El desarrollo urbano e industrial conlleva inevitablemente la generación de aguas residuales, cuya carga contaminante debe ser gestionada para proteger el medio ambiente y la salud pública.
El vertido de estas aguas sin un tratamiento adecuado puede provocar graves problemas en los ecosistemas acuáticos. Las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) mediante una serie de tratamientos físicos, químicos y biológicos consiguen reducir la carga contaminante y producir un efluente que no genere un impacto negativo en el cauce receptor.
El estudio de alternativas para una EDAR permite definir la solución más adecuada para ampliar, renovar, sustituir o modernizar las instalaciones existentes. La elección debe considerar simultáneamente el funcionamiento hidráulico y biológico, la calidad del efluente, la gestión de los fangos, el consumo energético, la inversión, los costes de explotación, el impacto ambiental y las condiciones sociales y territoriales.
Objetivos del estudio de alternativas
El objetivo principal de este trabajo final de máster consiste en el planteamiento y desarrollo de una serie de alternativas para la ampliación de la depuradora de Callosa de Segura.
Con esta ampliación se pretende tratar de forma adecuada el caudal de aguas residuales que recibe actualmente la EDAR.
El objetivo de este Trabajo de Fin de Máster consiste en analizar diferentes alternativas de proceso para realizar una ampliación de la EDAR Sa Pobla, situada en las proximidades del Parque Natural S¿Albufera de Mallorca.
Actualmente, la EDAR recibe un caudal considerablemente mayor que el de diseño, habiéndose producido vertidos fecales directos a la acequia que conecta con el parque natural.
La actual estación depuradora de aguas residuales (EDAR) de Callosa de Segura recibe un caudal superior al de diseño.
Por ese motivo, aunque la calidad del agua cumple con los requisitos establecidos por la legislación, los fangos producidos no están suficientemente estabilizados lo que dificulta su posterior evacuación y aplicación en la agricultura.
En el caso de Zaragoza, el objetivo es analizar y plantear el diseño de cómo debe ser el futuro sistema de depuración de Zaragoza para cumplir la normativa europea y garantizar la sostenibilidad, la eficiencia y la capacidad de crecimiento.
El proyecto nace con la vocación de planificar una gestión del agua puntera, basándose en la obtención de datos precisos y en el diseño de un modelo de futuro altamente sostenible.
Diagnóstico de la situación actual
El primer paso consiste en realizar una radiografía integral de las instalaciones. Se llevará a cabo un diagnóstico exhaustivo del estado real de las actuales EDAR, evaluando su vida útil restante y, sobre todo, su capacidad para adaptarse a las nuevas normativas europeas y nacionales.
El proyecto incluye un análisis detallado de la situación actual, considerando las características de la red de alcantarillado existente y de los asentamientos cercanos.
Se ha revisado detalladamente el estado actual del municipio, incluyendo las condiciones ambientales, sociales y técnicas del medio.
Para obtener una radiografía exacta de la situación actual, se llevarán a cabo campañas analíticas exhaustivas del agua residual, evaluando desde nutrientes básicos hasta contaminantes emergentes.
También se examinará al detalle el estado de la obra civil de las plantas tras casi 35 años de funcionamiento, mediante ensayos no destructivos en hormigones y estructuras.
Además, esta fase auditará el estado y obsolescencia de los equipos, los consumos energéticos y la viabilidad de incorporar energías renovables, como biogás y energía solar.
La fase de diagnóstico debe incluir asimismo la revisión del funcionamiento de la red de saneamiento, la identificación de limitaciones hidráulicas, la localización de posibles puntos de vertido y el análisis de las condiciones del medio receptor.
Parámetros de diseño
Los parámetros de diseño se han definido mediante la determinación de la dotación de agua, el caudal de diseño y la carga contaminante.
La determinación del caudal de diseño permite comprobar si las unidades actuales pueden asumir las aportaciones presentes y futuras, así como definir la capacidad necesaria de las nuevas instalaciones.
La carga contaminante debe analizarse mediante los parámetros que caracterizan el agua residual y que condicionan el dimensionamiento de los tratamientos físicos, químicos y biológicos.
En una planificación de largo plazo también debe considerarse la garantía de capacidad suficiente para absorber el crecimiento urbano e industrial proyectado para Zaragoza.
El sistema debe analizarse considerando tanto las condiciones medias como las situaciones de mayor aportación, las variaciones estacionales y las posibles cargas contaminantes asociadas a actividades industriales, agrícolas y ganaderas.
Tipos de aguas residuales y contaminantes
Además de los componentes característicos de las aguas urbanas, pueden aparecer en los vertidos de aguas industriales las sustancias propias de cada actividad industrial (tóxicos, iones metálicos, productos químicos, detergentes, hidrocarburos, productos radiactivos, etc.).
Son aguas procedentes de actividades agrícolas y ganaderas.
Además de contener sustancias similares a los vertidos de origen doméstico, pueden contener productos característicos de la actividad agraria tales como: fertilizantes, biocidas, estiércol, etc.
En cuanto a los fertilizantes, resaltar que antes eran de origen orgánico y hoy han sido casi sustituidos por abonos de origen inorgánico, tales como sulfatos, nitratos, fosfatos, etc., de especial incidencia en la contaminación de aguas.
Excepto en el caso de vertidos procedentes de granjas de ganadería intensiva, la contaminación de origen agropecuario suele ser difusa en el territorio y afectar a los suelos y acuíferos bajo el área afectada.
Planteamiento de alternativas
El cálculo se realizará utilizando el programa DESASS, que es un simulador comercial de estaciones de tratamiento de aguas.
Con los datos recopilados en la primera fase, se abrirá el proceso de toma de decisiones.
Se evaluarán de forma objetiva todas las opciones viables: desde ampliar y renovar las EDAR actuales, hasta construir nuevas instalaciones o plantear soluciones combinadas.
Las alternativas han sido estudiadas a través de un proceso de evaluación en dos etapas.
Primero, se realizó un análisis de criterios económicos, técnicos, ambientales y sociales para decidir la mejor alternativa.
Finalmente, se ha evaluado el proceso de tratamiento de la EDAR, incorporando evaluaciones técnicas, económicas, ambientales y socio-territoriales de la línea de agua.
La elección de la alternativa final no será arbitraria, sino que se apoyará en un riguroso Análisis Multicriterio (AMC), estudios de coste-beneficio y análisis de riesgos.
Una vez seleccionada la solución de depuración óptima que sustituirá o mejorará el sistema actual, se redactarán estudios detallados de inundabilidad, evaluando zonas de flujo y periodos de retorno, y estudios de impacto ambiental que incluirán todas las medidas correctoras necesarias.
Alternativas de ampliación, renovación o sustitución
Las posibles alternativas pueden comprender la ampliación de las unidades existentes, la renovación de equipos y procesos, la construcción de nuevas instalaciones o la combinación de varias actuaciones.
La ampliación de una EDAR puede permitir aprovechar parte de la obra civil, las conexiones hidráulicas y los equipos existentes, aunque su viabilidad depende de la capacidad disponible, el estado de conservación, la superficie libre y la posibilidad de adaptar la instalación a las exigencias futuras.
La renovación de las instalaciones puede ser adecuada cuando las estructuras principales mantienen una vida útil suficiente, pero los equipos presentan obsolescencia, elevados consumos energéticos o limitaciones de operación.
La construcción de nuevas instalaciones puede ofrecer una mayor flexibilidad para incorporar tecnologías avanzadas, separar líneas de tratamiento y dimensionar la planta conforme a las necesidades futuras.
Las soluciones combinadas permiten distribuir las actuaciones entre las instalaciones existentes y nuevas unidades, manteniendo parte del sistema durante la ejecución de las obras y facilitando una transición progresiva.
Tecnologías de depuración
También se analizarán las últimas tecnologías de depuración disponibles en el mercado (MBR, MBBR, oxidaciones avanzadas, etc.), evaluando su encaje según los condicionantes urbanísticos y ambientales de la ciudad.
La evaluación de alternativas se está llevando a cabo con el apoyo de la modelización mediante el programa informático BioWinTM,, que permite modelizar los procesos químicos, físicos y biológicos de las EDAR.
En la etapa de prospección tecnológica, se están identificando y analizando las principales y más prometedoras tecnologías en uso en Brasil y en el extranjero.
Se han realizado levantamientos específicos para cada fase del proceso de tratamiento, sólido, líquido y gaseoso.
Además, se verificaron tecnologías para la generación de energía y la eficiencia energética del proceso, así como el aprovechamiento de los recursos y la recuperación de nutrientes.
Evaluación económica
Se realizará un estudio de costes diferenciales, considerando aquellos factores que sean diferentes entre las distintas alternativas.
El proyecto incluye un riguroso análisis técnico-económico que permitirá comparar distintas opciones viables.
Esta comparativa se realizará teniendo en cuenta tanto los tipos de procesos de depuración más innovadores como los costes reales de explotación asociados.
La previsión económica debe cuantificar de manera realista las necesidades de inversión para llevar a cabo esta transformación.
La comparación económica debe considerar la inversión inicial, los costes de explotación, el consumo energético, el mantenimiento, la reposición de equipos, la gestión de los fangos y los posibles ingresos o ahorros derivados de la recuperación de recursos.
| Aspecto de comparación | Contenido de evaluación |
|---|---|
| Funcionamiento | Capacidad de tratamiento y calidad del efluente |
| Economía | Costes diferenciales y costes reales de explotación |
| Energía | Consumos energéticos y viabilidad de incorporar energías renovables |
| Medio ambiente | Impacto sobre la atmósfera, el suelo y las aguas subterráneas |
| Territorio | Condicionantes urbanísticos y ambientales de la ciudad |
| Riesgos | Estudios de coste-beneficio y análisis de riesgos |
Selección y desarrollo de la alternativa elegida
Teniendo en cuenta los resultados de funcionamiento y del estudio económico se elegirá la alternativa óptima.
La selección debe integrar los resultados técnicos, económicos, ambientales y socio-territoriales de la línea de agua.
La solución elegida debe quedar respaldada por estudios de coste-beneficio, análisis de riesgos, estudios de inundabilidad y estudios de impacto ambiental.
La última fase aterrizará la solución elegida en documentos técnicos y económicos listos para iniciar los trámites legales y administrativos.
Esta etapa incluye la entrega de los anteproyectos completos, dotados de memoria técnica, dimensionamiento hidráulico y de proceso, modelizaciones, estudios geológicos y geotécnicos, planos constructivos y un presupuesto estimado realista.
Economía circular aplicada a las EDAR
La economía circular es un concepto que se opone al modelo predominante de «economía lineal», en el que los recursos naturales se extraen, se transforman en productos que se comercializan y finalmente se eliminan como residuos.
La economía circular considera la importancia de repensar los sistemas de producción y consumo, promoviendo acciones dirigidas a reducir la dependencia de la extracción de recursos naturales y reducir el impacto ambiental, al tiempo que fomenta la innovación y la creación de nuevas oportunidades económicas.
En el ámbito del tratamiento de aguas residuales, el efluente tratado suele verterse en masas de agua, por lo que las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) se diseñan considerando casi exclusivamente la legislación de protección de los recursos hídricos.
Además, los subproductos sólidos, residuos tamizados, lodos y espumas, y gaseosos, biogás y emisiones volátiles, generados durante el tratamiento suelen tener como destino final los vertederos y la combustión en la atmósfera.
Aunque estas rutas están permitidas por la legislación brasileña, no se sabe si son las más adecuadas, dados los impactos ambientales que pueden tener sobre la atmósfera, el suelo y las aguas subterráneas.
El concepto de economía circular puede aplicarse, por ejemplo, mediante el uso del lodo deshidratado y los efluentes generados y tratados en las EDAR.
La recuperación de compuestos nitrogenados del efluente y del lodo reduce en última instancia las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), la demanda de fertilizantes químicos y los aportes de nitrógeno a las masas de agua sostenibles.
Tratamiento de la fase líquida
En la fase líquida pueden estudiarse diferentes procesos orientados a eliminar o recuperar los principales contaminantes del agua residual.
Fase líquida: eliminación biológica de materia orgánica, nitrógeno y fósforo, eliminación físicoquímica de fósforo y carga orgánica, recuperación de amoníaco mediante membranas, etc.
La implantación de tratamientos terciarios y cuaternarios permite mejorar la calidad del agua devuelta al medio.
La elección del tratamiento debe relacionarse con los objetivos de vertido, los usos posteriores del agua regenerada, las características del medio receptor y las exigencias legales aplicables.
Gestión de fangos y subproductos
La gestión de los fangos es un elemento decisivo en el estudio de alternativas, especialmente cuando el caudal que llega a la planta supera el caudal de diseño y los fangos producidos no están suficientemente estabilizados.
La gestión sostenible y circular de los fangos forma parte del nuevo modelo de depuración de la ciudad.
También se presentaron procedimientos y tecnologías para la eficiencia y optimización del mantenimiento, con el objetivo de lograr el máximo aprovechamiento de los activos de la EDAR y el ahorro de recursos.
El tratamiento de los fangos debe analizarse junto con su estabilización, deshidratación, evacuación, posible aplicación agrícola y recuperación de nutrientes.
Generación y eficiencia energética
La prospección tecnológica incluye tecnologías para la generación de energía y la eficiencia energética del proceso.
El nuevo modelo de depuración contempla el objetivo de neutralidad energética de las plantas.
En el diagnóstico se evaluarán los consumos energéticos y la viabilidad de incorporar energías renovables, biogás, solar, etc.
El análisis energético debe formar parte de la comparación entre alternativas, ya que los costes de explotación asociados al consumo de energía pueden modificar la conveniencia económica de una solución frente a otra.
Reutilización del agua regenerada
El agua regenerada constituye una fuente idónea para sustituir recursos de primera utilización en usos que no requieren un grado de calidad tan alto.
El riego de césped, parques y medianas de las vías públicas; el agua empleada en acondicionamiento de aire y torres de refrigeración, en algunas procesos industriales, en la higiene de servicios sanitarios, en la construcción, labores de limpieza y mantenimiento; las aguas utilizadas en fuentes y otros usos ornamentales, en aplicaciones medioambientales y recreativas, son alguna ejemplos de usos potenciales del agua regenerada que requieren niveles de calidad de agua potable.
La definición de alternativas debe valorar, por tanto, no solo el vertido del efluente tratado, sino también la posibilidad de destinar el agua regenerada a usos compatibles con su calidad.
Organización del estudio en fases
Este contrato de análisis se dividirá en tres fases.
Con el objetivo de garantizar una transición segura, eficiente y fundamentada, los trabajos se han estructurado en tres grandes fases totalmente interrelacionadas, que abarcarán desde el análisis sobre el terreno hasta la redacción de los anteproyectos finales.
Fase 1. Diagnóstico y caracterización técnica completa
Se trata de la etapa más extensa y técnica del proyecto.
Su objetivo es obtener una radiografía exacta de la situación actual.
Para ello, se llevarán a cabo campañas analíticas exhaustivas del agua residual, evaluando desde nutrientes básicos hasta contaminantes emergentes, y se examinará al detalle el estado de la obra civil de las plantas tras casi 35 años de funcionamiento, mediante ensayos no destructivos en hormigones y estructuras.
Además, esta fase auditará el estado y obsolescencia de los equipos, los consumos energéticos y la viabilidad de incorporar energías renovables, biogás, solar, etc.
También se modelizará la capacidad del sistema conjunto Almozara-Cartuja para cumplir con las nuevas normativas de vertido.
Fase 2. Estudio de alternativas y selección de la solución óptima
Con los datos recopilados en la primera fase, se abrirá el proceso de toma de decisiones.
Se evaluarán de forma objetiva todas las opciones viables: desde ampliar y renovar las EDAR actuales, hasta construir nuevas instalaciones o plantear soluciones combinadas.
La elección de la alternativa final no será arbitraria, sino que se apoyará en un riguroso Análisis Multicriterio (AMC), estudios de coste-beneficio y análisis de riesgos.
Una vez seleccionada la solución de depuración óptima que sustituirá o mejorará el sistema actual, se redactarán estudios detallados de inundabilidad, evaluando zonas de flujo y periodos de retorno, y estudios de impacto ambiental que incluirán todas las medidas correctoras necesarias.
Fase 3. Anteproyectos y documentación administrativa
La última fase aterrizará la solución elegida en documentos técnicos y económicos listos para iniciar los trámites legales y administrativos.
Esta etapa incluye la entrega de los anteproyectos completos, dotados de memoria técnica, dimensionamiento hidráulico y de proceso, modelizaciones, estudios geológicos y geotécnicos, planos constructivos y un presupuesto estimado realista.
Para facilitar la tramitación, la empresa redactora entregará al Ayuntamiento documentación completamente preparada para iniciar los trámites administrativos necesarios, sustentada en anteproyectos técnicos sólidos y plenamente justificados.
También habrá una hoja de ruta estratégica, con el diseño de un plan de acción para las inversiones futuras, priorizado un equilibrio de criterios técnicos, ambientales, económicos y de planificación urbanística.
Y, por último, se proporcionará una previsión económica detallada, cuantificando de manera realista las necesidades de inversión para llevar a cabo esta transformación.
Planificación temporal y documentación final
El objetivo es tener un diagnóstico a finales de 2026, un estudio de alternativas en la primavera de 2027 y la redacción de los anteproyectos para el último trimestre de 2027.
Al final de los trabajos se elaborará un informe de síntesis que resuma los estudios, proyectos y documentación técnica, constituyendo un documento básico para la difusión de los proyectos.
Experiencia y alcance de los proyectos hidráulicos
INNCIVE cuenta con una amplia experiencia en el Desarrollo de Plantas Depuradoras de Aguas Residuales en todo el mundo.
INNCIVE cuenta con una amplia experiencia en el Desarrollo de Plantas Depuradoras de Aguas Residuales Industriales.
INNCIVE a lo largo de los últimos años ha realizado varios Planes de Agua Regenerada así como Planes de Abastecimiento y Saneamiento que incluyen todo tipo de infraestructuras hidráulicas y estudios similares a los que se desarrollarán en el presente proyecto.
De igual manera ha participado en varios proyectos en los que se ha desarrollado parte de la infraestructura por la que se mueve el agua regenerada de Madrid por lo que conoce las diferentes zonas e instalaciones.
Elaboración del estudio definitivo y expediente técnico del proyecto de ampliación y mejoramiento del sistema de agua potable y alcantarillado para el macro proyecto Pachacutec del Distrito de Ventanilla. etapa I.
INNCIVE ha desarrollado en los últimos años más de 14 planes de abastecimiento y saneamiento tanto en España como en el extranjero.
Los mas recientes son los Planes de abastecimiento y saneamiento de Lanzarote (España) y de Villamayor de Calatrava (España).
Relación con otros sistemas de tratamiento de agua
INNCIVE cuenta con una amplia experiencia en el Desarrollo de Plantas Desaladoras en todo el mundo.
La Ósmosis inversa (OI) es un proceso en el que se obtiene agua dulce del agua salada.
La ósmosis natural es un fenómeno que consiste en que, si hay una membrana semipermeable separando dos soluciones con el mismo disolvente, el disolvente pasa a través de ella, pero no las sales disueltas, desde el lado donde la concentración de sales es más baja hacia la más alta, hasta que a ambos lados de la membrana las soluciones tienen la misma concentración.
La ósmosis inversa consiste en hacer pasar por la membrana semipermeable el disolvente, en este caso agua, desde el lado donde está la solución más concentrada, el agua de mar, con sales disueltas, hacia el lado contrario, sin que pasen las sales.
En este caso se requiere energía, en forma de presión, que será ligeramente superior a la presión osmótica que haría pasar el solvente de baja concentración hacia el lado de la alta concentración.
La presión necesaria para conseguir la ósmosis inversa depende de la cantidad de sales disueltas y del grado de desalinización que se quiera obtener.
El mar es una fuente virtualmente ilimitada de agua salada.
INNCIVE cuenta con una amplia experiencia en el Desarrollo de Plantas de Tratamiento de Agua Potable en todo el mundo.
Las Estaciones de Tratamiento de Agua Potable son instalaciones que convierten el agua natural o bruta en agua potable.
Esta necesidad de tratamiento de las aguas se conoce desde hace mucho tiempo, al relacionarse la calidad del agua con la salud de la población.
Se observó que la dotación de una localidad con un abastecimiento de agua en condiciones sanitarias aceptables coincidía con un brusco descenso de la tasa de mortalidad.
Si se toma en cuenta el dicho de que “El agua es vida”, fácilmente se puede explicar porqué los asentamientos humanos se localizaban donde este elemento estaba disponible.
INTEDIG E.D.A.R. Pas-Pisueña
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