The Llobregat desalination plant L`usine de désalinisation du

ITAM LLOBREGAT
The Desalination plant started
to work on the summer of 2009
becoming the largest facility
in Europe for the production
of drinking water for human
consumption.
The plant was built to increase
the amount of water available
for supply to more than 120
municipalities in the regional
network of ATLL, which represents
more than 4.5 million people. It is a
modular plant that can produce up
to 2.300 liters per second of high
quality water.
2,2 km
General information
intake point
pumping
station
Annual production: 60 hm3/year
Maximum flow: 200.000 m3/day
The Llobregat desalination plant
Desalination process: reverse osmosis
summary of operation
Recovery rate: 45%
L’usine de désalinisation du Llobregat
Salinity of seawater: 39.700 mg/l
Résumé du fonctionnement
Salinity of produced water: 110 mg/l
the llobregat
desalination plant
Salt removal performance: 99.7%
BRE
GAT
LLO
Seawater collection.
En 2009 l’usine de Désalinisation
du Llobregat fut misse en service.
Il s’agit de la plus grande usine en
Europe de production d’eau potable
pour la consommation humaine.
L’usine a été construite pour
augmenter la quantité d’eau
potable disponible pour
l’approvisionnement en eau
de plus de 120 communes et
une population de 4,5 millions
d’habitants. Il s’agit d’une usine de
désalinisation modulaire pouvant
produire 2.300 litres/seconde d’eau
de très bonne qualité.
Données générales
Production annuel:
60 hm3/an
Débit maximal:
200.000 m3/jour
Procès de désalinisation:
osmose inverse
Facteur de conversion:
45%
Flotation.
Salinité de l’eau de mer:
39.700 mg/l
Salinité de l’eau produite: 110 mg/l
Taux élimination sels: 99,7%
ITAM LLOBREGAT
Av. de l’Estany de Port, 4 I 08850 El Prat de Llobregat
T. 933 707 426 I [email protected] I www.atll.cat
Reverse osmosis.
Closed filtration.
Seawater collection
Pretreatment
It is made by two towers located at 30 m depth
and two pipes of 2.2 km length that carry water
to the pumping station located on the beach,
which pumps the sea water to the desalination
plant, located 3 km away.
The intake point was decided after carrying
different studies in order to assure good water
quality throughout the year avoiding the problems related to the Llobregat river mouth and its
currents flows in rainy season, the Barcelona’s
harbour traffic and, finally, the waste water discharge from the waste water treatment plant of
Baix Llobregat, located next to the plant.
Open filtration
This is an important part of the plant. It consists
on a flotation/flocculation, gravity filtration and
closed filtration. These steps of treatment help
improve water quality before arriving to the
osmosis membranes, which is where it actually
occurs the production of drinking water.
Flotation
The plant has 10 flotation tanks, these tanks are
filled with seawater. It is added a coagulant (ferric chloride) that binds suspended matter and
then compressed air to form micro bubbles. The
suspended matter rises to the surface and it can
be removed by increasing water level and making it fall to a side channel. Then the clarified
water is withdrawn from the bottom of the tank.
The plant has two buildings with 10 open gravity
filters each. The filter is filled with sea water from
the flotation and water passes for gravity through
a sand and anthracite multilayer filter (one meter
deep). The water exits at the bottom of the filter
where it is collected. The filtering layer of sand
and anthracite is used to retain particles that
are in the water. Every so often the filters should
be washed to remove impurities that have been
embedded and this washing is made by injecting
upstream water and air pressure.
Closed filtration
The plant has 20 closed filters. It is a pressure
filtration within a tank with a circumference of 4
meters and a total length of 18 meters; it also
has inside two filtering layers, one with sand and
the other with anthracite. As in the previous filtration, water passes through the one meter tall filter
layer and comes out the bottom, but in this case
giving pressure to the process. For the removal
of accumulated solids it is necessary the period
washing of filters by injecting upstream water
and air pressure.
Reverse osmosis
Postreatment
This is actually the point where we separate
salt from water. The seawater passes through
a semipermeable membrane which produces
the process of reverse osmosis and for each
100 liters of seawater we obtain 45 liters of fresh
water and 55 of heavily salted water that has not
passed through the membranes. This water is
called brine.
The membranes have inside a spiral aromatic polyamide woven. There are 7 meter long membranes
inside each vessel placed in the modules. There
are 10 modules of membranes. The water from the
pretreatment passes through the high pressure
pumps, which give enough pressure to go across
them (about 69 bars). Only the water molecule
passes, not the salt nor the viruses or bacteria.
45 liters
fresh water
Pressure exchangers
At this point, water is too pure, so it has to be
remineralized to make it fit for human consumption, that is, providing it with some of the minerals
lost. This is done by adding carbon dioxide and
making water pass through a layer of calcium
carbonate (calcite).
Finally, the water is chlorinated to guarantee its
disinfection and then pumped to the Fontsanta
reservoirs ready to be distributed to the consumers.
1m
30 m
Desalination plant
Flotation tanks
sand
sand
anthracite
anthracite
Open filtration
Closed filtration
Brine disposal
The brine produced is sent to the water balancing tower of the outfall of the waste water
treatment plant of Baix Llobregat, which is next
to the desalination plant, and it is mixed with the
effluent treated water that discharges into the
sea 3 km offshore and 60 meters deep. Thus,
the salinity is reduced and the environment is
not damaged.
Renewable energy
Photovoltaic panels were installed on the roofs
of the buildings, producing 1.3 MW of renewable
energy, which represents a saving of 850 tonnes
per year of CO2 emissions.
CaCO3
Na ClO
100 liters
seawater
3 km
Pressure exchangers are a very important device to the plant. The pressure exchangers can
save 50% in energy consumption for reverse
osmosis. These elements transfer the energy
from brine rejection to a low-pressure incoming
pretreated stream.
50% saving
energy
55 liters
brine
1,3 MW
calcite
Reverse osmosis
Remineralization
Energy recover device
2,2 km
Prétraitement
Captage d’eau de mer
L’eau est captée grâce à deux tours placées à
30 m de profondeur et deux tuyaux de 2,2 km
de longueur. L’eau de mer arrive à une station de
pompage sur la plage et elle est pompée jusqu’à
l’usine de dessalement à 3 km de distance.
Le choix de la situation du point de captage
permet également de s’affranchir de l’impacte
des travaux d’agrandissement du Port de
Barcelona, de l’augmentation du trafic maritime,
de l’embouchure du fleuve Llobregat et de la
décharge d’eau épurée de l’émissaire sous-marin
de la station d’eaux résiduelles.
Les étapes du prétraitement sont: la flottation,
la filtration ouverte, la filtration fermé et la
filtration par cartouche. Toutes ces étapes améliorent la qualité de l’eau de mer avant d’arriver
aux membranes d’osmoses, lieu ou l’eau
potable est produite.
Flottation
Pour la clarification de l’eau de mer l’usine dispose de 10 flottateurs. L’eau de mer arrive dans
les flottateurs et on rajoute un réactif coagulant
(chlorure ferrique) et la matière en suspension
présente dans l’eau s’agglomère alors et on
injecte des microbulles d’air. La matière en
suspension flotte à la surface et elle est évacuée
par débordement dans des goulottes.
Filtration ouverte
L’usine dispose de 20 filtres par gravité.
Les filtres se remplissent avec de l’eau de mer
provenant de la flottation et l’eau passe à travers
un lit de sable et anthracite (deux couches avec
une hauteur totale d’un mètre), permettant de
retenir les particules présentes dans l’eau. L’eau
sort par la partie inférieure du filtre. Il est nécessaire de nettoyer les filtres régulièrement pour
retirer les impuretés incrustées avec de l’eau et
de l’air à pression.
Filtration fermée
L’usine dispose de 20 filtres fermés. Il s’agit
d’une filtration préssurisée dans des réservoirs
de 4 mètres de circonférence et d’une longueur totale de 18 mètres, avec deux couches
filtrantes, une de sable et l’autre d’anthracite,
a l’intérieur. Comme dans la filtration ouverte,
l’eau traverse cette couche filtrante d’un mètre
de haut et sort par la partie inférieure, mais dans
ce cas en donnant de la pression au procès.
Régulièrement des nettoyages sont faits avec de
l’eau et de l’air sous pression.
Osmose inverse
C’est le cœur du système ou l’on sépare le sel
de l’eau. L’eau de mer traverse des membranes
semi-perméables, et avec chaque 100 litres
d’eau marine on obtient 45 litres d’eau douce et
55 d’eau très salée qui n’arrive pas à traverser
les membranes, la saumure. L’intérieur des
membranes est d’un tissu de forme spiralée en
polyamide aromatique. Il y a 7 membranes,
d’un mètre de longueur, a l’intérieur de chaque
tube des châssis de membranes.
Il y a 10 châssis de membranes. L’eau marine
prétraitée est dirigée vers une pompe à haute
pression (environ 69 bar) qui donne la pression
nécessaire pour traverser les membranes. Les
membranes éliminent les molécules les plus
fines ainsi que les bactéries et même les virus.
Post-traitement
Il est nécessaire de reminéraliser l’eau obtenue
après l’osmose inverse parce qu’elle est trop
pure. Le post-traitement consiste à rajouter du
dioxyde de carbone et à faire passer l’eau à
travers un lit de carbonate calcique (calcite).
Après on rajoute à l’eau de l’hypochlorite
sodique pour garantir la désinfection et l’eau est
pompée aux réservoirs de distribution, d’où elle
va jusqu’aux robinets des consommateurs.
Echangeurs de pression
Les échangeurs de pression sont des éléments très importants dans l’usine puisque ils
permettent une économie d’énergie de 50%
pendant le processus d’osmose inverse.
Les échangeurs récupèrent de l’énergie de la
saumure et la transfèrent à l’eau de mer
d’alimentation provenant du prétraitement.
Evacuation de la saumure
La saumure est déchargée dans la tour d’équilibre de l’émissaire sous-marin de la station
d’eaux résiduelles du Baix Llobregat, qui se
trouve à côté de l’usine. Cette saumure est
mélangée à l’effluent d’eau épurée décargée
dans la mer à 3 km de distance et 60 mètres
de profondeur. La salinité finale est similaire
à celle de la mer et il n’existe pas d’affection
environnementale.
Energies renouvelables
Un parc photovoltaïque a été construit sur les
toitures des différents bâtiments, avec une
production de 1,3 MW et une économie de 850
tonnes/an d’émissions de CO2.