Enhancement of Soil Aquifer Treatment to Improve the...
28
1 With the contribution of the Life financial instrument of the European Community Enhancement of Soil Aquifer Treatment to Improve the Quality of Recharge Water in the Llobregat River Delta Aquifer Layman’s Report 2010-2012 www.life-ensat.eu
Transcript of Enhancement of Soil Aquifer Treatment to Improve the...
1
With the contribution of the Life financialinstrument of the European Community
Enhancement of Soil Aquifer Treatment to Improve the Quality of Recharge Water in the Llobregat River Delta AquiferLayman’s Report
2010-2012www.life-ensat.eu
02
Enhancement of Soil Aquifer Treatment to Improve the Quality of Recharge Water in the Llobregat River Delta Aquifer
El Projecte Life+ ENSAT (2010 – 2012) ha demostrat l’efi-
ciència d’una tècnica innovadora en la recàrrega d’aqüífers:
la capa reactiva de compost vegetal. Durant els tres anys
de projecte s’ha experimentat al laboratori per al disseny i la
validació de la capa reactiva per eliminar els microcontami-
nants orgànics de l’aigua de recàrrega. Després de gairebé
dos anys des de la instal·ació de la capa en un el sistema
de dimensions reals (Sant Vicenç dels Horts, Barcelona),
es va poder comprovar la millora en l’eliminació d’alguns
contaminants presents en l’aigua del riu Llobregat. També
es va quantificar l’impacte positiu de la recàrrega tant en
quantitat com en qualitat.
El desenvolupament de hydROL (eina de modelització hi-
drogeoquímica), ha permès la transferència dels coneixe-
ments a d’altres emplaçaments europeus. Aquest software
de fàcil utilització permetrà apropar la hidrogeoquímica als
operadors d’instal·lacions, que podran modelitzar els seus
sistemes per a comprendre millor el funcionament i pre-
dir-ne variacions.
El treball conjunt de CETAqua, ACA, IDAEA-CSIC i AMB ha
permès executar aquest projecte exitós, que s’ha presentat
a la societat i la comunitat científica en nombroses oca-
sions. Els resultats de Life+ ENSAT contribuiran a fer de la
recàrrega d’aqüífers una tècnica més coneguda i confiable
per tenir més recursos per fer front al canvi climàtic.
The Life+ ENSAT project (2010 – 2012) has demonstrated the efficiency of an innovative technology in Managed Aquifer
Recharge (MAR): the vegetal compost-made reactive organic layer. Throughout the three years of the project several labo-
ratory experiments were carried out to design and validate the reactive layer to eliminate organic micropollutants from the
recharge water. Almost two years after the installation of the layer in a full-scale recharge system (Sant Vicenç dels Horts,
Barcelona), an improvement in the elimination of some pollutants which are present in the recharge water coming from the
Llobregat River was seen and the positive impact of aquifer recharge in quantity and quality was quantified.
The development of hydROL (hydrogeochemical modelling tool) allowed the transfer of knowledge to other European sites.
This easy desktop software will allow operators to model the hydrochemistry features of their facilities and predict variations.
The joint work between CETaqua, ACA, IDAEA-CSIC and AMB has allowed the execution of this successful project, which
has been presented to society and scientific community in numerous events. The results of Life+ ENSAT will contribute to
make MAR a better known and reliable technique to increase water resources to face climate change.
El proyecto Life+ ENSAT (2010 – 2012) ha demostrado la
eficiencia de una técnica innovadora en la recarga de acuí-
feros: la capa reactiva de compost vegetal. Durante los tres
años de proyecto se ha experimentado en el laboratorio
para el diseño y validación de la capa reactiva paraelimi-
nar los microcontaminantes orgánicos del agua de recar-
ga. Después de casi dos años desde la instalación de la
capa en un sistema de dimensiones reales (Sant Vicenç
dels Horts, Barcelona) se constató la mejora en la elimina-
ción de algunos contaminantes presentes en el agua del río
Llobregat. También se cuantificó el impacto positivo de la
recarga tanto en cantidad como en calidad.
El desarrollo de hydROL (herramienta de modelación hi-
drogeoquímica) ha permitido la transferencia de los cono-
cimientos a otros emplazamientos europeos. Este software
de fácil utilización permitirá acercar la hidrogeoquímica a los
operadores de instalaciones, que podrán modelar sus sis-
temas para comprender mejor el funcionamiento y predecir
variaciones.
El trabajo conjunto de CETaqua, ACA, IDAEA-CSIC y AMB
ha permitido ejecutar este proyecto exitoso, que se ha pre-
sentado a la sociedad y comunidad científica en numerosas
ocasiones. Los resultados de Life+ ENSAT contribuirán a
hacer de la recarga de acuíferos una técnica más conocida
y confiable para tener más recursos para hacer frente al
cambio climático.
03
Context: MAR | Context: la recàrrega artificial d’aqüífers | Contexto: La recarga artificial de acuíferos
The idea: a reactive layer | La idea: una capa reactiva | La idea: Una capa reactiva
The project: How it was possible | El projecte: Com es va fer possible | El proyecto: Cómo se hizo posible
An strategic consortium | Un consorci estratègic | Un consorcio estratégico
The recharge system of SVH | El sistema de recàrrega de SVH | El sistema de recarga de SVH
The reactive organic layer design | El disseny de la capa reactiva | El diseño de la capa reactiva
The installation of the layer | La instal·lació de la capa | La instalación de la capa
Monitoring of chemical quality | Seguiment de la qualitat de l’aigua | Seguimiento de la calidad del agua
The results | Els resultats | Los resultados
Hydrochemical evolution of the system | Evolució hidroquímica del sistema | Evolución hidroquímica del sistema
Assessment of organic micro pollutants | Estudi dels microcontaminants | Estudio de los microcontaminantes
Efficiency of the reactive layer | Eficiencia de la capa reactiva | Eficiencia de la capa reactiva
Potential applications | Aplicacions potencials | Aplicaciones potenciales
Communication activities | Activitats de comunicació | Actividades de comunicación
Workshop | Workshop | Workshop
Publications | Publicacions | Publicaciones
International Conferences | Conferències internacionals | Conferencias internacionales
Digital dissemination | Difusió digital | Difusión digital
New challenges | Nous reptes | Nuevos retos
1.0.
2.0.
3.0. 3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
4.0.
4.1.
4.2.
4.3.5.0.
6.0.
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.7.0.
3.1.
3.2.
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
4.1.
4.2.
4.3.
04
06
08
08
09
12
14
15
16
16
17
19
20
22
22
23
24
25
26
REPORT INDEX
04
1.0 CONTEXTManaged aquifer recharge (MAR)
Context: La recàrrega artificial d’aqüífers (MAR)Contexto: La recarga artificial de acuíferos (MAR)
Managed aquifer recharge (MAR) is a technique used worldwide. It consists in the express introduction of water to the
aquifer through infiltration ponds, deep recharge wells, trenches and many other techniques (see Figure 01). These re-
charge techniques are not only used in water scarce countries of southern Europe (Portugal, Spain, Greece…) but they
are also widespread in central Europe and Nordic countries (Germany, Finland…). The benefits of using groundwater have
been clearly demonstrated; aquifers provide a store of water, which, if utilised and managed effectively, can play a vital role in:
• Poverty reduction/livelihood stability
• Risk reduction; both economic and health
• Increased agricultural yields resulting from reliable irrigation
• Increased economic returns
• Distributive equity (higher water levels mean more access for everyone)
• Reduced vulnerability (to drought, variations in precipitation)
La recàrrega artificial d’aqüífers és una tècnica estesa a ni-
vell mundial. Consisteix en la introducció expressa d’aigua
a l’aqüífer mitjançant sistemes de basses d’infiltració, pous
de recàrrega profunda, rases i múltiple varietat de mecanis-
mes (veure Figura 01). Aquestes tècniques es practiquen
no només a països amb elevada escassetat hídrica, com
els del sud d’Europa (Portugal, Espanya, Grècia ...) sinó que
també estan molt esteses a països centre europeus i nòr-
dics (Alemanya, Finlàndia...). Els beneficis de l’ús de l’aigua
subterrània estan clarament demostrats, ja que els aqüífers
actuen com emmagatzematge d’aigua que, gestionats de
manera eficient, tenen un paper clau en:
• Reducció de la pobresa i increment del nivell de vida
• Augment de la sostenibilitat
• Reducció dels riscos econòmics i sanitaris
• Increment del potencial d’irrigació
• Distribució equilibrada de la riquesa
• Reducció de la vulnerabilitat davant episodis climàtics
adversos (ex. sequeres)
La recarga artificial de acuíferos es una técnica extendida a
nivel mundial. Consiste en la introducción expresa de agua
al acuífero, mediante sistemas de balsas de infiltración,
pozos de recarga profunda, zanjas y múltiple variedad de
mecanismos (ver Figura 01). Estas técnicas se practican no
sólo en países con escasez hídrica, como los del sur de Eu-
ropa (Portugal, España, Grecia…) sino que también están
muy extendidas en países centro-europeos y nórdicos (Ale-
mania, Finlandia…). Los beneficios del uso de agua subte-
rránea están claramente demostrados, ya que los acuíferos
funcionan como un almacenamiento de agua que, gestio-
nados de manera eficiente, juegan un papel crucial en:
• Reducción de la pobreza e incremento del nivel de vida
• Aumento de la sostenibilidad
• Reducción de riesgos económicos y sanitarios
• Incremento del potencial de irrigación
• Distribución equilibrada de la riqueza
• Reducción de la vulnerabilidad ante episodios climáti-
cos adversos (ej. sequías)
Fig 01. General scheme of the infiltration pond system | Esquema general del funcionament de les basses d’infiltració | Esquema general del funcionamiento de las balsas de infiltración
DECANTATION POND INFILTRATION POND
05
Una de les modalitats més usuals en la recàrrega artificial
és l’ús de basses d’infiltració en superfície. Es tracta d’ex-
cavacions en terreny permeable a prop de la font d’aigua
disponible (cursos de rius, efluents de depuradora conve-
nientment tractats, excedents de pluja emmagatzemats...).
Sovint es compta amb basses auxiliars de decantació per
la millora de la qualitat de l’aigua (sedimentació de sòlids en
suspensió). Els avantatges principals de les basses d’infil-
tració davant d’altres sistemes de recàrrega són:
• Baixos costos de construcció i manteniment
• Elevats temps de residència a la zona no saturada
• Millora de la qualitat de l’aigua durant la infiltració
• Seguiment senzill de la taxa d’infiltració
• Valorització ambiental d’espais naturals
• Vida útil elevada de les instal·lacions
Per contra, un dels majors inconvenients és la necessitat de
grans extensions de superfície permeable disponible. Algu-
nes instal·lacions poden arribar a ocupar al voltant de 10
Ha de terreny (com per exemple les basses projectades per
l’ACA a Santa Coloma de Cervelló, Barcelona).
One of the most common methods of artificial aquifer recharge is the use of superficial infiltration ponds. It requires exca-
vation of permeable terrain close to the water source (river channel, water treatment plant outlet of sufficient quality, surplus
of stored rain-water…). These systems also often have a decantation pond to improve water quality through deposition of
suspended solids. The main advantages of infiltration ponds compared to other recharge techniques include:
• Low construction and maintenance costs
• Long residence time in non-saturated zone
• Improvement of water quality during infiltration
The main disadvantage is the need for large areas of permeable ground. Some sites can occupy up to 10 Ha, such as
the ponds planned by the ACA in Santa Coloma de Cervelló, Barcelona.
Una de las modalidades más usuales en la recarga artificial
es el uso de balsas de infiltración en superficie. Se trata de
excavaciones en terreno permeable cerca de la fuente de
agua disponible (cauces de río, efluentes de depuradora
convenientemente tratados, excedentes de lluvia almace-
nados…). A menudo cuentan con balsas auxiliares de de-
cantación para la mejora de la calidad del agua (deposición
de sólidos en suspensión). Las ventajas principales de las
balsas de infiltración frente a otros sistemas de recarga son:
• Bajos costes de construcción y mantenimiento
• Elevados tiempos de residencia en la zona no saturada
• Mejora de la calidad del agua durante la infiltración
• Seguimiento sencillo de las tasas de infiltración
• Valorización ambiental de espacios naturales
• Vida útil elevada de las instalaciones
Por el contrario, la mayor desventaja es la necesidad de
grandes extensiones de superficie permeable disponible.
Algunas instalaciones pueden llegar a ocupar alrededor de
10 Ha de terreno (como, por ejemplo, las balsas proyecta-
das por el ACA en Santa Coloma de Cervelló, Barcelona).
• Easy monitoring of infiltration rates
• Environmental enhancement of natural areas
• Durable infrastructure
Fig 02. MAR techniques | Tècniques de recàrrega artificial | Técnicas de recarga artificial (Dillon, 2005 )
1. 2. 3.Aquifer Storage and Recovery (ASR)
Aquifer StorageTransfer and Recovery (ASTR)
Injecció profunda i recuperació
Injecció profunda amb transport
Filtració a través del llit del riu
Filtració en dunes
Bassa de recàrrega
Dic de retenció
Retenció i recàrrega d’aigües pluvials
Tractament Sòl-Aqüífer
Dic subsuperficial
Presa de sorra
Dic permeable
Inyección profunda y recuperacion
Inyección profunda con transporte
Filtración a través del lecho del río
Filtración en dunas
Balsa de recarga
Diques de retención
Almacenamiento y re-carga de aguas pluviales
Tratamiento Suelo-Acuífero
Dique subsuperficial
Presa de arena
Dique permeable
Bank filtration
Dune filtration
Infiltration pond
Percolation tank
Rain water harversting
Soil Aquifer Treatment
Underground dam
Sand dam
Rechage releases
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
4. 5.
6. 7.
8. 9.
10. 11.
06
Experience shows that the processes which take place between the recharge water and the soil enhance the quality of
the groundwater resources. Such processes are referred to as Soil Aquifer Treatment (SAT), and they include physical
processes such as decantation and filtration of suspended solids, chemical precipitation processes and biological bio-
degradation processes. These processes occur naturally since the recharge implies long residence time which favors
these interactions.
Denitrification and reduction of organic matterin water are good examples of water treatment processes which are
achieved through recharge. These processes are boosted by the microbiological activity of the non-saturated zone.
They require sufficient residence time and the presence of easily degradable organic carbon to facilitate the growth
of microorganisms. However, recalcitrant compounds exist, which resist to advanced treatment processes as well as
artificial recharge processes, such as organic micro pollutants.
The water used for aquifer recharge usually has a low organic content (e.g. 4 mg/L of dissolved organic carbon in the
Llobregat River). Thus, microorganisms are not in the optimal conditions to develop. The idea of the ENSAT Life+ pro-
ject is to enhance the creation of more favourable conditions for the elimination of micro pollutants through a reactive
layer at the bottom of the infiltration pond. This can help:
• Biodegradation, by increasing the organic matter available
• Adsorption, by increasing the contact area
2.0 THE IDEAA reactive layer to improve natural processes
La idea: Una capa reactiva per millorar els processos naturalsLa idea: Una capa reactiva para mejorar los procesos naturales
Fig 03. Scheme of the idea of the project | Esquema de la idea del projecte | Esquema de la idea del proyecto
07
Existeixen diverses experiències de recàrrega artificial que
demostren que els processos que es produeixen entre l’ai-
gua de recàrrega i el sòl contribueixen a millorar la qualitat
dels recursos subterranis. Són els anomenats processos
Sòl-Aqüífer (Soil Aqüífer Treatment en anglès, SAT), que in-
clouen tant processos físics, com la decantació i filtració
de sòlids en suspensió, com processos químics de preci-
pitació i els processos biològics de biodegradació. Aquests
processos passen de manera natural, ja que la recàrrega té
l’avantatge de llargs temps de residència que afavoreixen
aquestes interaccions.
Un exemple clar de depuració d’aigua a través de la re-
càrrega és la desnitrificació, o la reducció de la càrrega or-
gànica de l’aigua. Aquests processos estan fomentats per
l’activitat microbiològica de la zona no saturada. Per això,
és necessari un temps de residència adequat i una font de
carboni orgànic fàcilment degradable perquè puguin créixer
les comunitats de microorganismes. No obstant, existeixen
compostos recalcitrants que són molt persistents, tant en
els sistemes avançats de tractament com durant la recàrre-
ga artificial. Alguns d’ells estan dins el grup dels microcon-
taminants orgànics.
L’aigua de recàrrega té normalment poca càrrega orgànica
(p.e. el riu Llobregat té una mitja de 4 mg/L de carboni or-
gànic dissolt). Per això, els microorganismes potencialment
degradadors no tenen les condicions òptimes per desen-
volupar-se en aquest medi. La idea desenvolupada en el
projecte Life+ ENSAT és promoure la creació de condicions
més favorables per a l’eliminació dels microcontaminants
mitjançant la instal·lació d’una capa reactiva en el llit de la
bassa d’infiltració per promoure:
• Biodegradació mitjançat l’augment de la matèria orgà-
nica disponible
• Adsorció per l’augment de la superfície de contacte
Existen múltiples experiencias de recarga artificial que de-
muestran que los procesos que se producen entre el agua
de recarga y el suelo ayudan a mejorar la calidad de los
recursos subterráneos. Son los llamados procesos Sue-
lo-Acuífero (Soil Aquifer Treatment en inglés, SAT), que in-
cluyen tanto procesos físicos, como la decantación y fil-
tración de sólidos en suspensión, los procesos químicos
de precipitación y procesos biológicos de biodegradación.
Estos procesos ocurren de manera natural, ya que la re-
carga tiene la ventaja de largos tiempos de residencia que
favorecer estas interacciones.
Un ejemplo claro de depuración del agua a través de la
recarga es la desnitrificación, o la reducción de carga or-
gánica del agua. Estos procesos están fomentados por
la actividad microbiológica de la zona no saturada. Para
ello es necesario un tiempo de residencia adecuado y una
fuente de carbono orgánico fácilmente degradable para
que puedan crecer las comunidades de microorganismos.
Sin embargo, existen compuestos recalcitrantes, que son
muy persistentes, tanto en los sistemas avanzados de tra-
tamiento como durante la recarga artificial. Algunos de ellos
están dentro del grupo de microcontaminantes orgánicos.
El agua de recarga tiene normalmente poca carga orgánica
(p.e. Río Llobregat 4 mg/L de carbón orgánico disuelto).
Por ello, los microorganismos potencialmente degradado-
res no tienen las condiciones óptimas para desarrollarse
en este medio. La idea desarrollada en el proyecto Life+
ENSAT es promover la creación de condiciones más favo-
rables para la eliminación de los microcontaminantes me-
diante la instalación de una capa reactiva en el lecho de la
balsa de infiltración, para promover:
• Biodegradación a través del aumento de materia orgá-
nica disponible
• Adsorción por el aumento de la superficie de contacto
Fig 04. Emerging pollutants of low quality waters can be removed through the reactive layer. | Els compostos emergents en aigües de baixa qualitat poden ser eliminats a través de la capa reactiva. | Los compuestos emergentes en aguas de baja calidad pueden ser eliminados mediante la capa reactiva.
08
3.2 The recharge system of Sant Vicenç dels HortsEl sistema de recàrrega de Sant Vicenç dels Horts | El sistema de recarga de Sant Vicenç dels Horts
The recharge system of Sant Vicenç dels Horts is located in the Low Llobregat Delta, which is one of the pioneer zones in
Spain in terms of artificial aquifer recharge. Figure 06 displays all the measures taken to improve the quality and quantity of
groundwater in that area: (1) scarification of the river bed at Pallejà; (2) deep injection to Cornella’s reversible wells, by SGAB;
(3) recharge systems with ponds; 3.1 Castellbisbal; 3.2 Sant Vicenç dels Horts; 3.3 Santa Coloma de Cervelló; (4) barrier
against the sea water intrusion; (5) Planning of water extractions.
3.0 THE PROJECTEl projecte | El proyecto
Sota la coordinació de Cetaqua, han participat de ma-nera col·laborativa les entitats ACA, AMB i IDAEA-CSIC. Aquests quatres socis han aportat recursos tècnics i econòmics per la seva execució. La Comissió Europea ha contribuït cofinançant el projecte amb una subvenció del 50% del total. La Figura 05 mostra de forma gràfica la participació de cada un dels socis del projecte.
Bajo la coordinación de Cetaqua, han participado de manera colaborativa las entidades ACA, AMB e IDAEA-CSIC. Estos cuatro socios del proyecto han aportado recursos técnicos y económicos para su ejecución. La Comisión Europea ha contribuido cofinanciando el pro-yecto, con una subvención del 50% del total. La Figura 05 muestra de forma gráfica la participación de cada uno de los socios del proyecto.
Under the coordination of Cetaqua, the project was done in collaboration between several entities: ACA, AMB and IDAEA-CSIC. Each of the different partners brought technical and economic resources to the project. The European Commission brought financial support by funding 50% of the project’s budget. Figure 05 displays the organizational structure of the project and the participation of each of the partners.
Fig 05. Potential of the project consortium | Potencialitats del consorci estratègic del projecte | Potencialidades del consorcio estratégico del proyecto
3.1 An strategic consortiumUn consorci estratègic | Un consorcio estratégico
Management of Aquifer Recharge in Catalunya. Interest in improving the quality of groundwater and resource availability
189 k€
335 k€
397 k€
239 k€
09
El sistema de recarga de Sant Vicenç dels Horts se sitúa
en el Valle Bajo del Llobregat, que es una de las zonas pio-
neras a nivel español en realizar recarga artificial de acuífe-
ros. En la Figura 06 se muestran todas las medidas para la
mejora de la calidad y cantidad de las aguas subterráneas
en la zona: (1) escarificado del lecho del río en Pallejà; (2)
inyección profunda de SGAB en los pozos reversibles de
Cornellà; (3) sistemas de recarga mediante balsas; 3.1 Cas-
tellbisbal; 3.2 Sant Vicenç dels Horts; 3.3 Santa Coloma de
Cervelló; (4) barrera contra la intrusión salina; (5) Plan de
ordenación de extracciones en el territorio.
En concreto, el sistema de Sant Vicenç fue construido en
2007 y puesto en marcha entre 2008 y 2009, bajo la ges-
tión de la Agencia Catalana del Agua. Cuenta con una balsa
de decantación de 4.000 m2 y una balsa de infiltración de
5.600 m2. La tasa de infiltración es de alrededor 1m3/m2/
día. El sistema está preparado para recibir agua del río Llo-
bregat (a través de la derivación del azud de Molins de Rei)
y agua regenerada (procedente de la Planta de Tratamiento
de El Prat del Llobregat). Durante el proyecto Life+ ENSAT
se ha recargado agua del río Llobregat con los parámetros
de control listados en la Tabla 01.
El sistema de recàrrega de Sant Vicenç dels Horts se situa a
la Vall Baixa del Llobregat, que és una de les zones pioneres
a nivell espanyol en realitzar recàrrega artificial d’aqüífers. A
la Figura 06 es mostren totes les mesures per la millora de
la qualitat i quantitat de les aigües subterrànies a la zona: (1)
escarificat del llit del riu a Pallejà; (2) injecció profunda de SGAB
als pous reversibles de Cornellà; (3) sistemes de recàrrega mi-
tjançant basses; 3.1 Castellbisbal; 3.2 Sant Vicenç dels Horts;
3.3 Santa Coloma de Cervelló; (4) barrera contra la intrusió
salina; (5) Pla d’ordenació d’extraccions al territori.
En concret, el sistema de Sant Vicenç es va construir el 2007 i
va ser posat en marxa entre el 2008 i el 2009, sota la gestió de
l’Agència Catalana de l’Aigua (ACA). Compta amb una bassa
de decantació de 4.000 m2 i una bassa d’infiltració de 5.600
m2. La taxa d’infiltració està al voltant de 1m3/m2/dia. El siste-
ma està preparat per rebre aigua del riu Llobregat (a través de
la derivació de l’assut de Molins) i aigua regenerada (procedent
de la Planta de Tractament del Prat del Llobregat). Durant el
projecte Life+ ENSAT s’ha recarregat aigua del riu Llobregat
amb els paràmetres de control llistats a la Taula 01.
More precisely, the system of Sant Vicenç was built in 2007 and started functioning between 2008 and 2009, under the ma-
nagement of the Catalan Water Agency (ACA). The system includes a decantation pond of 4.000 m2 and an infiltration pond
of 5.600 m2. The extraction rate reaches 1m3/m2/day. The system is designed to receive water from the Llobregat River via
the deviation of Molins de Rei, and reused water from El Prat del Llobregat treatment plant. During the ENSAT Life+ Project
the water recharged was taken from the Llobregat River and its characteristics are summarized in Table 01.
Fig 05. Potential of the project consortium | Potencialitats del consorci estratègic del projecte | Potencialidades del consorcio estratégico del proyecto
1ENSAT: Overview of the project 02.10.2012
5. Experimental site
Sant Vicenç dels Horts (Barcelona) experimental site
Infiltration pond (5.600 m2)
Decantation pond (4.000 m2)
Fig 06. Map of facilities of MAR in the Lower Llobregat Valley and in the Llobregat Delta. View of the recharge systems in Sant Vicenç dels Horts. | Mapa d’actuacions de re-càrrega de la VallBaixa i Delta del Llobregat. Detall del sistema de recàrrega de Sant Vicenç dels Horts. | Mapa de actuaciones derecarga en el Valle Bajo y Delta del Llobregat. Detalle del sistema de recarga de Sant Vicenç dels Horts.
10
Les dimensions de la bassa de recàrrega de Sant Vicenç
permeten poder experimentar en condicions reals, però
amb un elevat control del sistema. La zona experimental
està equipada amb 16 punts de control per seguir les evo-
lucions en els nivells piezomètrics dins i fora de la bassa. A
més, durant el projecte ENSAT s’ha complementat la instru-
mentació existent amb la construcció d’una tercera estació
de mostreig a l’interior de la bassa (Fig 07 esquerra) i amb
l’ampliació de la xarxa piezomètrica (Fig 07 dreta). Alguns
dels piezòmetres instal·lats són ambientals, per obtenir
mostra de tot el perfil. També es compta amb piezòmetres-
multitub, estratègicament situats, per conèixer els canvis en
profunditat (codis BSV en la Figura 08). Per al seguiment de
la qualitat química durant la recàrrega, es compta amb càp-
sules de succió enterrades sota la bassa, a 1, 2 i 5 metres
de profunditat (codis CA, CB i CC en la Figura 08). Aques-
tes càpsules permeten prendre mostres d’aigua a la zona
no saturada. Per controlar les condicions de saturació del
terreny hi ha aparells enterrats com tensiòmetres i sensors
d’humitat.
Las dimensiones de la balsa de recarga de Sant Vicenç per-
miten poder experimentar en condiciones reales, pero con un
elevado control del sistema. La zona experimental está equi-
pada con 16 puntos de control para seguir las evoluciones en
los niveles piezométricos dentro y fuera de la balsa. Además
durante el proyecto ENSAT se ha complementado la instru-
mentación existente con la construcción de una tercera es-
tación de muestreo en el interior de la balsa (Fig 07 izquierda)
y con la ampliación de la red piezométrica (Fig 07 derecha).
Algunos de los piezómetros instalados son ambientales, para
obtener muestra de todo el perfil. También se cuenta con pie-
zómetros multitubo, estratégicamente ubicados, para cono-
cer los cambios en profundidad (códigos BSV en la Figura 08).
Para el seguimiento de la calidad química durante la recarga,
se cuenta con cápsulas de succión enterradas bajo la balsa, a
1, 2 y 5 metros de profundidad (códigos CA, CB y CC en la Fi-
gura 08). Estas cápsulas permiten tomar muestras de agua en
la zona no saturada. Para controlar las condiciones de satura-
ción del terreno hay aparatos enterrados como tensiómetros y
sensores de humedad.
The dimensions of the pond of Sant Vicenç enable to work under real conditions and with a high level of control of the
system. The studied zone is equipped with 16 control points where piezometric levels are measured both outside and in-
side the pond. In addition, during the ENSAT project a third measurement point inside the pond was added to the existing
control equipment (Fig 07, left). The network of piezometers was also extended (Fig 07, right). Some of the piezometers
installed are enviromental piezometers, in order to obtain samples of the entire profile. Some other piezometers are multile-
vel piezometers, located at specific depths to analyse the variation in depth (codes BSV in Figure 08). In order to measure
the chemical parameters during the recharge process, porous cups were buried under the pond at 1, 2 and 5 meters
depth (CA, CB, and CC in Figure 08). These capsules enable to gather water samples in the non-saturated zone. Other
devices such as tensiometers and humidity sensors were also placed to measure the saturation conditions of the terrain.
General data / Dades generals / Datos generales
Infiltration surface / Superfície infiltració / Superficie infiltración 5.600 m2
Design flow / Cabal disseny / Caudal diseño 250 m3/h
Infiltration rate / Taxa inifiltració / Tasa infiltración 1 m3/m2/d
Operational flow / Cabal d’operació / Caudal de operación 200 – 500 m3/h
Recharged volume and operation days / Volum infiltrat i dies d’operació / Volumen infiltrado y días de operación
2010 (01/01 – 31/12) 49.950 m3 / 14 d
2011 (01/01 – 31/12) 1.163.885 m3 / 169 d
2012 (01/01 – 30/09) 813.234 m3 / 141 d
Control parameters / Paràmetres de control / Parámetros de control
Ammonia / Amoni / Amonio 1.5 mg/L
Electric conductivity / Conductivitat/ Conductivitat 2.000 µS/cm
River turbidity / Terbolesa riu / Turbidez río 100 NTU
Entrance turbidity / Terbolesa infiltració / Turbidez infiltración 25 NTU
Table 01. Details of the operation in the recharge system | Detalls d’operació al sistema de recàrrega | Detalles de operación en el sistema de recarga.
11
Fig 07. Improvement of the monitoring network (July 2010 – February 2011) | Ampliació de la instrumentació (juliol 2010 – febrer 2011) | Ampliación de la instrumentación (julio 2010 – febrero 2011)
Fig 08.Cross section of the instrumentation | Perfil transversal de la instrumentació | Perfil transversal de la instrumentación
Balsa de decantación
Bassa de decantació
Decantation pond
Balsa de infiltración
Balsa de infiltració
Infiltration pond
Zócalo (margas azules)
Sòcol impermeable (margues blaves)
Impermeable basement (blue marls)
12
Per al disseny de la capa es van realitzar assajos de labora-
tori previs. A l’inici del projecte es van seleccionar materials
potencials que complissin les següents característiques:
• Aportació continuada de carbó orgànic dissolt
• Alta disponibilitat per poder aplicar el projecte a d’altres
emplaçaments de recàrrega
• Baix cost (subproducte o residu d’algun procés per do-
nar-li una segona vida)
• Segur des del punt de vista de la salut
• Fàcilment manipulable durant la seva instal·lació
Després dels assajos de lixiviació es va seleccionar el com-
post vegetal, un material natural procedent de la trituració de
restes de poda i jardineria. Es va barrejar amb material local
per assegurar la conservació de les propietats hidràuliques
durant la infiltració. S’hi van afegir petites traces de materials
altament adsorbents (argiles i òxids de ferro) per potenciar
aquests processos (Fig 09).
Para el diseño de la capa se realizaron ensayos de laboratorio
previos. Al inicio del proyecto se seleccionaron materiales po-
tenciales que cumplieran las siguientes características:
• Aporte continuado de carbón orgánico disuelto
• Alta disponibilidad para poder aplicar el proyecto a
otros emplazamientos de recarga
• Bajo coste (subproducto o residuo de algún proceso
para darle una segunda vida)
• Seguro desde el punto de vista de la salud
• Fácilmente manipulable durante su instalación
Tras los ensayos de lixiviación se seleccionó el compost ve-
getal, un material natural procedente de la trituración de
restos de poda y jardinería. Se mezcló con material local
para asegurar la conservación de las propiedades hidráu-
licas durante la infiltración. Se añadieron pequeñas trazas
de materiales altamente adsorbentes (arcillas y óxidos de
hierro) para potenciar estos procesos (Fig 09).
3.3 The reactive organic layer designEl disseny de la capa reactiva | El diseño de la capa reactiva
For the design of the reactive layer, previous lab work was performed. At the start of the project different types of material were
selected, which fulfilled the following characteristics:
• Constant supply of dissolved organic carbon
• Easily available, in order to ensure the project can be applied elsewhere
• Low cost (reuse of sub product or waste from another process)
• Safe in terms of human health
• Easy to handle for its installation
Following the lixiviation test fresh vegetal, compost was chosen, a natural product obtained from the crushing of garden
waste. This waste was mixed to local soil material to ensure the hydraulic properties of infiltration would not be modified. A
small amount of highly absorbent material was finally added to the mix (clay and iron oxide) to boost these processes (Fig 09).
Fig 09. Scheme of the reactive layer | Esquema de la capa reactiva | Esquema de la capa reactiva
13
Fig 10. Selection of material in the compost plant (March 2010) / Column tests in the IDAEA-CSIC laboratory (July 2010) | Selecció del material a la planta de compostatge (març 2010 / Assajos en columna al laboratori IDAEA-CSIC (juliol 2010) | Selección del material en la planta de compostaje (marzo 2010) / Ensayos
en columna en el laboratorio IDAEA-CSIC (julio 2010)
14
Al març de 2011 va tenir lloc la instal·lació del material de la
capa reactiva. Es van col·locar més de 1.500 m3 de compost
vegetal barrejats amb material local del fons de la bassa (veu-
re Figura 11). A més, previ al començament de la infiltració,
es va millorar la xarxa de piezòmetres de la zona per fer el
seguiment de l’evolució del sistema.
En Marzo de 2011 tuvo lugar la instalación del material de la
capa reactiva. Se colocaron más de 1.500 m3 de compost
vegetal mezclados con material local del fondo de la balsa
(ver Figura 11). Además, previo al comienzo de la infiltración,
se mejoró la red de piezómetros de la zona para hacer el
seguimiento de la evolución del sistema.
3.4 The installation of the layerLa instal·lació de la capa | La instalación de la capa
In March 2011, the reactive layer was installed. Over 1500 m3 of compost mixed to the local soil was spread at the
bottom of the pond (see Figure 10). In addition, before starting the infiltration process the network of piezometers was
improved to enable the monitoring of the system.
Fig 11. Installation of the reactive layer (March 2011) | Instal·lació de la capa reactiva (Març 2011) | Instalación de la capa reactiva (Marzo 2011)
15
Es va dur a terme un exhaustiu programa de seguiment per
comprovar l’eficiència de la capa reactiva. A principis de
2011 es van realitzar campanyes de control per establir el
comportament del sistema en condicions naturals. Després
de la col·locació de la capa reactiva al març de 2011, es van
realitzar campanyes de qualitat química en els punts estra-
tègics de la xarxa de control. El seguiment ha durat fins al
final del projecte per avaluar els efectes de la capa a curt i
mig termini.
El laboratori de l’Àrea Metropolitana de Barcelona va analit-
zar els paràmetres de química general orgànica i inorgànica,
així com la llista de substàncies prioritàries. El laboratori de
l’IDAEA-CSIC va analitzar els contaminants emergents amb
tècniques avançades, algunes de les quals estan en desen-
volupament donada la seva complexitat.
A més de les mostres recollides a la zona experimental, es
van realitzar assajos d’adsorció de Laboratori de la PEM (Pla-
taforma Experimental de Membranes) a Sant Joan Despí, per
avaluar el comportament dels contaminants emergents en
contacte amb els materials de la capa reactiva.
Se llevó a cabo un exhaustivo programa de seguimiento para comprobar la eficiencia de la capa reactiva. A prin-cipios de 2011 se realizaron campañas de control para establecer el comportamiento del sistema en condiciones naturales. Después de la colocación de la capa reactiva en marzo de 2011, se realizaron campañas de calidad química en los puntos estratégicos de la red de control. El seguimiento ha durado hasta el final del proyecto para evaluar los efectos de la capa a corto y medio plazo.El laboratorio del Área Metropolitana de Barcelona analizó los parámetros de química general orgánica e inorgánica, así como la lista de sustancias prioritarias. El laboratorio del IDAEA-CSIC analizó los contaminantes emergentes con técnicas avanzadas, algunas de las cuales están en desarrollo dada su complejidad.Además de las muestras recogidas en el sitio experimen-tal, se realizaron ensayos de adsorción en el Laboratorio de la PEM (Plataforma Experimental de Membranas) en Sant Joan Despí, para evaluar el comportamiento de los contaminantes emergentes en contacto con los materia-les de la capa reactiva.
3.5 Monitoring of chemical qualitySeguiment de la qualitat de l’aigua | Seguimiento de la calidad del agua
An intensive monitoring programme was followed to analyse the efficiency of the reactive layer. At the beginning of 2011,
monitoring campaigns were held to verify and understand the system’s behaviour under natural conditions. After the addi-
tion of the reactive layer in March 2011, measurements were performed to assess the chemical quality at strategic points
of the monitoring network. The monitoring was continued until the end of the project to evaluate the impact of the reactive
layer at short and medium term.
The AMB (Metropolitan Area of Barcelona) laboratory performed the chemical analysis (organic and inorganic), and the
analysis of priority substances. The IDAEA-CSIC laboratory worked on emerging pollutants using advanced technics,
some of which are still being developed given their level of complexity.
In addition to the samples taken on site, tests were performed in the PEM laboratory (Experimental Platform on Membra-
nes) in Sant Joan Despí, to examine the behaviour of emerging pollutants in contact with the reactive layer’s components.
Fig 12. Sampling campaigns and laboratory analysis | Campanyes de mostreig i anàlisis de laboratori | Campañas de muestreo y análisis de laboratorio
16
4.0 THE RESULTSEls resultats | Los resultados
Per avaluar l’impacte de la capa reactiva en el sistema hi-
drogeoquímic, es va dur a terme el control de l’aportació
de carbó orgànic dissolt (DOC) i l’evolució d’espècies in-
dicadores de l’estat redox: nitrat, sulfats, ferro i manganès
en dissolució. Es va comprovar que la capa reactiva és efi-
cient en quant a l’alliberament de DOC a l’aigua subterrània
i que, de forma paral·lela, es produeix un consum de nitrat.
Aquest efecte és molt local, ja que s’observa només a la
zona no saturada del sistema. Això és positiu, ja que s’ha
aconseguit aïllar l’efecte de la capa reactiva dins de la zona
controlada de l’aqüífer.
A més, es va realitzar el seguiment de contaminants orgànics
presents en l’aqüífer històricament (exemple de l’1.1.2 Triclo-
roetè en la Figura 13). Durant la recàrrega, la concentració
d’aquests compostos disminueix molt significativament.
Para evaluar el impacto de la capa reactiva en el sistema
hidrogeoquímico se llevó a cabo el control del aporte de
carbón orgánico disuelto (DOC) y la evolución de espe-
cies indicadoras del estado redox: nitrato, sulfatos, hierro
y manganeso en disolución. Se comprobó que la capa re-
activa es eficiente en cuanto a la liberación de DOC al agua
subterránea, y que de forma paralela se produce un consu-
mo de nitrato. Este efecto es muy local, ya que se observa
sólo en la zona no saturada del sistema. Esto es positivo,
ya que se ha conseguido aislar el efecto de la capa reactiva
dentro de la zona controlada del acuífero.
Además se realizó el seguimiento de contaminantes orgáni-
cos presentes en el acuífero históricamente (ejemplo del 1.1.2
Tricloroetano en la Figura 13). Durante la recarga la concentra-
ción de estos compuestos disminuye muy significativamente.
4.1 Hydrochemical evolution of the systemEvolució hidroquímica del sistema | Evolución hidroquímica del sistema
In order to analyse the impact of the reactive layer on the hydrogeochemical system, the supply of dissolved organic
carbon (DOC) was monitored and the evolution of redox compounds was measured: nitrates, sulphates, iron, and dis-
solved manganese. The efficiency of the reactive layer to supply ground water with DOC and decrease nitrate in parallel
was verified. These processes are local and were observed only in the non-saturated zone of the system which means
the reactive layer only has impact on the controlled zone of the aquifer.
In addition organic pollutants which have been present in the past in the aquifer were monitored (for example trichlo-
roethane in Figure 13). It was seen that during recharge the concentration of the compounds diminishes significantly.
Fig 13. Recharge helps to the reduction of aquifer’s historical pollution | La recàrrega afavoreix la reducció de contaminació històrica de l’aqüífer | La recarga favorece la reducción de contaminación histórica del acuífero
Recharge startsInici RecàrregaInicio Recarga
Continuous recharge periodPeríode de recàrrega continuPeríodo de recarga contínua
17
Per al projecte ENSAT es van seleccionar un conjunt de 13
compostos, incloent no només compostos parentals sinó
també productes de degradació. La selecció es va realitzar
tenint en compte les grans famílies de microcontaminants or-
gànics presents en els efluents de depuradora, que necessiten
costosos tractaments addicionals per a la seva eliminació. Es
tracta de 8 fàrmacs, 4 pesticides i un estrogen (veure Taula
02). Dels resultats se’n pot extreure que tant gemfibrozil com
carbamazepina epoxi mostren una millora significativa d’elimi-
nació gràcies als efectes de la capa reactiva.
És destacable que més del 50% dels compostos es tro-
baven per sota dels límits de detecció en la majoria de les
mostres. Aquest resultat és igualment positiu, ja que la seva
presència en l’aigua de recàrrega i l’aqüífer ha estat extre-
madament baixa durant el desenvolupament del projecte.
Para el proyecto ENSAT se seleccionaron un conjunto de 13
compuestos, incluyendo no sólo compuestos parentales sino
también productos de degradación. La selección se realizó te-
niendo en cuenta las grandes familias de microcontaminantes
orgánicos presentes en los efluentes de depuradora, que ne-
cesitan costosos tratamientos adicionales para su eliminación.
Se trata de 8 fármacos, 4 pesticidas y un estrógeno (ver Tabla
02). De los resultados se puede concluir que tanto gemfibrozil
como carbamazepina epoxi muestran una mejora significativa
de eliminación gracias a los efectos de la capa reactiva.
Es destacable que más del 50% de los compuestos se encon-
traban por debajo de los límites de detección en la mayoría de
las muestras. Este resultado es igualmente positivo, ya que su
presencia en el agua de recarga y el acuífero ha sido extrema-
damente baja durante el desarrollo del proyecto.
4.2 Assessment of organic micropollutants Estudi dels microcontaminants orgànics | Estudio de los microcontaminantes orgánicos
For the ENSAT project 13 different compounds were selected, including parental compounds but also degra-dation products.The selection was performed taking into account the major organic micropollutants which are present in water treatment plants outlets and require costly treatments to be removed. The 13 compounds include 8 pharmaceutical products, 4 pesticides and one estrogenic compound (see Table 02).The results show that the concentration of gemfibrozil and carbamazepine epoxy were decreased significantly thanks to the reactive layer.It is worth mentioning than over 50% of the compounds were under the detection limit in most of the samples. This result is also good since it shows there were only very few micropollutants present in the recharge water and the aquifer during the entire project duration.
Table 02. Emerging pollutants selected and summary of results. (*) Regulated as priority susbtance Directive 2008/105/EC (**)New priority substance in the “Amending Direc-tives 2000/60/EC and 2008/105/EC as regards priority substances in the field of water policy”. | Contaminants emergents seleccionats i resum de resultats. (*) Regulat com contaminant prioritari Directiva 2008/105/EC (**) Nou contaminant prioritari a la proposta de Directiva del Parlament Europeu i el Consell: “Amending Directives 2000/60/EC and 2008/105/EC as regards priority substances in the field of water policy”. | Contaminantes emergentes seleccionados y resumen de resultados. (*) Regulado como contaminante prioritario Directiva 2008/105/EC (**)Nuevo contaminante prioritario en la propuesta de Directiva del Parlamento Europeo y el Consejo: “Amending Directives 2000/60/EC and
2008/105/EC as regards priority substances in the field of water policy”.
PHA
RM
AC
EUTI
CA
LS Sulphametoxazol Antibiotic Ibuprofen
Atenolol
Carbamezapine epoxy
Transformation
product Diclofenac (**)
Ibuprofen hydroxy
Carbamezapine Psycotropic Gemfibrozil
PEST
ICID
ES
Simazine (*) Herbicide (triazine) Estrone
Diuron (*) Herbicide (phenylurea) Not observed effect
Not observed effect
Not observed effectSimazine hydroxy Transformation product
DIA Transformation product Not found
Not found
Not found
Not observed effect
Reactive layer effect
Analgesic, anti-inflammatory
Non-steroidal anti-inflamatory Not found
Transformation
product
Estrogenic
hormone Not found
Not found
Not found
Reactive layer effectLipid regulator
Use Result Compound Use ResultCompound
18
A
C
B
A
C
B
Fig 14. Improvement of the efficiency of the elimination of some micropollutants during the recharge after the installation of the reactive layer (A) natural conditions ; (B) improve-ment of the elimination of gemfibrozil after the installation of the reactive layer; (C) example of carbamazepine as recalcitrant compound in the environment | Millora de l’eficiència d’eliminació d’alguns microcontaminants durant la recàrrega després de la col·locació de la capa reactiva (A) condicions naturals; (B) millora de l’eliminació del gemfibrozil després de la col·locació de la capa reactiva; (C) exemple de carbamazepina com a compost recalcitrant en el medi | Mejora de la eficiencia de eliminación de algunos micro-contaminantes durante la recarga después de la colocación de la capa reactiva (A) condiciones naturales; (B) mejora de la eliminación del gemfibrozil tras la colocación de la
capa reactiva; (C) ejemplo de carbamazepina como compuesto recalcitrante en el medio.
A
C
B
A
C
B
10 m
10 m
10 m
19
El projecte ENSAT ha demostrat que la capa reactiva és
una tècnica eficient per a la reducció d’alguns dels com-
postos emergents presents en l’aigua de recàrrega, com
el gemfibrozil i la carbamazepina epoxi. A més, afavoreix la
millora de la qualitat de l’aigua de l’aqüífer, ja que provoca
una major disminució de nitrats que en condicions naturals.
Els processos que afavoreixen l’eliminació d’aquests com-
postos són l’increment de carboni orgànic dissolt (DOC) i
els processos d’adsorció en el compost vegetal. L’impacte
de la capa reactiva s’observa només a nivell local, a la zona
no saturada, mentre que l’aigua millorada en qualitat queda
disponible a l’aqüífer com a reserva per a futurs usos.
El proyecto ENSAT ha demostrado que la capa reactiva es
una técnica eficiente para la reducción de algunos de los com-
puestos emergentes presentes en el agua de recarga, como
el gemfibrozil y la carbamazepina epoxi. Además favorece la
mejora de la calidad del agua del acuífero, ya que provoca una
mayor disminución de nitratos que en condiciones naturales.
Los procesos que favorecen la eliminación de estos com-
puestos son el incremento de carbón orgánico disuelto y los
procesos de adsorción en el compost vegetal. El impacto de
la capa reactiva se observa sólo a nivel local, en la zona no
saturada, mientras que el agua mejorada en calidad queda
disponible en el acuífero como reserva para futuros usos.
4.3 Efficiency fo the reactive layer Eficiència de la capa reactiva | Eficiencia de la capa reactiva
The ENSAT project proved the efficiency of the reactive layer in terms of reduction of emerging pollutants such as
gemfibrozil and carbamazepine epoxy in recharge water. Moreover, it improves the aquifer water quality since it enables
to reach lower nitrate concentration levels than in natural conditions. The processes which help the removal are the
increase of dissolved organic carbon and the adsorption in the compost.The impact of the reactive layer is local, only
on the non saturated zone, while the good quality water will remain available for the future in the aquifer.
Fig 15. Tests carried out during the ENSAT project. | Proves portades a terme durant el projecte. | Pruebas efectuadas durante el proyecto.
20
Un dels requisits en el disseny de la capa reactiva és la dis-
ponibilitat i baix cost dels materials seleccionats. Aquestes
dues característiques permeten que la capa reactiva es pu-
gui aplicar a diferents emplaçaments de recàrrega existents
i/o futurs. Per a noves implantacions es pot utilitzar part de
la metodologia desenvolupada en el projecte.
El desenvolupament de hydROL (software de modelació hi-
drogeoquímica per a capes reactives) ha permès entendre
millor aquest tipus de sistemes. Es va modelar el comporta-
ment de la capa reactiva dels experiments en columna per
validar el disseny final a instal·lar en el camp. Es va utilitzar
el cas real d’Aubergenville (França) per modelar els proces-
sos de desnitrificació durant la recàrrega i determinar les
millores potencials del sistema aplicant una capa reactiva.
hydROL pot contribuir al disseny i avaluació de capes reac-
tives, i també serveix per modelar altres aplicacions poten-
cials que simulin sistemes multicapa en 1D.
Uno de los requisitos en el diseño de la capa reactiva es la
disponibilidad y bajo coste de los materiales seleccionados.
Estas dos características permiten que la capa reactiva se
pueda aplicar a diferentes emplazamientos de recarga exis-
tentes y/o futuros. Para nuevas implantaciones se puede
utilizar parte de la metodología desarrollada en el proyecto.
El desarrollo de hydROL (software de modelación hidrogeo-
química para capas reactivas) ha permitido entender mejor
este tipo de sistemas. Se modeló el comportamiento de la
capa reactiva de los experimentos en columna para validar
el diseño final a instalar en el campo. Se utilizó el caso real
de Aubergenville (Francia) para modelar los procesos de
desnitrificación durante la recarga y determinar las mejo-
ras potenciales del sistema aplicando una capa reactiva.
hydROL puede contribuir al diseño y evaluación de capas
reactivas, y también sirve para modelar otras aplicaciones
potenciales que simulen sistemas multicapa en 1D.
One of the requisites while designing a reactive layer is the availability of the selected materials and their costs. These two characteristics enable for the implementation of the reactive layer in different sites now or in the future. To implement a reactive layer in a new site, part of the methodology established in the ENSAT project can be applied.
The development of hydROL (hydrogeochemical modelling software for reactive layers) enabled for better understan-ding of such systems. The behaviour of the reactive layer in the column tests was studied to validate the final design of the layer and implement it to the test site. The case study of Aubergenville (France) was used to model the denitrifi-cation processes during the recharge and investigate the potential improvements which could be achieved by adding a reactive layer. hydROL can support the design and evaluation of reactive layers and it can also model other potential applications which can simulate multiple layer systems in 1D.
5.0 POTENTIAL APPLICATIONSAplicacions potencials | Aplicaciones potenciales
Fig 16. Development of hydROL in Cetaqua | Desevolupament de hydROL a Cetaqua | Desarrollo de hydROL en Cetaqua
21
El projecte ENSAT presenta els sistemes millorats de re-
càrrega amb capa reactiva com a sistemes capaços de
millorar l’aigua. Aquest tractament seria una alternativa als
sistemes de pre-tractament convencionals per la recàrrega
d’aqüífers, que consumeixen més energia i reactius. S’ha
fet una comparativa sobre costos i efectivitat de tots dos
sistemes. L’eliminació de contaminants emergents és molt
més eficaç en sistemes d’ultrafiltració i osmosi inversa (amb
més del 99% d’eliminació en la majoria de casos), mentre
que els sistemes SAT (Tractament Sòl-Aqüífer) necessiten
estudis de detall per conèixer-ne l’eliminació. No obstant,
també s’han de tenir en compte les altres dades de la Taula
03, basades en l’objectiu de recàrrega de 15.000 m3/d.
El proyecto ENSAT presenta los sistemas mejorados de re-
carga con capa reactiva como sistemas capaces de mejorar
el agua. Este tratamiento sería una alternativa a los sistemas
de pre-tratamiento convencionales para la recarga de acuífe-
ros, que consumen más energía y reactivos. Se ha hecho una
comparativa sobre costes y efectividad de ambos sistemas.
La eliminación de contaminantes emergentes es mucho más
eficaz en sistemas de ultrafiltración y ósmosis inversa (con
más del 99% de eliminación en la mayoría de casos), mientras
que los sistemas SAT (Tratamiento Suelo-Acuífero) necesitan
estudios de detalle para conocer la eliminación. Sin embargo,
también deben tenerse en cuenta los demás datos de la Tabla
03, basados en el objetivo de recarga de 15.000 m3/d.
The ENSAT project presents the improved recharge systems with a reactive layer as systems able to improve water quality.
This process would be an alternative solution to the conventional pre-treatment needed for aquifer recharge, which requires
more energy and reagents. A comparison between these two processes was established in terms of cost-efficiency. The
removal of emerging pollutants is much more efficient with ultrafiltration and reverse osmosis (with over 99% removal in most
cases). SAT systems (Soil Aquifer Treatment) require more detailed analysis to evaluate the removal efficiency. However, more
parameters should be taken into account in this comparison such as those presented in Table 03, based on a recharge rate
of 15.000 m3/d.
Initial in kind / Inversió inicial / Inversión inicial
CAPEX
OPEX
Unitary cost / Cost unitari / Coste unitario
Reagents consumption / Consum reactius quí-mics / Consumo reactivos químicos
Energy cost / Cost energètic / Coste energético
Compacity / Compacitat / Compacidad
Efficiency in micro pollutants removal / Eficièn-ciad’eliminació de contaminantsorgànics / Eficien-cia en eliminación de contaminantes orgánicos
conventional SATSAT convencional / SAT convencional
SAT with reactive layer / SAT amb capa reactiva / SAT con capa
UF + RO deep injec-tion / UF+ OI injecció profunda / UF+OI+ Inyección profunda
5.028.738 €
0,089 €
0,051 €
0,140 €/m3
0,0074 €/m3
7,16 m2/m3d
20 – 60%
5.322.432 €
0,111 €
0,0507 €
0,162 €/m3
0,0074 €/m3
7,16 m2/m3d
40 – 75%
18.345.210 €
0,102 €
0,251 €
0,353 €/m3
0,0830 €/m3
0,22 m2/m3d
>99%
Fig 17. Input data and results view in the software hydROL | Entrada de dades i visualització de resultats al software hydROL | Entrada de datos y visualización de resultados en el software hydROL
Table 03. Cost comparison between SAT and pretreatment for recharge | Comparativa de costos de SAT i pre tractaments per recàrrega | Comparación de costes de SAT y pre tratamientos para la recarga
22
El 28 de Setembre de 2012 es va celebrar el Workshop
final del projecte a Cornellà de Llobregat, comptant amb
més de 50 assistents. La jornada va començar al matí amb
conferències i explicacions dels socis del projecte, va seguir
amb una taula rodona i el posterior debat, per acabar amb
una visita a les instal·lacions de Sant Vicenç dels Horts. El
públic, format per professionals del sector de l’aigua, va
valorar molt positivament els continguts de la jornada, els
temes tractats i la qualitat dels ponents convidats.
La visita al sistema de recàrrega de Sant Vicenç dels Horts
d’aquest dia no va ser la primera, ja que al llarg del projecte
se n’han realitzat d’altres amb estudiants, professionals i
grups interessats en el projecte.
El 28 de Septiembre de 2012 se celebró el Workshop final
en Cornellà de Llobregat, contando con más de 50 asisten-
tes. La jornada comenzó por la mañana con conferencias
y explicaciones de los socios del proyecto, siguió con una
mesa redonda y el posterior debate, para terminar con una
visita a las instalaciones de Sant Vicenç dels Horts. El pú-
blico, formado por profesionales del sector del agua, valoró
muy positivamente los contenidos de la jornada, los temas
tratados y la calidad de los ponentes invitados.
La visita al sistema de recarga de Sant Vicenç dels Horts
de este día no fue la primera, ya que a lo largo del proyecto
se han realizado otras con estudiantes, profesionales y gru-
pos interesados en el proyecto.
On September 28th of 2012, the ENSAT final workshop was held in Cornellà de Llobregat. The event started with a set of talks and presentations by the project partners in the morning, was followed by a round table and debate session, and ended with a visit of the site at Sant Vicenç dels Horts. The 50 water professionals who attended the workshop were very satisfied with the content of the presentations and the quality of the debate. The visit of the recharge system of Sant Vicenç dels Horts had already been done several times throughout the project, with students, professionals, and other people interested in the project.
Activitats de comunicació | Actividades de comunicación
6.1 Workshop
Fig 18. Inaugural session of the Final Workshop. | Sessió inaugural del Workshop final. | Sesión inaugural del Workshop final.
6.0 COMMUNICATION ACTIVITIES
23
6.2 PublicationsPublicacions | Publicaciones
Aprofitant la celebració del Workshop, es va enviar una nota
de premsa a mitjans de comunicació locals i comarcals de
la zona del Baix Llobregat, els qui van publicar diverses no-
tícies i es van interessar pel desenvolupament del projecte i
la seva influència a la zona. A partir d’aquí, es van concertar
noves entrevistes i es van establir relacions amb aquests
mitjans generalistes, tant premsa escrita (impresa i digital),
com ràdio i televisió.
While disseminating news on the workshop of the project, a press release was sent and published by local and regional
communication agencies of the Lower Llobregat area, who were interested in the project development and its impact in
the area. Other interviews followed with different media (journals, radio, television…).
Aprovechando la celebración del Workshop, se mandó una
nota de prensa a medios de comunicación locales y co-
marcales de la zona del Baix Llobregat, quienes publicaron
la noticia y se interesaron por el desarrollo del proyecto y
su influencia en la zona. A partir de aquí, se concertaron
nuevas entrevistas y se establecieron relaciones con dichos
medios generalistas, tanto prensa escrita (impresa y digital),
como radio y televisión.
Fig 19. Visit to the test site after technical session in the life 20th Anniversary. | Visita a les instal·lacions després de la sessió tècnica al 20è Aniversari de Life. | Visita a las instalaciones después de la sesión técnica en el 20º Aniversario de Life.
24
6.3 International ConferencesConferències internacionals | Conferencias internacionales
• 09/2010, IWA World Water Congress en Montreal (Canadá).
Aquifer recharge for securing water resources. The experience in Llobregatriver.
• 12/2010, SCARCE Annual Conference, Girona (Spain).
Enhancement of Soil Aquifer Treatment to Improve the Quality of Recharge Water in the Llobregat River
Delta Aquifer.
• 09/2011, IWA Specialist Groundwater Conference, Belgrade (Serbia).
Fate of emerging pollutants in Llobregat River water under controlled redox conditions: results of batch
experiments and first results in field test site.
• 09/2011, IWA International Conference on Water Reclamation and Reuse of Barcelona. (Spain).
Enhancement of Soil Aquifer Treatment to Improve the Quality of Recharge Water in the Llobregat River
Delta Aquifer.
• 03/2012, Annual Technical Congress Suez Environemment, Paris (France).
Aquifer Recharge: a solution for improving water quality.
• 04/2012, EGU General Assembly, Vienna (Austria).
Removal of organic micropollutants in an artificial recharge system.
• 09/2012, 29th International Symposium on Chromatography, Torun (Poland)
Optimization of two LC-MS/MS methods for analysis of eleven selected contaminants (pesticides, pharmaceu-
ticals and estrone) in water and solid samples in water treatment evaluation studies (ex. Aquifer recharge).
• 09/2012, IWA World Water Congress, Busan (Korea).
Reactive organic layer effects in the removal of emerging pollutants through SAT in the Llobregat aquifer.
Fig 20. Attendance to international conferences | Assistència a congressos internacionals | Asistencia a congresos internacionales
25
6.4 Digital disseminationDifusió digital | Difusión digital
El ámbito digital ha sido muy importante en la difusión del proyecto. La página web ha estado activa y actualizada a lo largo de los meses, con noticias, fotografías y eventos, con más de 600 visitas mensuales. Además, el canal cor-porativo de Cetaqua en la red social Twitter (@CETaqua), el cual tiene más de 340 seguidores, se ha hecho eco de la mayoría de contenidos publicados en la web.Se han aprovechado estos canales para la publicación del vídeo del proyecto, una buena muestra visual del procedimiento seguido y los resultados conseguidos en la investigación.
The dissemination of the project by means of digital communication has been very important. A website was crea-ted and updated with events, photos, news. It received over 600 visits per month. In addition, Cetaqua’s corporate dissemination channels were used: The project’s latest news were published on Cetaqua’s Twitter (@Cetaqua) which has more than 340 followers, as well as the ENSAT video which is a good visual summary of the methodo-logy used and the results achieved .
L’àmbit digital ha estat molt important en la difusió del projecte. La pàgina web ha estat activa i actualitzada al llarg dels mesos, amb notícies, fotografies i esdeve-niments, amb més de 600 visites mensuals. A més, el canal corporatiu de Cetaqua a la xarxa social Twitter (@CETaqua), el qual té més de 340 seguidors, s’ha fet ressò de la majoria de continguts publicats a la web.S’han aprofitat aquests canals per a la publicació del vídeo del projecte, una bona mostra visual del procedi-ment seguit i els resultats aconseguits en la investigació.
Fig 21. Home of project’s website. | L’entrada de la web del projecte. | La entrada de la web del proyecto.
26
La recàrrega d’aqüífers és una tècnica molt utilitzada per
augmentar recursos hídrics de forma econòmica. Existeixen
múltiples estudis, entre els quals hi ha el projecte ENSAT,
que pretenen demostrar que aquest tipus de sistemes tenen
una funció també interessant: la depuració de l’aigua a través
dels processos Sòl-Aqüífer. Tant reguladors, operadors com
la societat en general necessiten disposar d’eines de con-
trol d’aquest tipus de sistemes. Per tant, s’ha de treballar en
l’enginyerització d’aquests processos. Això augmentaria la
confiabilitat tècnica i percepció social de la recàrrega artificial
amb aigües regenerades o de baixa qualitat.
En aquest sentit, hydROL ha contribuït a crear una eina de
modelació per a la predicció de resposta d’aquests sistemes
de recàrrega, però és necessari seguir treballant en l’àrea dels
contaminants emergents per conèixer les rutes de degrada-
ció i el destí final d’aquests compostos en el medi ambient.
El desenvolupament d’una nova tecnologia com és la capa
reactiva testada en el projecte ENSAT obre un nou camí a la
modificació dels sistemes naturals per millorar-los en quant
a eficiència d’eliminació de contaminació. Durant el projecte
s’ha demostrat l’eficiència de la capa reactiva formada princi-
palment amb compost vegetal. En futurs projectes s’hauran
de provar altres materials alternatius que compleixin també
amb els criteris de selecció (preu, disponibilitat, innocuïtat al
medi, etc) però, sobretot, treballar en el disseny del mante-
niment i fàcil substitució d’aquest tipus de capes reactives
perquè siguin econòmicament atractives per als operadors
actuals.
La recarga de acuíferos es una técnica muy utilizada para au-
mentar recursos hídricos de forma económica. Existen múlti-
ples estudios, entre los que se cuenta el proyecto ENSAT, que
pretenden demostrar que este tipo de sistemas tienen una
función también interesante: la depuración del agua a través
de los procesos Suelo-Acuífero. Reguladores, operadores y la
sociedad en general necesitan disponer de herramientas de
control de este tipo de sistemas. Por tanto, se debe trabajar
en la “ingenierización” de estos procesos. Esto aumentaría la
confiabilidad técnica y percepción social de la recarga artificial
con aguas regeneradas o de baja calidad.
En este sentido, hydROL ha contribuido a crear una herra-
mienta de modelación para la predicción de respuesta de es-
tos sistemas de recarga, pero es necesario seguir trabajando
en el área de los contaminantes emergentes, para conocer las
rutas de degradación y el destino final de estos compuestos
en el medio ambiente. El desarrollo de una nueva tecnología
como es la capa reactiva testada en el proyecto ENSAT abre
un nuevo camino a la modificación de los sistemas natura-
les para mejorarlos en cuanto a eficiencia de eliminación de
contaminación. Durante el proyecto se ha demostrado la efi-
ciencia de la capa reactiva formada principalmente con com-
post vegetal. En futuros proyectos se deberán probar otros
materiales alternativos que cumplan también con los criterios
de selección (precio, disponibilidad, inocuidad al medio, etc)
pero sobre todo trabajar en el diseño del mantenimiento y fácil
sustitución de este tipo de capas reactivas para que sean eco-
nómicamente atractivas para los operadores actuales.
Aquifer recharge is a commonly used technique to increase water resources at low costs. There are many studies, among which the ENSAT, which work on proving these systems have another advantage: they can be useful to treat water thanks to the soil-aquifer processes.Regulators, operators and society in general need to have tools to monitor such systems and thus the “engineering development” of these processes needs to be focused on. This would increase the technical reliability and trust and the social perception of recharge systems with reuse water or water of lower quality.In this sense, hydROL provides a step forward in modelling the behaviour of recharge systems. However it is necessary to work further in the area of emerging pollutants, to better understand their degradation and their final destination in the environment.The development of a new technology such as the reactive layer tested in the ENSAT project offers a new dimension to the use of natural processes to eliminate pollutants. During this project, the efficiency of a reactive layer composed of vegetal compost was proven and in further projects, other materials should be tested, which answer the needed cha-racteristic (price, availability, harmlessness…). The most important would be to go further in analysing the maintenance and the replacement of such a layer in order to make this type of solution economically attractive for today’s operators.
7.0 NEW CHALLENGESNous reptes | Nuevos retos
27
Fig 22. Results of the project are transferible to other MAR European sites. | Els resultats del projecte són transferibles a altres emplaçaments europeus. | Los resultados del proyecto son transferibles a otros emplazamientos europeos.
28
LIFE08 ENV/E/00017-ENSAT
www.life-ensat.eu
www.cetaqua.com
CETaqua, Centro Tecnológico del AguaCarretera d’Esplugues, 7508940 Cornellà de Llobregat (Barcelona)
