Filtración y uniformidad de riego en los sistemas de microirrigación con efluentes de estaciónes depuradoras de aguas residuales

dc.contributorPuig Bargués, Jaume
dc.contributorRamírez de Cartagena Bisbe, Francisco
dc.contributorUniversitat de Lleida. Departament d'Enginyeria Agroforestal
dc.creatorDuran i Ros, Miquel
dc.date2011-04-12T17:47:52Z
dc.date2010-02-22
dc.date2008-11-28
dc.date2010-02-22
dc.descriptionEn el marc actual, l'agricultura continua requerint importants volums d'aigua per tal de<br/>satisfer les seves necessitats i assolir els nivells de productivitat exigibles per a la pervivència<br/>econòmica del sector. Però la competència exercida pel sector industrial i les zones urbanes,<br/>pel recurs escàs i limitat que és l'aigua, implica que cada dia sigui més difícil disposar d'un<br/>subministrament amb garanties. La utilització d'aigües regenerades per a ús agrícola ajuda a<br/>disposar de l'aigua necessària i permet, també, alliberar un important volum d'aigua de major<br/>qualitat per a altres usos. No obstant això, l'ús d'aigües regenerades presenta el greu<br/>inconvenient de les obturacions als diferents elements dels sistemes de reg localitzat. És per<br/>aquest motiu que en la present tesi doctoral s'estudia el comportament d'un sistema de reg<br/>localitzat utilitzant aigües residuals tractades.<br/>Es varen realitzar dos assajos de reg amb aigües regenerades procedents de l'EDAR de Celrà<br/>(Girona). En el primer assaig, es va utilitzar efluent procedent del tractament secundari i en el<br/>segon assaig, es va utilitzar efluent procedent del tractament terciari. Ambdós assajos van<br/>durar 1000 hores i van emprar quatre sistemes de filtració i sis tipus d'emissors. El primer<br/>sistema de filtració estava format per dos filtres de sorra de vint polzades, col·locats en<br/>paral·lel i omplerts amb 175 kg de sorra silícica disposada en una sola capa i, amb un<br/>diàmetre efectiu de 0.47 i 0.27 mm i un coeficient d'uniformitat de 2.41 i 2.89 per a l'assaig<br/>amb efluent secundari i terciari, respectivament. El segon sistema de filtració fou un filtre de<br/>malla de dues polzades i un nivell de filtració de 120 &#956;m. El tercer sistema de filtració va ser<br/>una bateria de filtració consistent en dos filtres d'anelles de dues polzades col·locats en<br/>paral·lel i un nivell de filtració de 130 &#956;m i, finalment, el quart sistema de filtració fou format<br/>per la combinació en sèrie d'un filtre de malla i una bateria de filtres d'anelles com els<br/>anteriorment descrits. Els emissors utilitzats foren sis de diferents característiques de disseny i<br/>d'operació i tots ells disponibles comercialment.<br/>Es va observar que el filtre de sorra va ser l'únic que va reduir els sòlids en suspensió i la<br/>terbolesa dels dos efluents utilitzats. Amb el sistema de filtració combinat i en l'assaig amb<br/>efluent terciari, es va reduir sensiblement l'oxigen dissolt d'abans de filtrar. Pel que fa a la<br/>resta de paràmetres analitzats (conductivitat elèctrica, oxigen dissolt, pH, temperatura i<br/>nombre de partícules) no es van veure afectats significativament al passar pels diferents<br/>sistemes de filtració.<br/>Els filtres que van presentar uns majors consums d'aigua durant els rentats van ser els de<br/>sorra, seguit dels d'anelles i malla en ambdós efluents assajats. Tant els filtres de malla com<br/>els d'anelles van ser els que van presentar més requeriments de pressió durant els rentats per<br/>tal d'assolir rentats eficients. També es va observar que l'obturació dels filtres, mesurada com<br/>a l'índex de filtrabilitat de la relació de Boucher, va dependre del tipus de filtre i l'efluent<br/>utilitzat.<br/>Es va utilitzar l'anàlisi dimensional per tal de relacionar mitjançant expressions matemàtiques<br/>l'obturació dels diferents sistemes de filtració amb les variables mesurades al llarg de l'assaig.<br/>Tot i que els ajustos amb una de les expressions desenvolupades en aquesta tesi i les<br/>desenvolupades en treballs precedents van ser bons, va quedar variabilitat per a explicar,<br/>degut potser, a la manca d'intensitat de mostreig en alguna variable o a la no mesura d'alguna<br/>altra variable que hauria estat d'interès.<br/>Pel que fa a l'obturació dels laterals de reg, es va observar que el percentatge de cabal emès<br/>pels emissors era un bon indicador de l'obturació. No es van observar en cap dels assajos<br/>obstruccions físiques als laterals o als emissors, fet que queda avalat per les elevades<br/>uniformitats de pressió aconseguides fins a l'últim moment de l'assaig. La posició al llarg del<br/>lateral i el tipus d'emissor utilitzat van ser factors determinants a l'hora de presentar obturació<br/>parcial o complerta. Al final dels laterals, i sobretot amb els emissors UN i TO, va ser on es<br/>van presentar la major part dels emissors completament obturats.<br/>Finalment, es va observar que la utilització d'un sistema SCADA va ser de gran ajuda per al<br/>monitoratge i control de l'estació de reg, permetent interactuar amb el sistema en continu i<br/>detectar fàcilment anomalies en l'operació que, sense aquest sistema, hagués estat molt més<br/>difícil d'observar.
dc.descriptionEn la situación actual, la agricultura continúa requiriendo importantes volúmenes de agua para<br/>satisfacer las necesidades y llegar a los niveles de productividad exigibles para la pervivencia<br/>económica del sector. Pero la competencia ejercida por el sector industrial y las zonas<br/>urbanas, por el recurso escaso y limitado que es el agua, implica que cada día sea más difícil<br/>disponer del suministro con garantías. La utilización de aguas regeneradas para uso agrícola<br/>ayuda a disponer del agua necesaria y permite también, liberar un importante volumen de<br/>agua de mayor calidad para otros usos. No obstante, el uso de aguas regeneradas presenta el<br/>grave inconveniente de las obturaciones en los distintos elementos de los sistemas de riego<br/>localizado. Es por este motivo que en la presente tesis doctoral se estudia el comportamiento<br/>de un sistema de riego localizado utilizando aguas residuales tratadas.<br/>Se realizaron dos ensayos de riego con aguas regeneradas procedentes de la EDAR de Celrà<br/>(Girona). En el primer ensayo se utilizó efluente procedente del tratamiento secundario,<br/>mientras que en el segundo ensayo se utilizó efluente procedente del tratamiento terciario. Los<br/>dos ensayos duraron 1000 horas y utilizaron cuatro sistemas de filtración y seis tipos de<br/>emisores. El primer sistema de filtración estaba formado por dos filtros de arena de veinte<br/>pulgadas, colocados en paralelo y rellenados con 175 kg de arena silícica dispuesta en una<br/>sola capa y, con un diámetro efectivo de 0.47 y 0.27 mm y un coeficiente de uniformidad de<br/>2.41 y 2.89 para el ensayo con efluente secundario y terciario, respectivamente. El segundo<br/>sistema de filtración fue un filtro de malla de dos pulgadas y un nivel de filtración de 120 &#956;m.<br/>El tercer sistema de filtración fue una batería de filtración consistente en dos filtros de anillas<br/>de dos pulgadas colocados en paralelo y un nivel de filtración de 130 &#956;m y, finalmente, el<br/>cuarto sistema de filtración estuvo formado por la combinación en serie de un filtro de malla y<br/>una batería de filtros de anillas como los anteriormente descritos. Los emisores utilizados<br/>fueron seis de distintas características de diseño y de operación y todos ellos disponibles<br/>comercialmente.<br/>Se observó que el filtro de arena fue el único que redujo los sólidos en suspensión y la<br/>turbidez de los dos efluentes utilizados. Por lo que se refiere a los demás parámetros<br/>analizados (conductividad eléctrica, oxígeno disuelto, pH, temperatura y número de<br/>partículas) no se vieron afectados significativamente al pasar por los distintos sistemas de<br/>filtración.<br/>Los filtros que presentaron unos mayores consumos de agua durante los lavados fueron los de<br/>arena, seguido de los de anillas y malla, con los dos efluentes ensayados. Tanto los filtros de<br/>malla como los de anillas fueron los que presentaron más requerimientos de presión durante<br/>los lavados para conseguir lavados eficientes. También se observó que la obturación de los<br/>filtros, medida como el índice de filtrabilidad de la relación de Boucher, dependió del tipo de<br/>filtro y el efluente utilizado.<br/>Se utilizó el análisis dimensional para relacionar mediante expresiones matemáticas la<br/>obturación de los diferentes sistemas de filtración con las variables medidas a lo largo del<br/>ensayo. Aunque los ajustes con una de las expresiones desarrolladas en esta tesis y las<br/>desarrolladas en trabajos precedentes fueron buenos, quedó variabilidad por explicar, debido<br/>quizás, a la baja intensidad de muestreo en alguna de las variables o a la falta de medición de<br/>alguna otra variable que habría sido de interés.<br/>Por lo que se refiere a la obturación de los laterales de riego, se observó que el porcentaje de<br/>caudal emitido por los emisores era un buen indicador de la obturación. No se observó en<br/>ninguno de los ensayos obstrucciones físicas a los laterales o en los emisores, hecho que<br/>queda avalado por las elevadas uniformidades de presión conseguidas hasta el último<br/>momento del ensayo. La posición a lo largo del lateral y el tipo de emisor utilizado fueron<br/>factores determinantes a la hora de presentar obturación parcial o completa. Al final de los<br/>laterales, y sobretodo con los emisores UN y TO, fue donde se presentó la mayor parte de los<br/>emisores completamente obturados.<br/>Finalmente, se observó que la utilización de un sistema SCADA fue de gran ayuda para la<br/>monitorización y control de la estación de riego, permitiendo interactuar con el sistema en<br/>continuo y detectar fácilmente anomalías en la operación que, sin este sistema, hubiera sido<br/>mucho más difícil de observar.
dc.descriptionAgriculture currently requires a large volume of water to satisfy its needs and reach the<br/>productivity levels necessary for the sector to survive economically. Water is a scarce and<br/>limited resource and competition for it from the industrial sector and urban zones makes it<br/>more and more difficult to guarantee the supply. Using regenerated water for agriculture<br/>makes more water available so that high quality water can be used in other areas. However,<br/>using regenerated water has the serious disadvantage of clogging different components of the<br/>microirrigation system. For this reason the present doctoral thesis analyses the behaviour of a<br/>microirrigation system that uses treated wastewaters.<br/>Two irrigation trials with regenerated waters from the Celrà Wastewater Treatment Plant<br/>(Girona) were carried out. The first trial was conducted with secondary treatment effluent and<br/>the second trial with tertiary treatment effluent. Both experiments lasted 1000 hours and used<br/>four filtration systems and six emitter types<br/>The first filtration system was formed by two sand filters of twenty inches, placed in parallel<br/>and filled with 175 kg of silicic sand in a single layer with an effective diameter of 0.47 and<br/>0.27 mm and uniformity coefficients of 2.41 and 2.89 for the trial with the secondary effluent<br/>and for the trial with tertiary effluent, respectively. The second filtration system was a screen<br/>filter with a 120 &#956;m filtration level. The third filtration system was a filtration battery<br/>consisting of two disc filters placed in parallel with a 130 &#956;m filtration level. Finally, the<br/>fourth filtration system combined a screen filter and a battery of disc filters as previously<br/>described. Six emitters with different design and operation characteristics were used, all of<br/>which are commercially available<br/>The sand filter was the only one that reduced the suspended solids and turbidity of the two<br/>effluents used. Using the combined filtration system with the tertiary effluent, the oxygen<br/>dissolved before filtration was significantly reduced. The other analysed parameters (electrical<br/>conductivity, dissolved oxygen, pH, temperature and particle number) were not affected<br/>significantly by the different filtration systems.<br/>During backwashing, and with the two effluents tested, sand filters consumed the most water<br/>followed by disc and screen filters, which had the highest pressure requirements during the<br/>backwashing for efficient filter washing. It was also observed that filter clogging, measured as<br/>the filterability index of the Boucher relation, depended on the type of filter and effluent used.<br/>Dimensional analysis was used to relate the clogging of different filtration systems to the<br/>variables measured during the trials by means of mathematical expressions. Although the<br/>adjustments with one of the expressions developed in this thesis as well as those developed in<br/>preceding works were good, there was still variability to explain. This could be due to the lack<br/>of sampling intensity for some variables. It is also possible that some variables that may have<br/>been of interest were not measured.<br/>The percentage of the water volume emitted by drip emitters was a good indicator of clogging<br/>of the irrigation laterals. Physical obstructions were not observed in any of the trials of the<br/>irrigation laterals or in the emitters, which was evidenced by the highly uniform pressure<br/>throughout the trails. The position in the irrigation lateral and the type of emitter used were<br/>determining factors for partial or complete clogging. Most of the completely clogged emitters<br/>appeared at the end of the irrigation lateral, especially with UN and TO drip emitters.<br/>Finally, the SCADA system was a helpful tool for monitoring and controlling the irrigation<br/>station. Continuous interaction was possible and operation malfunctions could be detected<br/>more easily.
dc.formatapplication/pdf
dc.formatapplication/pdf
dc.identifier9788469320976
dc.identifierhttp://www.tdx.cat/TDX-0222110-174947
dc.identifierhttp://hdl.handle.net/10803/8157
dc.identifierL-473-2010
dc.languagespa
dc.publisherUniversitat de Lleida
dc.rightsADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.sourceTDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
dc.subjectregatge per degoteig
dc.subjectregatge per aigües residuals
dc.subjectEnginyeria Hidràulica
dc.subject626/627
dc.subject631
dc.titleFiltración y uniformidad de riego en los sistemas de microirrigación con efluentes de estaciónes depuradoras de aguas residuales
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
Files
Collections