Proyecto FITWATER
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Proyecto FITWATER
FIT-WATER: OPTIMISATION OF AN ANAEROBIC SLURRY TREATMENT PLANT WITH FIWARE AND CLOSING OF THE INTEGRATED NUTRIENT CYCLE El objeto de este proyecto es optimizar un sistema de depuración a partir de la monitorización, visualización, análisis y telemando basado en tecnologías FIWARE junto con análisis detallados de la calidad de los efluentes para su aprovechamiento completo en términos de fertirrigación, abono y aprovechamiento energético. Este aprovechamiento se plantea para la instalación de la planta en una explotación porcina con necesidad de depuración de purines. The aim of this project is to optimise a treatment system through monitoring, visualisation, analysis and remote control based on FIWARE technologies. The project further seeks to provide detailed analysis of effluent quality so that 100% of the effluent can be used in the areas of fertirrigation, fertiliser and energy recovery. For this purpose, the installation of a plant on a pig farm with a need for slurry treatment is envisaged. El mercado actual del tratamiento de aguas residuales se divide entre las aguas residuales urbanas y las aguas residuales industriales, dentro de las cuales se encuentran las aguas procedentes de las granjas. The current wastewater treatment market is divided into urban wastewater and industrial wastewater. Wastewater from farms falls somewhere between the two. Además de esto hay numerosas instalaciones cuya sostenibilidad económica no es viable debido al empleo de técnicas de depuración no adecuadas. El traslado de las técnicas utilizadas a las plantas de tratamiento de menor tamaño ha conllevado así mismo el traslado de una serie de gastos fijos que no son capaces de asumir las pequeñas entidades privadas o municipales que explotan estas pequeñas plantas. Sin embargo, estas pequeñas plantas se encuentran habitualmente en las cabeceras de las cuencas, zonas con alto valor ecológico y que si no se depuran adecuadamente producen un elevado impacto ambiental. En la industria agroalimentaria, se suceden este tipo de casos debido a la gran diversidad de explotaciones. Y el problema se complica especialmente en la del sector porcino. En la actualidad, los purines porcinos o de otras cabañas ganaderas, constituyen un serio problema de carácter medioambiental. La intensificación de la actividad ganadera en los últimos años y una pobre gestión, en ocasiones inexistente, de los residuos ha provocado la ruptura del equilibrio entre la producción de purines y la disponibilidad de tierras que permitan gestionar los residuos. Como dato significativo, la cabaña ganadera porcina española es de 25,2 millones de animales (2012) y genera un volumen anual de aproximadamente 52 millones de m3 de purines. El mal uso de los purines conlleva serios problemas de carácter general: •Molestias de tipo social debido a la generación de malos olores y desvalorización del paisaje. •Contaminación de aguas superficiales y subterráneas por nitratos. •Origen de problemas sanitarios y de inutilización de tierras. •Dificultad de manejo y alta contaminación tanto orgánica como mineral que imposibilita la potabilización del agua urbana……. www.futurenviro.es Wastewater represents a great problem throughout the world and particularly in Spain, where the European Commission has observed great delays in compliance. Indeed, the EC has opened a number of procedures against the state, and has imposed sanctions for failure to treat water, as well as the implementation of inadequate treatment. Moreover, there are numerous facilities that are not economically sustainable owing to the implementation of inadequate treatment technologies. The transfer of techniques used at larger WWTPs to smaller treatment plants has also resulted in the transfer of a number of fixed costs that cannot be borne by the small private companies or municipalities that operate these plants. Moreover, these small plants are normally located at headwater basins, which are usually areas of significant ecological value. Therefore, if the water is not adequately purified, the environmental impact is considerable, and there are frequent cases of this in the agro-food industry, due to the great diversity of livestock farms. The problem is particularly complex in the case of the pig industry. Pig manure and manure from other livestock now constitutes a serious environmental problem. The intensification of livestock farming in recent years, allied to poor or sometimes non-existent waste management has upset the balance between pig production and the availability of land to enable management of the waste. It should be pointed out that Spain has a pig population of 25.2 million (2012) and these animals produce approximately 52 million cubic metres of slurry per annum. Inappropriate use of slurry brings with it a number of serious problems: •Social nuisance caused by foul odours and degeneration of landscape •Nitrate pollution of surface waters and groundwater •Health problems and unsuitability of land for use FuturEnviro | Enero-Febrero January-February 2016 Las aguas residuales suponen un gran problema a nivel global y muy especialmente en España, donde la Comisión Europea subraya grandes retrasos y ha abierto diferentes procedimientos y denuncias por ausencia de depuración e incorrectos tratamientos. Tratamiento y depuración de aguas industriales | Industrial water treatment and purification FIT-WATER: OPTIMIZACIÓN DE PLANTA ANAEROBIA DE DEPURACIÓN DE PURINES CON FIWARE Y CIERRE DE CICLO INTEGRAL DE NUTRIENTES 1 Tratamiento y depuración de aguas industriales | Industrial water treatment and purification El proyecto FiT-WATER asume el reto de demostrar que una tecnología de depuración de aguas incrementa de manera notable su valor y replicabilidad en explotaciones porcinas, a partir del uso de nuevas tecnologías TIC y capacidad de mitigación de afecciones medioambientales. La principal finalidad del proyecto es la utilización de técnicas innovadoras encaminadas a la tecnificación y demostración de una planta de depuración con el objeto de hacerla una tecnología atractiva aplicada al sector de la depuración de aguas en general y purines en particular, un mercado necesitado de soluciones que acumula problemas y retrasos en lo que se refiere a soluciones tecnológicas eficientes. Los principales componentes de este reto son: •Reto tecnológico: aumentar el valor de la planta a partir de la introducción de telecontrol y análisis de funcionamiento mediante el desarrollo de un sistema tecnológicamente avanzado y avalado por la Comisión Europea (FIWARE) para el telecontrol y análisis de funcionamiento de una planta avanzada de depuración de aguas. •Reto económico: realizar una valorización de la planta demostrando la total depuración de los purines generando outputs de alto nivel de aprovechamiento, mostrando la rentabilidad económica del proyecto. •Reto ambiental: reducir los problemas existentes a nivel nacional en cuestiones de depuración de aguas y más en concreto en el sector de los purines. Para ello, el proyecto reúne a una Ingeniería, propietaria de la tecnología objeto de análisis, junto con una Fundación privada de I+D+i especializada en el sector agroalimentario, una empresa tecnológica y una consultoría energética, todos ellos miembros de Zinnae. Los objetivos específicos del proyecto son: 1.- Desarrollo de un sistema de monitorización, visualización y control de la planta de depuración de purines basado en tecnología FIWARE, incluyendo los siguientes resultados: •Obtención de información en tiempo real de estados del sistema en diferentes puntos (temperaturas, presiones, estadod e bombas, etc) •Análisis de información tanto histórica como instantánea •Sistema de gestión de alarmas y eventos •Visualización inteligente •Control remoto de la instalación (activación de bombas y sistemas) •Cada uno de estos subsistemas utiliza diferentes herramientas de FIWARE 2.- Validar el aprovechamiento de ouputs de la planta de depuración, principalmente agua depurada, lodos y lignina, mediante los siguientes procedimientos: www.futurenviro.es •Selección de dosis de riego y/o fertirrigación a aplicar en hortícolas •Validación del efecto de la lignina como agente mejorador de los suelos de cultivo. •Determinar el rendimiento productivo del cultivo con depurados. •Caracterización de la calidad comercial, sanitaria y nutricional de los cultivos hortícolas con depurados. •Comparación consumos agua y fertilizante, productividad y Calidad Producto frente a cultivo tradicional. 2 3.- Comparar en términos energéticos el escenario de gestión actual con la gestión de gobernanza mejorada y el aprovechamiento de biogás aplicadas a explotaciones porcinas mediante la realización de auditorías energéticas, análisis de las mejoras y estudio de la viabilidad. •Management difficulties, and high organic and mineral contamination making potabilisation of urban water impossible The FiT-WATER projects assumes the challenge of demonstrating that a water treatment technology significantly increases its value and reproducibility on pig farms, through the use of new ICTs with the capacity to mitigate environmental problems. The main aim of the project is to implement innovative techniques aimed at making treatment processes more technological and demonstrating these techniques on a pig farm in order to showcase this attractive technology for the water treatment sector in general, and in particular, for the pig sector, a market that has long been crying out for technologically efficient solutions. The main elements of this challenge are: •Technological challenge: Adding to the value of the plant by introducing remote control and operations analysis, through the development of a technologically advanced system for remote control and operations analysis of a modern wastewater treatment plant. This system would be certified by the European Commission (FIWARE). •Economic challenge: Adding value to the plant by demonstrating treatment of 100% of the slurry and the production of outputs with a high degree of marketability, thereby demonstrating the project’s capacity to improve profitability. •Environmental challenge: Reducing the problems that currently exist throughout Spain in the area of water treatment, particularly in the pig breeding sector. For this purpose, the project consortium is made up of an engineering firm (owner of the technology under analysis), a private R&D&i Foundation specialising in the agro-food sector, a technology company and an energy consulting firm. All the project partners are members of Zinnae (Urban Cluster for the Efficient Use of Water). The specific project objectives are as follows: 1.- Develop a slurry treatment plant monitoring, visualisation and control system based on FIWARE technology, in order to enable the following: •Collection of real time information on system status at different locations (temperatures, pressures, pump status, etc) •Analysis of historical and real time data •An alarm and incident management system •Smart visualisation •Remote control of facility (activation of pumps and systems) •Each of these subsystems uses different FIWARE tools 2.- Validate the use of treatment plant outputs, mainly treated water, sludge and lignin, through the following procedures: •Selection of irrigation and/or fertirrigation doses to be applied in horticulture •Validation of the effect of lignin as an agent to improve cultivation land •Determination of the crop production yield subsequent to application of treatment plant outputs •Characterisation of commercial, sanitary and nutritional quality of horticultural crops subsequent to application of treatment plant outputs •Comparison of values for water and fertiliser consumption, production and product quality with values associated with traditional cultivation. FuturEnviro | Enero-Febrero January-February 2016 En lo que se refiere al impacto derivado del proyecto, se contempla de manera múltiple sobre los siguientes pilares: Impacto social •Incremento en el uso de las TIC de cara a un mejor control de la planta y de su funcionamiento, incluyendo los puestos de trabajo relacionados con estas tecnologías. •Introducción de TIC y nuevos procesos en sectores tradicionales. •Incremento en la calidad de la carne gracias a la mejora de las condiciones de vida de los animales. Impacto medioambiental •Eliminación de los residuos generados en una cierta instalación que actualmente cuenta con necesidades de depuración. •Valorización del aprovechamiento energético de los residuos reduciendo los actuales consumos de combustibles. •Reducción del uso de fertilizantes en el sector agrario aprovechando la valorización de los outputs de la planta. •Reducción del uso de cloro y antibióticos para los animales y aumento de sus condiciones higiénicas. Impacto económico The original treatment system was developed and patented by Ingeobras. It has been tested and replicated successfully, in terms of fully availing of the water to be treated, in such a way that there are no discharges of any kind. With respect to the social impact of the project, the following pillars are envisaged: Social Impact •Increased use of ICT to achieve enhanced control over the plant and its functioning, and the creation of jobs associated with these technologies. •Introduction of ICT and new processes in traditional sectors. •Increase in the quality of meat due to the better living conditions of the animals. Environmental impact •Elimination of waste generated at a facility where there are current treatment requirements. •Energy recovery from the waste produced, thus reducing current fuel consumption levels. •Reduction in the use of fertilisers in the agricultural sector by availing of the outputs of the plant. •Reduction in the use of chlorine and antibiotics on animals, and enhanced hygienic conditions for animals. •Eliminación del coste de depuración de residuos sustituyéndola por la generación de activos comercializables. •Ahorros en los consumos energéticos aprovechando el biogás de la depuración. •Reducción de los costes de gestión de la planta aprovechando la tecnología •Aumento de los beneficios económicos para el cliente (explotación porcina) en términos de aumentos de producción y la calidad de la carne gracias a la mejora en la calidad de vida de los animales. •Aseguramiento de puestos de trabajo en las explotaciones porcinas. La situación actual creada ante la incertidumbre debido a las contaminaciones de los acuíferos provocadas pone en riesgo la continuidad de las explotaciones. Esta nueva tecnología permitirá asegurar el futuro de los puestos de trabajo al asegurar el futuro de las explotaciones. Economic impact Impacto europeo European impact •Mejora de la competitividad de las explotaciones e industrias. La valorización de los subproductos permitirá mejorar la competitividad de las explotaciones. Esto aumentará las posibilidades de venta en los mercados extranjeros. •Improved competitiveness of farms and industries. The commercialisation of by-products will enable an improvement in the competitiveness of farms. This will increase the possibilities of sales in foreign markets. www.futurenviro.es •Elimination of the cost of treating waste, which is substituted by marketable assets. •Savings in energy consumption through availing of biogas produced in slurry treatment. •Reduction of plant management costs, through implementation of the technology •Increased profits for the client (pig farm) through increased meat production and quality due to the improvement in the quality of life of the animals. •Guarantee of jobs on pig farms. The current situation created by uncertainty arising from the pollution of aquifers puts the continuity of farms at risk. This new technology will enable the future of jobs to be guaranteed by ensuring the future of the farms. FuturEnviro | Enero-Febrero January-February 2016 El sistema original de depuración fue desarrollado y patentado por Ingeobras y ha sido ensayado y replicado con éxito en términos de aprovechamiento total de las aguas a depurar, de manera que no existen vertidos de ningún tipo. Tratamiento y depuración de aguas industriales | Industrial water treatment and purification 3.- Compare, in terms of energy, the current management scenario with the enhanced management scenario, and the use of biogas on pig farms, through energy audits, analysis of improvements and feasibility studies. 4.- Disseminate the project results and, if applicable, the environmental and economic benefits demonstrated in the target sector (pig farming), thereby enabling more effective access to the market. 4.- Difundir los resultados del proyecto y en su caso las ventajas ambientales y económicas demostradas al sector objetivo (porcino), permitiendo un acceso más efectivo al mercado. 3