Decisiones en los sistemas de saneamiento: Un poco de ayuda. Parte 6

4.3 Gestión de vertidos industriales

Análisis del problema

Las autorizaciones de vertidos industriales a los sistemas de saneamiento se realizan fundamentalmente a partir del análisis de las características de las instalaciones industriales que los generan (según el tipo de productos que se fabrican o la previsión de su evolución), de las condiciones del sistema de saneamiento,
y de la sensibilidad del medio receptor.

También se tiene en cuenta cual es el estado de la evolución de las tecnologías para producir aquellos productos, para lo que sirven como marco de referencia las directrices de prevención integrada de la contaminación. Estas autorizaciones se conceden por períodos determinados de tiempo (escala anual),
estableciéndose simultáneamente protocolos de seguimiento y control para evitar que puedan producirse desviaciones al alza de los vertidos respecto a los valores autorizados.

Desde el punto de vista de la Administración, puede ocurrir que las concesiones de las autorizaciones y los gestores de los sistemas de saneamiento pertenezcan a distintas administraciones, o a diferentes unidades dentro de la misma administración. Ello implica, a veces, que haya diferencias entre los valores de vertidos que se autorizan y la capacidad de las instalaciones que tienen que recibirlos.

Además, hay que tener en cuenta que las autorizaciones, en este contexto, corresponden necesariamente a valores máximos con la intención de que no sean sobrepasados por la instalación industrial. Pero muchas veces éstos no son utilizados hasta el límite, bien sea por situaciones operativas de la actividad
industrial (paradas, limpiezas, vacaciones) o porque la programación de la producción (y por tanto de la generación de aguas residuales) puede ir variando a lo largo del tiempo.

Visto desde el sistema de saneamiento, esta metodología de autorizaciones, que es muy habitual, provoca dos factores distorsionantes:

• · Por un lado, durante una parte del tiempo los caudales que se reciben son inferiores a los máximos autorizados, y inferiores a los que el sistema de saneamiento puede tratar, o incluso para los que ha sido diseñado, lo que provoca ineficiencias.
• · Hay situaciones en las que el caudal de aguas residuales, y las concentraciones que se reciben, son superiores a las que el sistema puede tratar, ya que incluso cumpliendo todas las industrias con los límites que les han sido fijados, la suma de todas las autorizaciones puede ser superior a la capacidad de diseño de la instalación de saneamiento.

Hay diferentes vías para afrontar el problema, pero sin duda la via más eficaz desde el punto de vista de gestión de todo el sistema global sería procesar en tiempo real la información de cuáles son las intenciones de vertido para cada una de las instalaciones industriales, conjuntamente con la capacidad real, en cada momento, del sistema de saneamiento. En este caso el propio sistema puede ir fijando
los límites de autorización de vertidos en tiempo real, en función a) de las características del medio receptor, b) del estado del sistema de saneamiento y c)de las necesidades de vertidos, es decir, que el sistema se autoregula. No hace falta que la autoridad los establezca constantemente, más allá de una labor de supervisión.

Adquisición de datos y conocimientos

Para conseguir este objetivo hace falta que diferentes elementos se coordinen en tiempo real:

• Información de cuáles son los vertidos (o su propuesta),
• Conocimiento del estado del sistema de saneamiento,
• Capacidad para predecir el estado del sistema, en función de los vertidos que se autorizan en cada momento, teniendo en cuenta su cantidad y tipos de contaminantes,
• Capacidad de procesar de forma inteligente toda esta información,
• Capacidad operativa y de control de que las acciones propuestas sean ejecutadas de acuerdo con el resultado de la etapa anterior.

Algunos de estos elementos requieren de equipos de hardware (instrumentación), mientras que otros requieren de elementos de software (comunicaciones, interacciones entre los diferentes elementos que intervienen).

Selección de modelos

Desde un punto de vista de sistema de ayuda a la decisión se trata de un proceso en que cada componente (considerado como un agente) dispone de información incompleta para ejecutar de forma individual una óptima gestión del funcionamiento global. En este caso el óptimo global debe tener en cuenta las interacciones entre los diferentes componentes, de forma que se puede obtener una respuesta del sistema mejor que la suma estricta de la mejor situación individual para cada uno de los componentes.

Para resolver el problema se ha propuesto un SAD en el que las diferentes funciones básicas del sistema se han esquematizado como “roles” o funciones de un conjunto de agentes. En este contexto, se ha definido un agente para cada uno de los elementos que intervienen en el proceso:

• Un agente para cada una de las actividades industriales que están autorizadas a verter. En este caso se considera que estas actividades disponen de un depósito de regulación con un tamaño fijado, a fin de poder laminar el flujo del agua residual generada,
• un agente para las aguas pluviales (o de origen meteorológico en general),recogidas hasta su descarga al sistema de tratamiento o, en caso de darse una excesiva sobrecarga (por fenómenos meteorológicos adversos), su desvío al medio receptor,
• un agente para las aguas residuales domésticas hasta su descarga al sistema de tratamiento.
• un agente que corresponde al sistema de tratamiento,
• un agente para el medio receptor del agua residual tratada, con el fin de poder armonizar adecuadamente sus características.

Operación

Entrada de datos

En el SAD propuesto, la adquisición de datos empieza cuando una industria pretende realizar un vertido de aguas residuales con un determinado volumen y determinadas concentraciones de sólidos en suspensión, demanda bioquímica de oxígeno, demanda química de oxígeno, nitrógeno total y fósforo total. Envía la información al agente coordinador, el cual también recibe información de otras industrias que quieren realizar descargas de agua residual. Al mismo tiempo, solicita información del estado del sistema de saneamiento en tiempo real.

En base a esta información y a la recibida respecto a la estimación de la cantidad de aguas pluviales y residuales de origen doméstico que puede recibir el sistema de saneamiento, el SAD efectúa la etapa
de diagnosis para determinar la disponibilidad del sistema para recibir aguas industriales. Si la capacidad disponible es suficiente para aceptar todas las propuestas, estas son aceptadas; en caso contrario, empieza un proceso de priorización de vertidos industriales. Este proceso de priorización consigue encontrar una solución optimizada que proporciona una combinación de los máximos posibles volúmenes de descarga para cada industria que se pueden realizar sin sobrepasar los límites admisibles por el sistema de saneamiento, que corresponde a la etapa de definición de planes y ejecución de acciones.

Diagnosis

Los agentes propuestos se organizan como sistema multiagente de forma similar a cómo se organizan y colaboran los individuos en la sociedad. La abstracción necesaria para definir la configuración del sistema multiagente se ha realizado en base a la estructuración del sistema de saneamiento, en subsistemas (colectores, tratamiento y aguas receptoras), y al análisis de las interacciones que presenta el funcionamiento de sus componentes. Para los agentes se ha definido:
· un entorno dinámico,
· una estructura organizacional de roles,
· y una estructura de comunicaciones

en la que éstas se intercambian, informandose de datos relativos al estado de los roles que permiten reflejar las interacciones de los componentes.

Cada comunicación conlleva la definición de un protocolo específico de interacción de roles. La estructuración de las interacciones permite definir una cierta jerarquización de decisiones.
En base a la relativa jerarquización de decisiones, en el entorno multiagente, se han definido tres niveles estructurales:

• el nivel más alto corresponde al agente de coordinación y a los agentes definidos para el sistema de tratamiento y para las aguas receptoras,
• el nivel intermedio es para los agentes correspondientes a las aguas residuales domésticas y a las pluviales,
• el nivel más bajo corresponde a los agentes para las actividades generadoras de aguas residuales industriales.

Estos agentes se encuentran en este nivel porque la decisión de autorización o no de vertidos, en un momento dado, va a depender de la capacidad disponible en la EDAR una vez contabilizadas las aguas domésticas y pluviales.

Resultados

Se ha aplicado el SAD a diferentes condiciones de trabajo, referidas a valores muy dispares de generación de vertidos por parte de los agentes industriales, tanto en cantidad como en calidad, implicando la mayoría de las veces la necesidad de utilizar el proceso de priorización, que se realizaba a través de un
algoritmo de colonia de hormigas. Como resultado final, se ha constatado que el SAD es capaz de asegurar que la entrada a la estación de tratamiento se mantiene prácticamente constante, lo que redunda en beneficio de su funcionamiento. En nuestra opinión, puede considerarse que la etapa de procesar de forma inteligente la información, considerando el sistema como una entidad autoregulada, se
ha resuelto satisfactoriamente. Ya hay una restricción menos para hacer viable la gestión de vertidos en tiempo real, siempre que se cumplan las otras condiciones (información en tiempo real del estado del sistema de vertidos, capacidad de regulación en los momentos en que la suma de solicitudes sea superior
a la capacidad instantánea del sistema de tratamiento…) y una reglamentación que lo reconozca. Puede considerarse un buen ejemplo de interacción entre los diferentes niveles de decisión, con soluciones
técnicas que pueden ser viables pero que pueden encontrarse con restricciones de otros agentes, como los normativos.

Autores:
Manel Poch
Ulises Cortés
Joaquim Comas
Ignasi Rodriguez-Roda
Miquel Sànchez-Marrè

Decisiones en los sistemas de saneamiento : un poco de ayuda / Manel Poch … [et al.]. – Girona : Laboratory of Chemical and Environment Engineering (LEQUIA-UdG), Knowledge Engineering and Machine Learning Group (KEMLG), Novedar :
Universitat de Girona. Servei de Publicacions, 2012.
— p. ; cm
ISBN 978-84-8458-382-0
I. Poch Espallargas, Manuel II. Universitat de Girona.
Laboratori d’Enginyeria Química i Ambiental 1. Sanejament
Aigua — Depuració
CIP 628.16 DEC