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…….
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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
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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
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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:
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•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.
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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.
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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.
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•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.
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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.
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