicho percentil vale 6 UNT (claramente menor de las 10 UNT requeridas), con lo que la turbiedad del agua es apta para su uso y no es estrictamente necesario realizar más controles operativos en la misma, al disminuir la turbiedad con el tratamiento. PRA de Empuriabrava Los valores de la TUR obtenidos en las campañas de ensayo aparecen en la Figura 5.11.

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Figura 5.11. Distribución de probabilidad de la TUR en la PRA de Empuriabrava.

El test de Kolmogorov-Smirnov (ver anejo A.1.3) muestra que en el punto EPB4 debe rechazarse la hipótesis de comportamiento normal de los datos pero que dicha similitud puede aceptarse en el resto de casos. No obstante, en la Figura 5.11 puede verse que los resultados obtenidos en los humedales (EPB4) y en el estanque (EPB5) son bastante similares y las rectas de regresión asociadas son poco exactas, ya que la aproximación que dan sobre el comportamiento de los datos está poco ajustada. Además, el nivel de significación de la prueba K-S para EPB5 es de 0,09, valor bastante próximo al límite de decisión de

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 68 aceptación/rechazo del test. A la vista de estos datos cabe rechazar la hipótesis de similitud con una distribución normal en ambos casos. Esto hace que no pueda aplicarse los test de ANOVA y t-test a las etapas finales de la instalación, ya que requieren de una distribución normal de los datos a analizar. Los análisis t-test que pueden realizarse, en los puntos EPB1, EPB2 y EPB3, revelan que existe igualdad de medias y de varianzas entre ellos, excepto para la varianza entre EPB2 y EPB3, que es diferente. La Figura 5.11 muestra una división de los resultados experimentales en dos grupos: el primero formado por las tres primeras etapas (EPB1, EPB2 y PEB3) y el segundo formado por el resto (EPB4, EPB5), de igual manera que sucedía en el estudio de la MES. La media y el percentil 90 tienden a aumentar con el transcurso del tratamiento, aumento que se hace muy importante cuando el agua pasa del primer grupo al segundo. El percentil 90 aumenta desde las 4 UNT (a la salida de las lagunas de afino) hasta las 22 UNT (a la salida de los humedales), multiplicando su valor 5,5 veces. La pendiente de las rectas de regresión también aumenta de manera muy significativa, hecho que se constata cualitativamente con la evolución de la desviación típica, que pasa de 1 UNT en el punto EPB3 a 9 UNT en el punto EPB4. Estos resultados implican, como sucedía con la MES, que el contenido y la variabilidad de la turbiedad son mayores en el agua regenerada que en el agua depurada. El comportamiento es similar al de la MES, por lo que las conclusiones expuestas para la MES son aplicables también a la turbiedad, con la diferencia de que el aumento de turbiedad es significativamente mayor que en el caso de la MES. Este hecho se explica porque a parte del aumento producido por la interacción de los seres vivos de la zona, en la turbiedad también es importante la presencia en el agua de limos, de microfauna y de microflora procedentes del fondo de las lagunas, que al estar formados por partículas pequeñas no contribuyen de manera importante en el aumento de MES pero sí en el de la turbiedad. Esto es incluso apreciable en el tratamiento secundario, ya que el análisis después de las lagunas de sedimentación (EPB2) muestra valores superiores de turbiedad y de desviación típica que los obtenidos a la salida del decantador secundario (EPB1). Sin embargo, al no ser en esta etapa un fenómeno muy importante (dada la relativa poca extensión de las lagunas de sedimentación en comparación con la zona de humedales), la intrusión es corregida por las lagunas de afino (EPB3) que aún tienen margen de eliminación de materia disuelta en el agua. Estos resultados permiten concluir que el control de la turbiedad en la PRA de Empuriabrava tiene dos puntos clave, asociados a cada uno de los grupos existentes. Para estar del lado de la seguridad, es conveniente escoger los puntos que presentan unos niveles más elevados: para el tratamiento secundario, cabe controlar la salida de las lagunas de sedimentación (EPB2) y para el proceso de regeneración, la salida del estanque (EPB5), punto que además coincide con el reglamentario control de final de tratamiento.

5.1.4 Demanda química de oxígeno (DQO) PRA de Mataró Los valores de la DQO obtenidos en las campañas de ensayo aparecen en la Figura 5.12. El test de Kolmgorov-Smirnov (ver anejo A.1.4) muestra que los valores de la DQO en todos los puntos de control se ajustan a una distribución normal, de manera que pueden analizarse aplicando las características de esta distribución. Además, las significaciones obtenidas son bastante altas como queda reflejado gráficamente por la buena aproximación que muestran las rectas de regresión con la evolución de los datos (Figura 5.12).


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Figura 5.12. Distribución de probabilidad de la DQO en la PRA de Mataró.

La representación gráfica muestra nuevamente la dualidad existente entre los datos del efluente secundario (MAT1) y del proceso regenerador. Como ya sucedía anteriormente para la MES y la TUR, el mayor porcentaje de reducción de DQO se produce en el tratamiento físico-químico (MAT2), que consigue disminuir la DQO en un nivel de reducción del 41%. Los otros procesos también siguen reduciendo la DQO pero lo hacen en menor intensidad: la luz UV (MAT3) la reduce en sólo un 3%, la cloración del tratamiento de desinfección UV+cloro (MAT5) en un 9%, el tratamiento de desinfección exclusiva de cloro (MAT4) en un 4% y el proceso discontinuo de cloración con dosis fija (MAT6) en un 8%. La desviación típica sigue la misma tendencia y se reduce significativamente sólo en el tratamiento físico-químico, donde pasa de ser 68 mg O2/L a la entrada a 36 mg O2/L a la salida, esto es, a reducirse prácticamente a la mitad. Los sucesivos t-test para el análisis de medias y varianzas muestran unos resultados coherentes con este planteamiento; las medias y varianzas entre todos los puntos pueden considerarse iguales, excepto los del efluente secundario MAT1, donde la media y la varianza son claramente distintas al resto de las etapas. Además la significación obtenida es muy amplia, así que cabe pensar que se podría aplicar un test global de ANOVA a todas las etapas, excepto la inicial: el test de Levene para homoelasticidad de varianzas muestra una significación de 0,231 y la prueba de medias una de 0,562, lo que reafirma totalmente lo expuesto anteriormente. Un análisis cuantitativo de los datos lleva a la conclusión que las diferentes líneas de tratamientos regeneradores existentes no son suficientes para conseguir una reducción suficiente de la materia orgánica presente en el agua, que es lo que estima la demanda química de oxígeno. Aún considerando que las posibles interferencias de sustancias inorgánicas que puedan oxidarse en el ensayo fueran importantes, los valores finales del P90 en las distintas líneas son muy elevados: 114 mg O2/L en MAT5, 133 mg O2/L en MAT4 y 115 mg O2/L en MAT6, cuando es recomendable que no supere los 50 mg O2/L. La comparación entre las distintas ramas de desinfección muestra que los resultados finales de las mismas son más lógicos que los obtenidos para la MES y la turbiedad, ya que la rama

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 70 más tecnificada (desinfección con UV+cloro) tiene un valor de DQO más bajo que la menos tecnificada (desinfección única con cloro). La conclusión de estos datos es que el punto básico de control para la DQO es el MAT2, puesto que los valores no difieren en gran medida posteriormente, como ya sucedía con la MES y la TUR. Si los valores en el punto MAT2 cumplieran los valores deseados, no sería estrictamente necesario realizar más análisis operativos ya que es en el punto del tratamiento donde ocurren los valores más altos. Si no fuera así, es decir, si en ese punto se superaran los niveles deseados, se requeriría controlar el último punto de cada línea de desinfección (MAT5, MAT4 y MAT6) puesto que los valores medios de los procesos intermedios no son significativamente diferentes. PRA de Castell-Platja d’Aro Los valores de la DQO obtenidos en las campañas de ensayo aparecen en la Figura 5.13.

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Figura 5.13. Distribución de probabilidad de la DQO en la PRA de Castell-Platja d’Aro.

El test de Kolmgorov-Smirnov (ver anejo A.1.4) permite afirmar que los valores de la DQO en todos los puntos de control se ajustan a una distribución normal, de manera que pueden analizarse aplicando las características de esta distribución. La comparación de medias y varianzas muestra que existe una gran similitud entre los tres primeros puntos (CAP1, CAP2 y CAP3); esto es, que los datos tomados después de la decantación secundaria, de la filtración y del tratamiento con luz ultravioleta se distribuyen con medias y varianzas similares. Este hecho se corrobora por los valores que alcanzan el percentil 90 (41, 38 y 27 mg O2/L, respectivamente) y la desviación típica, que se mantiene constante en 10 mg O2/L. Esta igualdad se rompe en el punto final del proceso, después de la cloración del agua, donde la media y la varianza no son iguales a las de los otros puntos de control. Gráficamente, esto se visualiza por la concentración de los valores de las tres primeras etapas del proceso y por la misma pendiente de sus respectivas rectas de regresión. Los datos del punto final (CPA4) están claramente por encima del resto, lo que

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 71 significa que la DQO aumenta al añadir el hipoclorito sódico al agua; además, la mayor inclinación de la recta de regresión muestra un aumento de la variabilidad. En las condiciones de explotación actuales, este aumento de la DQO y de su variabilidad no es muy alarmante porque los niveles de DQO se mantienen en todo momento dentro de unos parámetros correctos: al inicio del tratamiento regenerador, el P90 toma valores cercanos a 40 mg O2/L que aumentan hasta los 50 mg O2/L en el agua regenerada. No obstante, el fenómeno en sí es preocupante, ya que se produce lo contrario de lo esperado; es decir, no solamente no se consigue que la instalación disminuya la DQO sino que la aumenta (en un 25% el percentil 90 y en un 50% la desviación típica). La posible explicación de este aumento son las reacciones químicas que se producen con la adición del hipoclorito que generan subproductos que hacen aumentar la DQO. Este fenómeno, que se manifiesta por la obturación de los difusores con el paso del tiempo, que siempre puede producirse y que requiere de un mantenimiento y limpieza adecuados, es aquí especialmente importante por los niveles bajos de DQO presentes en el agua. Las normativas de tratamiento de aguas cada vez más exigentes, plantean la necesidad de solventar este aumento de la DQO. El proceso más potente de los analizados en esta tesina para la disminución de la DQO es el tratamiento físico-químico, así que cabe pensar en convertir el actual en uno más completo. La utilización de un proceso de coagulación-floculación previo y de un decantador parecen las opciones más recomendables. En conclusión, el punto clave de control es el efluente secundario (CPA1), ya que es el que permitirá conocer si se cumplen los niveles exigidos de DQO. En caso de encontrar en él valores mayores, que seguramente aumentarán después de la cloración, cabe tomar las medidas adecuadas en ese momento. En caso de que los valores sean aceptables, cabe controlar el agua después de la cloración (CAP4), por el posible aumento de DQO que ésta pudiera inducir, en las condiciones de la presente tesina. PRA de Empuriabrava Los valores de la DQO obtenidos en las campañas de ensayo aparecen en la Figura 5.14.

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Figura 5.14. Distribución de probabilidad de la DQO en la PRA de Empuriabrava.

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 72 El test de Kolmgorov-Smirnov (ver anejo A.1.4) permite afirmar que los valores de la DQO en todos los puntos de control se ajustan a una distribución normal, de manera que pueden analizarse aplicando las características de esta distribución. Gráficamente, la Figura 5.14 muestra un excelente ajuste de las rectas de regresión, aumentando la veracidad de esta afirmación. En la representación gráfica de las campañas, todos los valores experimentales están muy próximos entre ellos y las rectas de regresión son prácticamente idénticas. Esto muestra una gran igualdad entre las distribuciones presentes y en particular, de sus medias y desviaciones típicas. En este caso, el test global de ANOVA aporta información significativa: la prueba para la igualdad de medias tiene una significación de 0,085 y el test de Levene para la homogeneidad de varianzas tiene un nivel de significación de 0,54; no se han encontrado diferencias significativas entre los diferentes grupos de valores. El caso particular de prueba ANOVA dos a dos (denominado t-test) muestra los mismos resultados que la prueba generalista, indicando una gran homogeneidad de la DQO en todas las etapas estudiadas. En términos cuantitativos, el valor máximo esperable en el 90% de las muestras oscila entre los 28 mg O2/L en el punto EPB1 y los 33 mg O2/L en el punto EPB5. El hecho que el valor de la DQO no varíe significativamente a lo largo de todos los tratamientos estudiados revela que éstos no son eficientes en lo referido a su capacidad para eliminar la DQO, ya que no son capaces ni de reducir su contenido ni su variabilidad, haciendo depender la calidad final del agua regenerada únicamente de la calidad obtenida en el decantador secundario (punto EPB1). No obstante, cabe considerar que los valores de DQO en las distantes partes de la PRA son bastante bajos, con valores máximos inferiores a 40 mg O2/L. Un análisis detallado de la evolución de la DQO a lo largo de la instalación muestra que, además de no conseguir reducir la DQO, en algunas etapas concretas (EPB2 y EPB4) tiene tendencia a aumentarla. El motivo de esta fluctuación es el carácter abierto de la instalación, que conlleva la contaminación adicional de las aguas por la presencia de los seres vivos presentes en la zona. Este hecho es de difícil erradicación, así que cabe intentar conseguir la máxima calidad posible en el tratamiento secundario. En conclusión, el punto de control básico para este parámetro es a la salida de las lagunas facultativas, el EPB2, puesto que en él se dan los valores más altos de DQO en todos los procesos, lo que está del lado de la seguridad. La gran homogeneidad de los valores experimentales en todos los procesos, hace que no sea necesario realizar más controles desde el punto de vista operativo. Desde el punto de vista reglamentario, hay que controlar la calidad del agua regenerada, realizando muestreo en el punto EPB5. Es importante destacar que la calidad final del agua es muy similar a la inicial, de modo que los procesos instalados no son eficicaces para reducir los niveles iniciales de DQO.

5.1.5 Carbono orgánico total (COT) PRA de Mataró Los valores del COT obtenidos en las campañas de ensayo aparecen en la Figura 5.15. La representación gráfica de los ensayos del contenido de carbono orgánico total (COT) es muy similar a la obtenida para la MES, la turbiedad y la demanda química de oxígeno. La Figura 5.15 muestra el efecto laminador que lleva a cabo el tratamiento físico-químico de la instalación, que es el máximo responsable de alcanzar los niveles de COT exigidos. Su importante efecto consigue reducir el contenido y la variabilidad de COT, dotando al tratamiento de una mayor fiabilidad.


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Figura 5.15. Distribución de probabilidad del COT en la PRA de Mataró.

En cuanto a la evolución de los valores, la Figura 5.15 muestra que las rectas de regresión calculadas se ajustan bastante bien a los valores aislados, excepto en el punto MAT1, donde a partir del percentil 50, la evolución de los datos dista bastante de seguir una línea recta. La prueba de Kolmgorov-Smirnov (ver anejo A.1.5) es coherente con esta observación, ya que rechaza la similitud con una distribución normal de los valores de MAT1 pero no la rechaza en el resto de casos; además, los niveles de significación obtenidos son bastante elevados, lo que dota de mayor fiabilidad a la afirmación. Este resultado es análogo al obtenido en la turbiedad, de manera que cabe operar también de la misma manera; excluir el punto MAT1 de los test estadísticos que requieran normalidad de los datos. En términos numéricos, el tratamiento físico-químico consigue una reducción del COT del 64%, pasando el valor del percentil 90 de 144 a 52 mg C/L. Para la desviación típica, la reducción es aún mayor, del 77% ya que pasa de valer 57 mg C/L a 13 mg C/L. La gran importancia de dicho tratamiento se muestra al comparar estos valores con los mejores obtenidos en la totalidad de ensayos realizados, a la salida del tratamiento de desinfección exclusivo con cloro (MAT4). En este punto el percentil 90 alcanza los 40 mg C/L, lo que significa una reducción total respecto a MAT1 del 72% (frente al 64% conseguido ya por el tratamiento físico-químico) y la desviación típica es de 13 mg C/L, la misma que en dicho tratamiento. Esta importante reducción hace que el orden de magnitud de los valores en el efluente secundario (punto de muestreo MAT1) no sea el mismo que el de los valores obtenidos dentro del tratamiento regenerador, lo que dificulta observar detalladamente el comportamiento de este parámetro en todos los puntos a la vez. Dentro del tratamiento regenerador, el máximo valor obtenido en todos los ensayos realizados es de 63 mg C/L, de manera que cabe considerar que una cota superior de los resultados experimentales es 70mg C/L. Así pues, para visualizar mejor la evolución de las etapas de los procesos de regeneración, cabe plantear una ampliación de la representación gráfica de todos los resultaos experimentales con el límite superior de 70 mg C/L; dicha ampliación da lugar a la Figura 5.16, que se muestra a continuación.


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Figura 5.16. Distribución de probabilidad para valores de COT < 70 mg C/L en la PRA

de Mataró. El análisis estadístico prosigue con la prueba ANOVA, la cual en este caso sí que aporta información significativa: el test de homoelasticidad de Levene concluye que no puede descartarse la igualdad de varianzas (=0,707) y la igualdad de medias (=0,361). Estos resultados se corroboran por el análisis dos a dos (que tampoco permite rechazar ninguna comparación, ni de medias ni de varianzas) y por los análisis multivariantes contemplados en esta tesina. No obstante, una visualización de la representación gráfica centrada en el tratamiento regenerador (Figura 5.16) permite diferenciar las distintas rectas de regresión, así que cabe ser crítico con los resultados estadísticos respecto a la igualdad entre las medias. La única explicación para esta aparente contradicción es la elevada variabilidad del COT en el agua o en términos estadísticos, la elevada desviación típica y varianza de los datos. Esto hace que la diferencia apreciable en la Figura 5.16 no lo sea desde el punto de vista de la estadística al tener mucha dispersión en los datos. Cabe esperar mejoras de la PRA en el futuro que la hagan más fiable (y menos variable), así que cabe considerar las diferencias detectadas gráficamente: en las comparaciones MAT2-MAT4 y MAT3-MAT6, la diferencia de percentiles 90 es de 11 mg C/L. En el caso MAT3-MAT5 el percentil 90 obtenido es el mismo, lo que no debe tomarse como una igualdad real sino como otro reflejo más de un comportamiento anómalo de la instalación entre estas dos etapas, como ya se ha detectado en otros parámetros estudiados en esta y en otras tesinas, Bueso (2004). El proceso que claramente no es relevante para el COT es el tratamiento con luz UV (MAT3) ya que no altera ni su contenido ni su variabilidad, lo que hace que no sea necesario realizar ensayos de COT en esta fase. En conclusión, para el control del COT es clave la salida del efluente secundario (MAT2), ya que es el proceso que tiene una mayor influencia sobre él. Considerando que la PRA de Mataró rebaja el contenido del COT, dicho punto constituye el límite superior alcanzable; si en él cumpliéramos los objetivos de calidad exigidos, no sería estrictamente realizar más ensayos operativos. Si los niveles detectados fueran superiores a los exigidos, se requeriría el control después de la cloración (MAT4, MAT5 y MAT6, en cada caso) que a su vez coinciden con los puntos de control reglamentarios del tratamiento regenerador.

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 75 PRA de Castell-Platja d’Aro Los valores del COT obtenidos en las campañas de ensayo aparecen en la Figura 5.17.

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Figura 5.17. Distribución de probabilidad del COT en la PRA de Castell-Platja d’Aro

(todos los valores).

El test de Kolmgorov-Smirnov (ver anejo A.1.5) para todos los datos obtenidos indica que cabe rechazar la hipótesis de comportamiento normal de los datos de los puntos CPA2 y CPA3 y que no debe rechazarse para los otros dos puntos, CPA1 y CPA4. No obstante, una simple observación de la representación gráfica (Figura 5.17) permite ver que la mayoría de los valores en CPA2 y CPA3 sí que parecen ir en la línea de las rectas de regresión, pero dicho ajuste se ve alterado en la parte final por unos pocos puntos con unos valores de COT muy elevados. Dichos valores corresponden a ensayos realizados principalmente en el mes de junio de 2003 y el resto en el mes de junio de 2004. El hecho de que estos valores estén concentrados en un mismo periodo de tiempo que además coincide con una época de aumento de volumen de aguas a tratar (principio del verano) hace suponer que el origen sea un funcionamiento anómalo de la PRA posiblemente por falta de ajuste de la instalación a las nuevas condiciones de explotación. Es interesante recordar que el sistema de coagulación sólo funciona cuando el contenido de MES en el efluente secundario es superior a 20 mg/L, hecho que acostumbra a ocurrir solamente en los meses de verano, debido al mayor consumo de agua de la población turística. Cabe pensar que un retraso en la puesta en marcha del sistema de coagulación pueda ser la causa de estos valores tan elevados detectados, en comparación con el resto de medidas. Como elemento de contraste, los datos obtenidos por el gestor de la instalación en junio de 2004 muestran un COT del efluente secundario que oscila entre 8,4 y 17,6 mg C/L y del agua regenerada que oscila entre 8,1 y 12,3 mg C/L (Sala et al., 2006b). A la vista de este análisis cabe excluir del estudio estadístico los valores obtenidos durante el mes de junio de los años 2003 y 2004 por no ajustarse al funcionamiento normal de la PRA y porque distorsionan el estudio del comportamiento de este parámetro en condiciones normales de explotación. Para un estudio más representativo, cabe representar gráficamente los datos correspondientes a un funcionamiento normal de la PRA.


Campañas 1 a 8


0,1 1 10 30 50 70 90 99 99,9

Car

bono

org

ánic

o to

tal (

mg

C/L

)

0

20

40

60 CPA1 CPA2 CPA3 CPA4

Figura 5.18. Distribución de probabilidad del COT en la PRA de Castell-Platja d’Aro (sólo

valores representativos).

El test de Kolmgorov-Smirnov (ver anejo A.1.5) relativo exclusivamente a los valores representativos del contenido de COT, muestra que la función de probabilidad de los valores se asemeja a la distribución normal. En la representación gráfica también se observa que la nube de puntos es bastante homogénea y que las rectas de regresión son bastante similares, lo que parece indicar que existe también una igualdad de varianzas y medias del carbono orgánico total presente en el agua a lo largo de todo el proceso de regeneración del agua. Los resultados de la prueba ANOVA reafirman esta observación visual: la igualdad de varianzas tiene un valor de significación en el test de Levene de 0,703 y la igualdad de medias tiene un nivel de significación de 0,597. Los sucesivos t-test entre los grupos dos a dos y los análisis multivariantes muestran resultados análogos. En términos de explotación de la PRA, la estadística muestra que la reducción de COT y de su variabilidad es prácticamente nula. Los valores fluctúan ligeramente con el tratamiento aplicado y los valores finales son menores a los iniciales, pero de manera poco significativa, apenas un 6%. En términos de percentil 90, éste pasa de valer 16 mg C/L a la salida del tratamiento secundario a 15 mg C/L a la salida del terciario, 1 mg C/L de diferencia que es del orden de magnitud de la precisión del ensayo. Este hecho, aunque no es positivo, es de esperar si tenemos en cuenta las características de la instalación, ya que no está preparada para conseguir reducir unos niveles ya bastante bajos de carbono orgánico total del agua. En las condiciones actuales de explotación, esto no es un problema ya que los niveles de COT detectados son aceptables en condiciones normales de funcionamiento; se convierte en un problema cuando el agua del efluente secundario presenta contenidos más elevados de los habituales, hecho que ya se ha detectado al realizar esta tesina, puesto que entonces éstos se pueden arrastrar durante todo el tratamiento terciario si no se actúa con la celeridad requerida. En ese caso, se hace necesario poner en funcionamiento el sistema de coagulación (aún cuando no se superen los 20 mg/L de MES en el efluente secundario).

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 77 En conclusión, el punto clave de control es el efluente secundario, CPA1. Si los valores son aceptables en este punto, la tendencia es que se mantengan hasta la salida del tratamiento; si no lo son, debe aplicarse el proceso de coagulación para reducirlos. El control se completa con el control reglamentario de final de tratamiento, en el punto CPA4. PRA de Empuriabrava Los valores del COT obtenidos en las campañas de ensayo aparecen en la Figura 5.19.

Campañas 1 a 8


0,1 1 10 30 50 70 90 99 99,9

Car

bono

Org

ánic

o To

tal (

mg

C/L

)

0

10

20

30

40

50

60

70


Figura 5.19. Distribución de probabilidad del COT en la PRA de

Empuriabrava.

El test de Kolmgorov-Smirnov (ver anejo A.1.5) permite afirmar que los valores del COT en todos los puntos de control se ajustan a una distribución normal, de manera que pueden analizarse aplicando las características de esta distribución. Las rectas de regresión para todos los puntos son bastante paralelas al eje X lo que significa que las desviaciones típicas asociadas son bastante bajas (valores próximos a los 2 mg C/L) cosa que demuestra gran fiabilidad en los datos obtenidos. Además, dichas rectas son bastante paralelas entre sí, excepto a la salida de los humedales (EPB4), donde la pendiente es ligeramente menor que en el resto. Al plantear los estudios estadísticos para las varianzas, se obtienen estos mismos resultados, puesto que se descarta la similitud del punto EPB4 con el resto pero no se descarta entre ellos. No obstante, hay que contextualizar los valores de la desviación típica obtenidos con la precisión del método para la determinación del COT que se sitúa entorno a los 2-3 mg C/L; así pues, aunque estadísticamente obtengamos diferencias, éstas no son en realidad significativas puesto que están por debajo del nivel de precisión del ensayo. Eso sí, aportan información a nivel cualitativo, diciendo que el humedal es la zona de la instalación donde el contenido de carbono orgánico total es más constante. Con respecto a las medias, el gráfico de datos parece indicar que hay diferencias entre los tratamientos secundario (puntos EPB1-EPB2-EPB3) y de regeneración (EPB4-EPB5). Los varios test de comparación de medias utilizados corroboran esta observación y dividen así mismo

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 78 los resultados experimentales en los dos grupos mencionados. La evolución del COT es ligeramente ascendente a lo largo de las distintas etapas estudiadas, de modo que los niveles más bajos se encuentran al inicio del tratamiento secundario y los más altos al final del tratamiento terciario. Aunque este hecho sea negativo, hay que tener en cuenta que los valores obtenidos son muy bajos en todo momento: la media se mueve entre los 8,78 mg C/L en EPB2 a 11,17 mg C/L en EPB5 (diferencia de 2,39 mg C/L) y el percentil 90 lo hace de 11,85 mg C/L a 14,74 mg C/L (diferencia de 2,89 mg C/L); las variaciones obtenidas están nuevamente dentro del rango de precisión de las medidas, con lo que físicamente no podemos considerarlas como significativas. La causa de este aumento de COT hay que buscarla en el carácter abierto de la instalación que beneficia la intrusión de especias animales que contaminan el agua. Únicamente es positiva la acción de la vegetación de los humedales, que consigue homogeneizar los niveles aunque no reducirlos. La conclusión final es que la calidad del agua regenerada (en referencia a este parámetro) es inferior a la obtenida en el decantador secundario. El punto clave de control son las lagunas de afino (EPB3) por presentar los valores más elevados de COT. En el resto de puntos, los datos obtenidos no varían con la suficiente significación de manera que no es estrictamente necesario que los realicemos. Si en dicho punto el contenido de COT fuera superior al máximo deseable, se deberían realizar las acciones oportunas ya que lo más probable es que tampoco se cumplieran en el efluente terciario. Desde el punto de vista reglamentario debemos comprobar la calidad del agua regenerada, de manera que hay que realizar ensayos a la salida del estanque, punto EPB5.

5.1.6 Transmitancia (TRA) PRA de Mataró Los valores de la TRA obtenidos en las campañas de ensayo aparecen en la Figura 5.20.

Campañas 1 a 8


0,1 1 10 30 50 70 90 99 99,9

Tran

smita

ncia

(%)

0

20

40

60

80

100


Figura 5.20. Distribución de probabilidad de la TRA en la PRA de Mataró.

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 79 El test de Kolmgorov-Smirnov (ver anejo A.1.6) permite afirmar que los valores de la TRA en todos los puntos de control se ajustan a una distribución normal, de manera que pueden analizarse aplicando las características de esta distribución. El test de Levene para homogeneidad de varianzas de todos los grupos muestra un valor de significación =0,435, de manera que cabe considerar que las varianzas se mantienen constantes a lo largo del proceso; la aplicación de este mismo test exclusivamente a los datos de las etapas de la regeneración arroja un valor de la significación =0,974, lo que indica una gran homogeneidad en la transmitancia. La Figura 5.20 muestra que las pendientes de las rectas de regresión son muy similares, de manera que los resultados del test de Levene se corroboran. El único punto negativo respecto a las varianzas es que la desviación típica de los datos dentro del tratamiento de regeneración aumenta respecto al secundario (de 10% pasa a 13-14%), valores bastante elevados. El origen de esta alta variabilidad debe buscarse en la alta proporción de materia orgánica poco biodegradable procedente de las aguas residuales industriales; de manera que es recomendable intentar reducir dicha proporción en los efluentes industriales antes de que entren en el sistema de saneamiento y regeneración. Para minimizar este efecto, Aguirre (2001) recomendó explotar la PRA sólo los fines de semana si ello era suficiente y en caso que no lo fuese, optar también por los lunes y los viernes, puesto que son los días en que se genera menor cantidad de efluentes industriales. Respecto a las medias, una rápida visión del gráfico de valores indica claramente que no todas las medias son iguales, dado que los puntos del efluente secundario (MAT1) son claramente más bajos que los del resto de valores. Los sucesivos t-test así lo muestran, al igual que los tests multivariantes de Student-Newman-Keuls y de Tamhane, en los que se concluye que puede rechazarse la igualdad de medias en las comparaciones con MAT1, pero no con el resto de etapas. Además, refleja también nuevamente que el tratamiento más potente para aumentar la transmitancia es el físico-químico, lo que lleva a concluir que el punto clave de control sea MAT2. En términos del percentil 90, éste aumenta de un 29% a un 53%, de modo que prácticamente se duplica en dicho tratamiento. Como ya hemos visto anteriormente, la normativa se referencia al percentil 90, de manera que es conveniente fijarnos en los valores de dicho percentil para tener en cuenta la elevada desviación típica de los datos. Si lo hacemos, vemos que éste se mantiene en unos niveles similares para los puntos MAT2 (53%), MAT3(57%), MAT4(54%) y MAT6 (50%) pero baja apreciablemente en MAT5 (44%). La evolución general de la regeneración es pues la de aumentar la transmitancia, pero esto se trunca en el momento que añadimos el hipoclorito sódico al agua, ya que dicha adición la hace disminuir. Esto es especialmente relevante en el caso del tratamiento de desinfección UV+cloro, cosa que vienen a reafirmar la hipótesis de que el funcionamiento de dicha rama es deficiente. En conclusión, es necesario controlar la transmitancia en el punto de salida de la cloración, que además coincide con la salida del tratamiento terciario: MAT4, MAT5 y MAT6. PRA de Castell-Platja d’Aro Los valores de la TRA obtenidos en las campañas de ensayo aparecen en la Figura 5.21. El test de Kolmgorov-Smirnov (ver anejo A.1.6) permite afirmar que los valores de la TRA en todos los puntos de control se ajustan a una distribución normal, de manera que pueden analizarse aplicando las características de esta distribución.


Campañas 1 a 8


0,1 1 10 30 50 70 90 99 99,9

Tran

smita

ncia

(%)

0

20

40

60

80

100

CPA1 CPA2 CPA3 CPA4

Figura 5.21. Distribución de probabilidad de la TRA en la PRA de Castell-Platja d’Aro.

La representación gráfica (Figura 5.21) muestra claramente la división de los valores en dos grupos: uno formado por los puntos iniciales del proceso: efluente secundario (CPA1), filtración (CPA2) y desinfección con luz UV (CPA3) y el otro formado por el último punto, la desinfección mediante cloración (CPA4). En el primer grupo, los datos están muy próximos de manera que las medias de los mismos pueden considerarse muy similares y significativamente distintas a los datos relativos al punto final, el CPA4. La gráfica de frecuencia acumulada muestra que las rectas de regresión son prácticamente paralelas entre sí, hecho que pone de manifiesto que existe una gran similitud entre los valores de desviación típica. Estadísticamente, esto se comprueba mediante el test de Levene que muestra un nivel de significación de 0,583 (mayor que el mínimo de referencia =0,05). Estos resultados generalistas, han sido así mismo verificados por el análisis estadístico cuantitativo mediante los sucesivos t-test, así como por las pruebas “a posteriori” de Student-Newman-Keuls y Tamhane. La evolución de los datos muestra que la transmitancia del agua aumenta en las etapas de decantación, filtrado y tratamiento con luz ultravioleta (si bien lo hace de manera poco significativa) pero disminuye de manera importante después de la cloración. Este comportamiento es análogo al obtenido en la PRA de Mataró, de manera que respalda la hipótesis de que en la cloración del agua se producen precipitados que hacen disminuir el nivel de transmitancia de la misma. Así pues, cabe controlar la naturaleza y composición del hipoclorito sódico a añadir al agua para su cloración, para intentar minimizar esta disminución de transmitancia asociada a su utilización ya que es bastante importante (reduce la transmitancia en aproximadamente en un 15%). La conclusión de estos resultados es que para el control de la transmitancia en la PRA de Castell-Platja d’Aro se recomienda muestrear el efluente secundario (CPA1) y la cloración (CPA4) como puntos clave de medición, aprovechando la similitud de medias y varianzas existentes entre las dos primeras etapas del tratamiento regenerador.

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 81 PRA de Empuriabrava Los valores de la TRA obtenidos en las campañas de ensayo aparecen en la Figura 5.22.

Campañas 1 a 8


0,1 1 10 30 50 70 90 99 99,9

Tran

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ncia

(%)

0

20

40

60

80

100

EPB1 EPB2 EPB3 EPB4 EPB5

Figura 5.22. Distribución de probabilidad de la TRA en la PRA de Empuriabrava.

El test de Kolmgorov-Smirnov (ver anejo A.1.6) permite afirmar que los valores de la TRA en todos los puntos de control se ajustan a una distribución normal, de manera que pueden analizarse aplicando las características de esta distribución. Basándonos en la representación gráfica de los valores y en las significaciones obtenidas en los t-test para las varianzas y medias, pueden diferenciarse dos grupos en los que no existe igualdad entre ellos pero sí dentro de ellos; dichos grupos son nuevamente el tratamiento secundario y el tratamiento terciario. Esta dualidad pone de manifiesto la necesidad de controlar el nivel de transmitancia como mínimo en dos puntos del tratamiento (uno para cada grupo), si asumimos la igualdad de medias y varianzas dentro de cada grupo. La evolución de la transmitancia es descendente con el avance del tratamiento de regeneración, lo que es un hecho negativo ya que cabría esperar lo contrario, que aumentara su valor. La realidad es que el percentil 90 baja del 72% a la salida del decantador secundario al 62% a la salida de lo humedales. La causa de ese fenómeno es nuevamente el carácter abierto de la instalación, que permite la intrusión de especias animales que contaminan externamente el agua. Dado que este hecho no puede ni controlarse ni erradicarse (de hecho, es uno de los motivos ambientales de la instalación), cabe intentar conseguir la mejor calidad posible en el tratamiento de fangos activados y el decantador secundario, donde no hay intrusión externa. Finalmente, cabe apuntar que los valores finales de transmitancia son bastante buenos, de manera que el problema no es excesivamente importante para las exigencias actuales. En resumen, cabe esperar que la transmitancia nunca sea superior a la obtenida en el efluente secundario. El punto crítico a controlar son las lagunas facultativas (EPB2). Si el nivel de transmitancia en este punto fuera inferior al mínimo recomendable, deberíamos realizar algún tratamiento adicional ya que, al no mejorar la calidad del agua referida a este

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 82 parámetro, tampoco se cumpliría dicho objetivo de calidad al final del tratamiento regenerador. Posteriormente, es necesario controlar el último punto del proceso, es decir, el EPB5, ya que a parte de determinar la transmitancia final del agua regenerada, es también el valor más bajo de su grupo, lo que está del lado de la seguridad.

5.2 RELACIONES ENTRE PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICOS Una vez conocido el comportamiento individual de los parámetros físico-químicos, se estudian las siguientes relaciones entre diversos de ellos:

5.2.1. Relación entre turbiedad (TUR) y materia en suspensión (MES) El contenido de MES y la turbiedad de un agua son los dos parámetros más frecuentemente usados para controlar su contenido de materia sólida, variable muy importante para evaluar la presencia de microorganismos y consecuentemente la calidad sanitaria del agua. El proceso analítico utilizado para determinar el contenido de MES es bastante costoso (en tiempo y en dinero) en comparación con la medición de la turbiedad, que se puede realizar fácilmente con un turbidímetro. Así pues, desde un punto de vista técnico-económico resultaría interesante encontrar una relación entre ambos para parámetros para determinar si realmente es necesario controlar ambos o si es suficiente controlar de manera exhaustiva únicamente uno de ellos y gestionar numéricamente el otro mediante una relación empírica. PRA de Mataró La Figura 5.23 muestra el análisis gráfico comparativo de las parejas de resultados experimentales TUR-MES obtenidos en las campañas realizadas.

Campañas 1 a 8

Turbiedad (UNT)

0 50 100 150 200

Mat

eria

en

susp

ensi

ón (m

g/L)

0

100

200

300

400MAT1MAT2MAT3MAT4MAT5MAT6

Figura 5.23. Relación entre TUR-MES en la PRA de Mataró.

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 83 La Figura 5.23 muestra que los datos se agrupan mayoritariamente en el intervalo 0-50 unidades neferométricas de turbiedad (UNT) y 0-100 mg/L de MES. Solamente algunos valores de MAT1 y MAT2 son claramente superiores, pero esto no es muy relevante por tratarse de la etapa inicial del tratamiento. Para entender mejor la evolución de estos valores, cabe realizar una ampliación del gráfico a dichos intervalos, mediante una extensión del gráfico a dicho intervalo, el cual se muestra a continuación en la Figura 5.24.

Campañas 1 a 8

Turbiedad (UNT)

0 10 20 30 40 50

Mat

eria

en

susp

ensi

ón (m

g/L)

0

20

40

60

80


Figura 5.24. Relación entre TUR < 50 UNT y MES < 100 mg/L en la PRA de Mataró.

La Figura 5.24 muestra una gran dispersión entre las parejas de valores TUR-MES. Es fácil encontrar valores muy distintos de MES para un mismo valor de la turbiedad (tanto a nivel general, como para cada uno de las etapas del proceso) y viceversa, grandes variaciones en el nivel de turbiedad para el mismo valor de MES. Esto resalta el hecho de que la relación entre la turbiedad y la MES viene determinada por otro parámetro adicional, como es el tamaño de las partículas. Así, una muestra con gran número de partículas pequeñas puede tener la misma cantidad de materia que una con menos partículas de mayor tamaño, pero siempre tendrá mayor turbiedad. No obstante, los efluentes de los procesos de cloración (MAT4, MAT5 y MAT6), cuando los niveles de MES y TUR son bastante bajos (MES < 20 mg/L y TUR < 5 UNT), permiten establecer una relación entre ambos valores. Los valores inferiores a la turbiedad de referencia (TUR < 5 UNT), se corresponden con una MES inferior al valor de 20mg/L; nótese que el proceso inverso no es cierto, puesto que para un valor fijado de MES inferior a 20mg/L, se pueden obtener turbiedades bastante diferentes. Esta última relación puede ser muy útil dependiendo del uso final del agua regenerada. Para aquellas calidades que el Real Decreto 1620/2007 exige un nivel máximo de MES de 20 mg/L (calidades 1.2, 2.1 y 4.1) o de 35 mg/L (calidades 2.2, 2.3, 3.1, 4.2, 5.1 y 5.3), una turbiedad de 5 UNT permite anticipar que se satisface el límite requerido para la MES, ya que ésta es inferior a 20 mg/L. Será recomendable realizar análisis periódicos del contenido de MES para contrastar los resultados derivados, pero su frecuencia podría ser mucho menor, con el consiguiente ahorro de recursos. En la práctica, esta relación entre TUR-MES es bastante limitada ya que el Real Decreto fija un valor admisible de turbiedad de 10 UNT

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 84 para las calidades 1.2, 2.1 y 2.4; un valor máximo de 15 UNT para la calidad 3.1 y no fija ningún límite para la turbiedad en el resto de casos. Así pues, exigir valores de 5 UNT a un agua que es aceptada cuando llega a valores de 10 UNT es demasiado restrictivo. La relación TUR-MES sería mucho más importante si fuera aplicable en los límites de la norma, ya que entonces si podríamos derivar un resultado del otro, y tendría sentido plantear un nivel de control menor en uno de los parámetros. PRA de Castell-Platja d’Aro La Figura 5.25 muestra el análisis gráfico comparativo de las parejas de resultados experimentales TUR-MES obtenidos en las campañas realizadas.

Campañas 1 a 8

Turbiedad (UNT)

0 10 20 30 40 50

Mat

eria

en

susp

ensi

ón (m

g/L)

0

20

40

60

80

100

CPA1CPA2CPA3CPA4

Figura 5.25. Relación entre TUR-MES en la PRA de Castell-Platja d’Aro.

La Figura 5.25 permite observar que casi la totalidad de las parejas de datos se encuentran en el intervalo 0-10 UNT de turbiedad y 0-20 mg/L de MES. Como sucedía en el caso de Mataró, existe una relación entre ambas que sólo se cumple en el sentido TUR-MES, esto es: si conocemos la turbiedad y, en este caso es menor a 10 UNT, entonces la cota superior de la MES es 20 mg/L. En el sentido contrario, existen varios valores que no cumplen la relación, ya que presentan valores de turbiedad superiores a 10 UNT cuando la MES no supera los 20 mg/L, por lo que no podemos asegurar que la relación sea siempre cierta y es recomendable no considerarla. Es destacable que esta relación entre TUR y MES se cumple en todas y cada una de las etapas del tratamiento de regeneración (e incluso en el efluente secundario) lo que muestra que la relación es independiente de los tratamientos a los que ha sido sometida el agua y que en ella sólo intervienen los valores obtenidos. La relación entre TUR-MES tiene una gran importancia en este caso, ya que se sitúa en los límites contemplados por el Real Decreto 1620/2007 para su uso principal (riego de campos de golf, calidad 4.1), que son exactamente de 20 mg/L de MES y de 10 UNT de turbiedad. En esta PRA, se podría plantear una disminución de la frecuencia de control de la MES amparándose en su dependencia de la turbiedad, a los niveles comentados y en las condiciones actuales.

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 85 PRA de Empuriabrava La Figura 5.26 muestra el análisis gráfico comparativo de las parejas de resultados experimentales TUR-MES obtenidos en las campañas realizadas.

Campañas 1 a 8

Turbiedad (UNT)

0 10 20 30 40 50

Mat

eria

en

susp

ensi

ón (m

g/L)

0

20

40

60

80

100

EPB1EPB2 EPB3EPB4EPB5

Figura 5.26. Relación entre TUR-MES en la PRA de Empuriabrava.

Como sucedía en la PRA de Mataró, las Figura 5.26 muestra una dispersión entre las parejas de datos TUR-MES. Un mismo valor de la turbiedad se corresponde con valores muy distintos de MES (tanto a nivel general como para cada uno de las etapas del proceso) y viceversa, un mismo valor de MES se corresponde con grandes variaciones del nivel de turbiedad. Esto manifiesta nuevamente que la relación entre la turbiedad y la MES depende de otros parámetros, como el tamaño de las partículas. Un análisis más detallado de las parejas de datos muestra que cuando la turbiedad es inferior a 10UNT, la MES tiene como cota superior el valor de 30mg/L; como en los casos anteriores, el proceso inverso no es cierto, puesto que para un valor fijado de MES inferior a 30mg/L, se pueden obtener turbiedades bastante diferentes. Por ejemplo, un valor intermedio del intervalo (13 mg/L de MES) se corresponde con valores de turbiedad entre 2 y 13 UNT). Esto ocurre incluso con los valores más bajos de MES (p. ej. 3 mg/L) donde la turbiedad oscila entre valores comprendidos entre 2 y 7 UNT. Esta alta variabilidad de la turbiedad con valores tan bajos de MES, que no ocurría en las plantas anteriores, se debe probablemente a la presencia en el agua de limos, de microfauna y de microflora del terreno natural de la zona, ya que una pequeña cantidad de partículas aumenta poco la MES pero aumenta significativamente la turbiedad. Esto hace que la relación encontrada sea de muy poca utilidad, ya que no tiene sentido exigir a este tipo de instalaciones niveles de turbiedad inferiores a 10 UNT. De hecho, la PRA de Empuriabrava se engloba dentro de la calidad 4.2 del Real Decreto 1620/2007 (estanques, masas de agua y caudales circulantes ornamentales, en los que está impedido el acceso del público al agua) que no fija ningún límite para la turbiedad pero sí lo hace para la MES (35 mg/L).


5.2.2 Relación entre demanda química de oxígeno (DQO) y carbono orgánico total (COT) La demanda química de oxígeno es un parámetro que mide la cantidad de materia orgánica que hay en el agua susceptible de ser oxidada por medios químicos y el contenido de carbono orgánico total es también una medida alternativa de esa materia orgánica. Aunque el ensayo de la DQO tiene interferencias debido a la presencia de sustancia inorgánicas en el agua que puedan se oxidadas (sulfuros, sulfitos, yoduros, etc.), es razonable pensar que exista una cierta relación entre la DQO y el COT. PRA de Mataró La Figura 5.27 muestra el análisis gráfico comparativo de las parejas de resultados experimentales DQO-COT obtenidos en las campañas realizadas.

Campañas 1 a 8

Demanda Química de Oxígeno (mg O2/L)

0 50 100 150 200 250 300

Car

bono

Org

ánic

o To

tal (

mg

C/L

)

0

50

100

150


Figura 5.27. Relación entre DQO-COT en la PRA de Mataró.

La Figura 5.27 muestra una gran dispersión de los valores experimentales, cosa que imposibilita establecer una relación clara entre ambos parámetros de control. Un análisis más detallado del gráfico muestra que gran parte de la dispersión de los datos se produce en el efluente secundario (punto MAT1). Cabe pensar que quizás estos valores podrían estar distorsionando el análisis y al ser estrictamente los correspondientes a la parte final del tratamiento secundario, cabe plantear una nueva representación gráfica de los valores experimentales que excluya los resultados obtenidos en MAT1, ajustando los límites superiores de los ejes a los del tratamiento de regeneración. Esta representación parcial de los datos del tratamiento regenerador se muestra en la Figura 5.28. La nueva representación tiene unas características similares a la anterior, y muestra una alta dispersión de las parejas de valores. En conclusión, no se ha encontrado relación entre DQO-COT, así que ambos parámetros deben considerarse independientes.


Campañas 1 a 8


0 50 100 150 200

Car

bono

Org

ánic

o To

tal (

mg

C/L

)

0

20

40

60

MAT2MAT3MAT4MAT5MAT6

Figura 5.28. Relación entre DQO<200 mgO2/L y COT<70 mg/L en la PRA de Mataró.

PRA de Castell-Platja d’Aro La Figura 5.29 muestra el análisis gráfico comparativo de las parejas de resultados experimentales DQO-COT obtenidos en las campañas realizadas.

Campañas 1 a 8


0 50 100 150 200

Car

bono

Org

ánic

o To

tal (

mg

C/L

)

0

20

40

60

CPA1CPA2CPA3CPA4

Figura 5.29. Relación entre DQO-COT en la PRA de Castell-Platja d’Aro (totalidad de

valores).

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 88 El comportamiento de la pareja DQO-COT en la PRA de Castell-Platja d’Aro es totalmente diferente al de la PRA de Mataró. La Figura 5.29 muestra que las parejas de valores están mucho más acotadas que en el caso anterior, cosa que manifiesta la mejor calidad y menor variabilidad de estos parámetros de calidad del agua. Los valores de la DQO son inferiores a 50 mg/L (excepto en tres valores que podrían considerarse no significativos, bien por una mala ejecución en el ensayo o bien por un funcionamiento anómalo de la PRA). Para estos valores de DQO, el COT varía entre 5 y 35 mg C/L. Sin embargo, la Figura 5.29 muestra que un importante número de valores se agrupan en un intervalo más pequeño y el resto de valores están fuera de él. Como ya se ha detectado en el análisis específico del COT en la PRA de Castell-Platja d’Aro existen unas medidas anormalmente elevadas de COT, posiblemente derivadas de un funcionamiento no representativo de la PRA que cabe dejar de lado para analizar el comportamiento de la instalación en condicionales normales de explotación (ver apartado 5.5.2). Esto lleva a plantear una nueva representación gráfica de los valores considerados como representativos, mediante la Figura 5.30.

Campañas 1 a 8


0 50 100 150 200

Car

bono

Org

ánic

o To

tal (

mg

C/L

)

0

20

40

60

CPA1CPA2CPA3CPA4

Figura 5.30. Relación entre DQO-COT en la PRA de Castell-Platja d’Aro (sólo valores

representativos).

La Figura 5.30 muestra que los datos se agrupan en el intervalo 0-50 mg O2/L de DQO y 5-20 mg O2/L de COT. Esta relación es biunívoca, es decir, se cumple en los dos sentidos. Los resultados obtenidos son muy diferentes a los de la PRA de Mataró, probablemente debido al fuerte contenido de agua residual industrial del agua residual de Mataró, así que la relación encontrada para la PRA de Castell-Platja d’Aro no debe extrapolarse a todos los casos, sino únicamente a las instalaciones con condiciones similares. Además, la relación se cumple en todos los puntos de control lo que muestra independencia respecto a los procesos de regeneración a los que se ha sometido el agua. El RD 1620/2007 no establece ninguna limitación respecto a los valores de estos parámetros en sus disposiciones generales, por lo que no existe aplicación directa alguna sobre esta relación. Sin embargo, ambos valores máximos son bastante restrictivos de manera que parece que la relación pueda tener una aplicación práctica, aunque de manera indirecta.

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 89 PRA de Empuriabrava La Figura 5.31 muestra el análisis gráfico comparativo de las parejas de resultados experimentales DQO-COT obtenidos en las campañas realizadas.

Campañas 1 a 8


0 50 100 150 200

Car

bono

Org

ánic

o To

tal (

mg

C/L

)

0

20

40

60


Figura 5.31. Relación entre DQO-COT en la PRA de Empuriabrava.

La Figura 5.31 muestra un agrupamiento de los valores experimentales prácticamente idéntico al de la PRA de Castell-Platja d’Aro y las parejas DQO-COT se agrupan en los mismos intervalos: 0-50 mg O2/L para la DQO y 5-20 mg C/L para el COT. Más estrictamente, casi todos los valores del COT son inferiores a 15 mg C/L. Cabe recordar que en ambas plantas el agua a tratar es residual doméstica, lo que muestra que la relación es aplicable a aguas residuales domésticas, con independencia de los tratamientos aplicados al agua. Como muestra el análisis específico de estos parámetros en estas dos plantas, sus valores no varían dentro de los tratamientos estudiados en la presente tesina, lo que reafirma que la relación depende de los valores absolutos de los parámetros pero no de cómo se han conseguido.

5.2.3 Relación entre transmitancia (TRA) y carbono orgánico total (COT) La transmitancia de un agua se define como la fracción de luz incidente, a una longitud de onda determinada, que pasa a través de una muestra; en el campo de la desinfección con luz UV se utiliza una longitud de onda de 254 nm. La transmitancia permite medir de manera indirecta el contenido de materia presente en el agua: una transmitancia alta indica poca cantidad de materia orgánica y una baja transmitancia muestra una importante presencia de materia. Esto hace pensar que podría existir una relación TRA-COT. PRA de Mataró La Figura 5.32 muestra el análisis gráfico comparativo de las parejas de resultados experimentales TRA-COT obtenidos en las campañas realizadas.


Campañas 1 a 8

Transmitancia (%)

0 20 40 60 80 100

Car

bono

Org

ánic

o To

tal (

mg

C/L

)

0

50

100

150

200


Figura 5.32. Relación entre TRA-COT en la PRA de Mataró.

La Figura 5.32 muestra que existen claramente dos grupos de parejas de valores, el primero formado por el punto MAT1 y el segundo grupo formado por el resto de valores. La pendiente de la recta de regresión de los datos es claramente diferente a las del resto de puntos, las cuales son a su vez, bastante similares. Cabe recordar que el objetivo básico de esta tesina es estudiar los parámetros dentro del tratamiento de regeneración, de manera que es recomendable hacer una nueva gráfica excluyendo los valores de MAT1 y ajustando el intervalo a los nuevos valores máximos:

Campañas 1 a 8

Transmitancia (%)

0 20 40 60 80 100

Car

bono

Org

ánic

o To

tal (

mg

C/L

)

0

20

40

60

MAT2MAT3MAT4MAT5MAT6

Figura 5.33. Relación entre TRA y COT < 70 mgC/L en la PRA de Mataró.

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 91 En la Figura 5.33, los valores están mejor distribuidos y cabe realizar una nueva división de los datos en dos grupos: el primero grupo está formado por las parejas con una transmitancia menor del 40% y el segundo grupo por los valores con transmitancia mayor del 40%. En el primer grupo, se forma una banda de valores formada por rectas de pendiente m=-0,8 y con valores entre el 0 y 40% de transmitancia y entre 50 y 70 mg C/L de COT. Cabe ser cautos con esta relación, ya que podría ser un error usarla para muestrear sólo uno de los dos parámetros y extrapolar su valorar en base al obtenido en el otro, debido a la alta variabilidad que existe entre los valores puntuales: así, es fácil encontrar para un valor de transmitancia fijo, valores bastante diferentes en el contenido de carbono orgánico total y a la inversa; aunque sí que es cierto que la mayoría están en la banda de valores indicada. Entonces, cabe entender esta relación como una tendencia de los valores a agruparse más que una relación científica como tal y es de gran utilidad en el contexto de contraste de valores. Podría usarse como una prueba para comprobar la fiabilidad de los datos experimentales obtenidos, para aceptar o rechazar los valores obtenidos. De este modo, si se detectarán valores claramente fuera de esta banda, podrían considerarse como erróneos, aunque sería necesario confiar en la buena capacidad del operario en la recogida y ensayo de la muestra. En el segundo grupo, con valores de transmitancia superiores al 40%, el COT está mucho más acotado, oscilando entre 5 y 15 mg C/L. Sin embargo, los pocos datos obtenidos en este grupo, debido a la baja calidad del agua que trata la PRA, hace que se deba ser muy cautos con esta relación y considerarla como una propuesta preliminar, a falta de tener más datos en el futuro para aceptarla o rechazarla. En el contexto limitado en este aspecto de la presente tesina, será interesante ver si se repite el mismos comportamiento en alguna de las otras plantas. PRA de Castell-Platja d’Aro La Figura 5.34 muestra el análisis gráfico comparativo de las parejas de resultados experimentales TRA-COT obtenidos en las campañas realizadas.

Campañas 1 a 8

Transmitancia (%)

0 20 40 60 80 100

Car

bono

Org

ánic

o To

tal (

mg

C/L

)

0

20

40

60

CPA1CPA2CPA3CPA4

Figura 5.34. Relación entre TRA-COT en la PRA de Castell-Platja d’Aro (totalidad de

valores).

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 92 La Figura 5.34 muestra que la mayoría de datos tienden a agruparse en una zona muy concreta del gráfico y que hay puntos que están fuera de él por un elevado contenido de COT, como ya sucedía en el estudio de la relación entre DQO-COT. Los comentarios realizados para justificar su exclusión del estudio siguen vigentes, así que cabe realizar nuevamente una nueva representación gráfica sólo con los datos considerados representativos, en la Figura 5.35.

Campañas 1 a 8

Transmitancia (%)

0 20 40 60 80 100

Car

bono

Org

ánic

o To

tal (

mg

C/L

)

0

20

40

60

CPA1CPA2CPA3CPA4

Figura 5.35. Relación entre TRA-COT en la PRA de Castell-Platja d’Aro (sólo valores

representativos). La Figura 5.35 muestra que los valores de la transmitancia son superiores al 40%, lo que indica un agua de mayor calidad en referencia a este parámetro mejor que la de Mataró, lo que ya ha sucedido anteriormente para otros parámetros. Para estos niveles de transmitancia, el COT varía entre 5 y 20 mg C/L, lo que permite establecer una relación entre ambos parámetros: para valores de transmitancia superiores al 40%, el COT varía entre 5 y 20 mg C/L; esta relación es biunívoca, ya que en el sentido opuesto también se verifica. Los escasos valores experimentales que no cumplen estrictamente estos intervalos son muy pocos, y dado que las variaciones que tienen sobre éstos están dentro de los límites de precisión del ensayo, cabe considerar que no son suficientes para rechazar la relación encontrada para la mayoría de los valores experimentales. En conclusión, la relación preliminar que se apuntaba en Mataró para aquellos pocos valores con transmitancia superior al 40% se reproduce de manera similar en la PRA de Castell-Platja d’Aro con ligeras modificaciones. En Platja d’Aro, los valores máximos de COT obtenidos son levemente superiores, con varios puntos próximos a los 20 mg C/L que no deben menospreciarse. Que el límite superior pase de 15 a 20 mg C/L se explica por el escaso tratamiento físico-químico del tratamiento de regeneración de la PRA de Castell-Platja d’Aro. Cabe pensar que si el tratamiento fuera tan completo como el de Mataró, se reduciría el COT ligeramente y se alcanzarían los valores máximos obtenidos en Mataró.

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 93 PRA de Empuriabrava La Figura 5.36 muestra el análisis gráfico comparativo de las parejas de resultados experimentales TRA-COT obtenidos en las campañas realizadas.

Campañas 1 a 8

Transmitancia (%)

0 20 40 60 80 100

Car

bono

Org

ánic

o To

tal (

mg

C/L

)

0

20

40

60


Figura 5.36. Relación entre TRA-COT en la PRA de Empuriabrava.

En la PRA de Empuriabrava, la transmitancia es prácticamente siempre superior al 40% y los resultados obtenidos van en sintonía con lo apuntado anteriormente en las plantas de Mataró y de Castell-Platja d’Aro: el pequeño rango de valores en el que se mueve el COT. La Figura 5.36 muestra claramente que cuando los valores de la transmitancia son superiores al 40%, el COT oscila entre un mínimo de 5 mg C/L y un máximo de 20 mg C/L. El inverso, que si el valor de COT es menor a 20 mg C/L el nivel de transmitancia es superior al 40%, es también cierto. Esta relación no depende ni de las características del agua residual a tratar ni de los procesos a los cuales ha sido sometida el agua, sino únicamente de los valores absolutos presentes en el agua. Este hecho es muy importante ya que dota a la relación de un gran potencial ya que es aplicable en cualquiera de las etapas de regeneración instaladas. En la PRA de Mataró, el límite superior para el COT podría reducirse a 15 mg C/L, probablemente debido a la mayor tecnificación de la planta, pero los valores obtenidos son muy pocos, así que cabe ser cautos con esta posibilidad. No obstante, es una comprobación que se deja abierta a futuras investigaciones, para ver qué sucede exactamente en plantas con tratamiento físico-químico y aguas a tratar de origen doméstico. La conclusión del análisis de la relación TRA-COT es que cuando la transmitancia es mayor al 40% y el COT menor a 20 mg C/L, cabe reducir el control de uno de los parámetros y derivar un valor a partir del otro. En este caso, es recomendable disminuir la frecuencia de control del COT, ya que el ensayo asociado es más costoso técnica y económicamente que el de la transmitancia.

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 94 5.2.4 Relación entre transmitancia (TRA) y demanda química de oxígeno (DQO) Dado que se han podido establecer relaciones entre DQO-COT y entre TRA-COT, cabe pensar en plantear una posible relación TRA-DQO. PRA de Mataró La Figura 5.37 muestra el análisis gráfico comparativo de las parejas de resultados experimentales TRA-DQO obtenidos en las campañas realizadas.

Campañas 1 a 8

Transmitancia (%)

0 20 40 60 80 100

Dem

anda

Quí

mic

a de

Oxí

geno

(mg

O2/L

)

0

50

100

150

200

250

300


Figura 5.37. Relación entre TRA-DQO en la PRA de Mataró.

La representación gráfica de los valores muestra una alta dispersión entre ellos. Aún excluyendo del análisis los puntos de MAT1, ya que presentan valores mucho más elevados que el resto y pertenecen estrictamente al tratamiento secundario, no se encuentra una relación clara entre ambos parámetros en la PRA de Mataró. Gráficamente, esto se muestra por las rectas de regresión tan diferentes de cada una de las etapas. Esta gran variabilidad implica que conocer los valores de transmitancia no aporta ninguna información sobre la DQO y a la inversa, de manera que es necesario realizar los ensayos asociados a cada parámetro de manera totalmente independiente. Esta conclusión es la misma que para los pares de valores DQO-COT en la PRA de Mataró, donde tampoco pudo establecerse ninguna relación entre estos dos parámetros. El hecho que puedan establecerse relaciones en las otras plantas y no en ésta, es causado muy probablemente por la alta variabilidad de calidad del efluente secundario, causada por la elevada proporción de aguas industriales presentes en el agua residual a tratar por la EDAR de Mataró. Únicamente cuando la calidad del agua es relativamente buena (TRA>40%), se muestran ciertas tendencias de relación entre la DQO, el COT y la transmitancia, pero de manera leve, sin la suficiente consistente como para derivar una relación fiable.

Parámetros de control de los procesos de regeneración del agua 95 PRA de Castell-Platja d’Aro La Figura 5.38 muestra el análisis gráfico comparativo de las parejas de resultados experimentales TRA-DQO obtenidos en las campañas realizadas.

Campañas 1 a 8

Transmitancia (%)

0 20 40 60 80 100

Dem

anda

Quí

mic

a de

Oxí

geno

(mg

O2/L

)

0

50

100

150

200

250

300

CPA1CPA2CPA3CPA4

Figura 5.38. Relación entre TRA-DQO en la PRA de Castell-Platja d’Aro.

La Figura 5.38 muestra que prácticamente todos los valores experimentales de transmitancia son superiores al 40% y que la DQO es inferior a 50 mg O2/L, lo que permite acotar numéricamente una relación entre ambas variables; de hecho, esta relación es directamente la combinación de las relaciones obtenidas anteriormente entre DQO-COT y TRA-COT. Como en estos dos casos la relación se cumplía en los dos sentidos de la igualdad, consecuentemente en la relación TRA-DQO también se va producir esta reciprocidad. La conclusión de todas estas relaciones es que puede plantearse una relación entre estos tres parámetros: cuando la transmitancia es superior al 40%, la DQO es inferior a 50 mg O2/L y el COT es inferior a 20 mg C/L. PRA de Empuriabrava La Figura 5.39 muestra el análisis gráfico comparativo de las parejas de resultados experimentales TRA-DQO obtenidos en las campañas realizadas. La Figura 5.39 muestra una distribución de los valores experimentales de la transmitancia muy similar a la obtenida en la PRA de Castell-Platja d’Aro y totalmente diferente a la de la PRA de Mataró. Esto indica que la evolución de estos tres parámetros (DQO, COT y TRA) en un tratamiento de regeneración depende de las características del agua depurada a tratar, como por ejemplo del porcentaje de aguas residuales industriales que contenga.


Campañas 1 a 8

Transmitancia (%)

0 20 40 60 80 100

Dem

anda

Quí

mic

a de

Oxí

geno

(mg

O2/L

)

0

50

100

150

200

250

300EPB1EPB2 EPB3EPB4EPB5

Figura 5.39. Relación entre TRA-DQO en la PRA de Empuriabrava.

En conclusión, para aguas regeneradas provenientes de aguas residuales domésticas, existe la siguiente relación entre DQO-COT-TRA: cuando la TRA es superior al 40%, la DQO es inferior a 50 mg O2/L y el COT es inferior a 20 mg C/L. Esta relación es independiente de los procesos a los que se haya tratado el agua, pero requiere de un origen doméstico del agua residual. De cara al control de calidad del agua regenerada, es recomendable realizar con la frecuencia normal de muestreo la medida de la transmitancia y cabe reducir la periodicidad de ensayos de DQO y COT cuando se obtengan valores de la transmitancia superiores al 40%, ya que se puede inferir numéricamente una cota máxima de la DQO y del COT. El Real Decreto 1620/2007 no fija los valores máximos admisibles de manera específica generales para estos tres parámetros (DQO, COT y TRA), de manera que las condiciones particulares de cada instalación van a determinar en cada caso, la importancia y la aplicación de la relación encontrada.

resultados y discusiÓn...resultados y discusiÓn 5.1 parÁmetros fÍsico-quÍmicos a continuación...

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