La zona semiárida de Redlands, a unas 50 millas (80 km) al este de Los Ángeles, recibe solo alrededor de 15 pulgadas (38 cm) de lluvia al año y depende en parte de los pozos para abastecer de agua a los 75,000 residentes del área durante el pico de uso del verano. El desarrollo en curso y los períodos anticipados de precipitaciones por debajo del promedio continúan estirando el suministro de agua del área.
Conservar el preciado suministro de agua subterránea fue el principal impulsor de Redlands para presentarse ante California Energy Commission (CEC) en 2000 y abogar por agua reciclada para abastecer las torres de enfriamiento en la planta de energía de 1,056 megavatios (MW) de Mountainview Power Company (MPC). El plan de MPC de utilizar una serie de grandes pozos para enfriar el agua ejercería una enorme presión sobre el futuro suministro de agua subterránea de la región. Redlands le propuso a CEC una forma ambiental y económica de tratar las aguas residuales de la ciudad y producir el agua de enfriamiento necesaria para el proceso de alta calidad.
En el año 2000, la ciudad de Redlands buscó la mejor tecnología disponible para implementar su concepto y mejorar el tratamiento en su planta secundaria de tratamiento de aguas residuales (WWTP) existente de 9.5 MGD (35,960 m3/día) con una tecnología que podría generar 6 MGD (22,710 m3/día). día) de agua reciclada de alta calidad destinada a la reutilización del agua (Título 22 de California). En colaboración con la oficina de San Bernardino de Carollo Engineers y CH2M Hill, la ciudad examinó múltiples alternativas.
La ciudad seleccionó la tecnología de biorreactor de membrana (MBR) para la actualización de la planta. Se evaluaron las propuestas de sistemas de membranas de tres fabricantes y la ciudad seleccionó las membranas de ultrafiltración ZeeWeed* de Veolia por su efluente de calidad superior, su sólido rendimiento y el valor general que el sistema brindó tanto a la ciudad de Redlands como a MPC.
La línea de distribución de 14,000 pies (4,270 metros) que entrega agua de enfriamiento a la planta de energía se equipó con muchos desvíos para servir también a otros clientes potenciales en el camino. Desde la puesta en marcha, el sistema de reciclaje de agua se ha ampliado y ahora abastece a una cantidad de clientes adicionales, incluidos los usuarios de riego dentro de la ciudad, el control del polvo en el vertedero vecino y el agua en las plantas en las empresas locales.
Según lo planeado, el sistema de biorreactor de membrana de la WWTP de Redlands, que se puso en marcha en 2004, trató más del 60 % del flujo total de aguas residuales de la planta de 9,5 MGD (35,960 m3/día) para cumplir con los requisitos de calidad de reutilización del agua. El resto siguió recibiendo tratamiento mediante el sistema convencional preexistente. El diseño incluyó una futura actualización del sistema para tratar el flujo completo de la planta de 9.5 MGD con tecnología de biorreactor de membrana mediante la adición de 3 trenes de membrana más.
En ese momento, las membranas en un entorno de biorreactor de membrana todavía eran un concepto relativamente nuevo y se esperaba que tuvieran una expectativa de vida de 7 a 8 años. Superando con creces las expectativas iniciales y después de más de 15 años, la planta instaló su primer juego de membranas de reemplazo en 2020. Ante los nuevos desarrollos logrados en materia de tecnología de biorreactor de membrana (MBR), Redlands evaluó varias propuestas de proveedores de membranas nuevamente y determinó que la mejor opción era actualizar a las últimas membranas MBR ZeeWeed ZW500D con tecnología de aireación LEAPmbr* de Veolia.
Una vez que el sistema MBR de 6 MGD se actualizó con las nuevas membranas ZW500D, su mayor área de superficie de filtración y permeabilidad mejorada pudieron continuar tratando el flujo de MBR de 6 MGD y también proporcionar suficiente capacidad adicional dentro de los trenes originales de 6 membranas que Redlands para lograr eventualmente el requisito de flujo completo de 9.5 MGD dentro de los tanques de membrana originales. Esto le ahorrará a la Ciudad el costo de agregar los 3 trenes suplementarios, como se planeó originalmente.
Tabla 1: Resultados típicos del agua curada de WWTP de Redlands
Resultado
La puesta en marcha de la planta original creó un programa eficiente y eficaz de reciclaje y calidad del agua que cumplió con las necesidades ambientales y económicas de la ciudad de Redlands y la planta de energía de MPC. La longevidad de las membranas MBR originales proporcionó un ahorro de costos aproximado del 100 % a la ciudad al ser reemplazadas solo una vez cada 15 años, en comparación con la expectativa inicial de cada 7 u 8 años.
Las membranas LEAPmbr mejoradas permiten una mayor productividad de tratamiento de agua en las áreas de membrana de alrededor del 60 %, lo que finalmente permitirá a Redlands tratar la capacidad total de diseño de 9.5 MGD de la planta sin la necesidad de espacio adicional ni gastos de capital para nuevos trenes de membrana.
Los ahorros de energía se logran a través de una mayor eficiencia de los equipos y controles mejorados de los sopladores, junto con una reducción de algunos equipos que proporciona ahorros adicionales en las operaciones y el mantenimiento. El nuevo sistema de membranas LEAPmbr requiere menos aireación y limpieza por arrastre de aire de la membrana, lo que reduce su utilización de energía en comparación con la instalación original. El corazón del sistema MBR de eficiencia energética se basa en los controles, que están integrados con los nuevos sopladores y pueden modular el flujo de aire en función de la demanda real en lugar de las limpiezas indiscriminadas que se aplicaban anteriormente. Esta nueva metodología de control permite que el sistema opere a tasas de flujo de reducción más bajas para los sopladores de limpieza mediante el monitoreo constante de las operaciones del soplador, lo que da como resultado un nivel de eficiencia energética sin precedentes.
El proyecto de reemplazo de MBR de 6 MGD resultó en un ahorro total de energía de más de 1,5 millones de kWh/año, lo que equivale a la eliminación de 600 toneladas de CO2. Esto le ahorró a la Ciudad un estimado de $152,000 por año en energía, más $290,000 en incentivos del programa WISE administrado por Southern California Edison.
Figura 1: Los 6 trenes del biorreactor de membrana (MBR) de la WWTP en la ciudad de Redlands
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