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Regeneración de aguas residuales
Tecnologías y procesos. Situación actual. 1
Andrea Carolina Acosta Dacal Curso 2010/2011
1. Introducción 2. Problema general de las aguas residuales crudas y
depuradas. Necesidad de regeneración. 3. Evolución del uso de aguas regeneradas y situación
actual 5. Normativa del uso de las aguas regeneradas 6. Tecnología y procesos de tratamiento 7. Costes de agua regenerada 8. Tipos de reutilización 9. Riesgos y efectos de la reutilización de las aguas
regeneradas 10.Ejemplos de aplicación del uso de aguas regeneradas 11.Conclusiones 12.Bibliografía
ÍNDICE
2
Introducción
3
4
Necesidades de agua acrecentadas con la evolución tecnológica y aumento poblacional.
5
59
30
11
0
10
20
30
40
50
60
70
Uso industrial Uso agrícola Uso doméstico
Destinos del agua en los países desarrollados (%)
(Información facilitada por: Primer informe de Naciones Unidas sobre el desarrollo de los recursos hídricos del mundo, Agua para todos, agua para la vida (marzo 2003))
Pero el mayor riesgo para los recursos hídricos lo suponen las naciones en vías de desarrollo que vierten un 70% de los residuos industriales sin tratamiento previo a mares y ríos.
Índice de estrés de agua WSI = Extracción de agua
Recursos renovables de agua dulce
«Estrés Hídrico»: Índice de explotación del agua que supera el 50 %
6
(Cortesía de Reclaim Water, 2005)
Los problemas generados por la escasez de agua y su uso inadecuado se han manifestado antes en los países industrializados
7
(Cortesía de: http://2.bp.blogspot.com/_mYcBoE9RZdU/TKCrz7VIj4I/AAAAAAAABf4/enj5SV75Go8/s1600/CLIMAS.jpg)
En la actualidad la reserva hídrica española se encuentra en torno a un 42,2 % de su capacidad total:
• Disminución de precipitaciones y aumento de temperaturas • Aumento demográfico, turismo , regadío…
• Gran heterogeneidad de climas
Necesidad de llevar a cabo un uso sostenible del agua
Aumentar las reservas hídricas
Recursos convencionales
Regulación por medio de embalses
Explotación de aguas
subterráneas
Recursos no convencionales
Desalación Reutilización
8
(Cortesía de Veolia Waters)
Reutilización indirecta
• Supone la dilución en un medio natural de las aguas tratadas
• Consecuencia: pérdida de calidad del recurso al disminuir la calidad con la mezcla
Reutilización Directa
• No se diluye
• Inconveniente: Necesidad de redes de distribución de agua regenerada hasta su punto de reutilización
Dos tipos de reutilización de agua regenerada:
Distinción entre reutilización y reciclaje del agua:
Reutilización
• Significa su utilización por otra aplicación diferente a la previa
• Ejemplos: irrigación de jardines, usos estéticos o protección contra incendios
Reciclaje
• Uso del agua en la misma aplicación para la cual fue originalmente utilizada
• Puede requerir un tratamiento antes de que sea usada nuevamente
9
Problema general de las aguas residuales crudas y depuradas
Necesidad de la regeneración.
10
• Entre un 70 y 80% de las aguas recibidas a nivel domiciliario se transforman en residuales.
• Las aguas utilizadas en la industria en procesos de enfriamiento y limpieza de equipos también forman parte de las aguas residuales.
• El conjunto de estas aguas se vierten a las redes de saneamiento o drenajes de diverso tipo y terminan engrosando los cuerpos de agua naturales: ríos, mares, lagos…
11
Cambian el contenido y composición
• De sales, materia orgánica y gases disueltos
Producen variaciones
• De temperatura, pH, color y turbidez
Introducen elementos extraños
• A menudo agresivos para los organismos del lugar
12
Tratamiento de las aguas residuales urbanas: Combinación de operaciones y procesos de tipo físico, químico y biológico destinados a eliminar los contaminantes del agua residual.
Tratamiento primario: métodos físicos que eliminan la materia en
suspensión orgánica e inorgánica y reducen la DBO. Tradicionalmente emplean decantación, filtración y flotación.
Tratamiento secundario: métodos biológicos (degradación microbiana), aeróbicos fundamentalmente, para eliminar (mediante oxidación) compuestos orgánicos disueltos o coloidales y reducir la DBO.
Tratamiento terciario Se trata del tratamiento avanzado de las aguas residuales empleando métodos físico-químicos y/o biológicos para eliminar componentes específicos . Constituido por filtración por arena, la desinfección, la desalinización, la micro y ultrafiltración por membrana, etc.
Problema del uso directo de las aguas depuradas
• Riesgos para la salud
• Elementos obstruyentes
• Elementos traza y metales pesados
• Por presencia de nutrientes y materia orgánica
• Riesgo de la salinidad
13
(Cortesía de http://www.esamur.com:81/ponencias/ponencia49.pdf)
Aporta recursos hídricos adicionales y libera otros recursos de mejor calidad para usos más exigentes
Reduce los aportes contaminantes a los cursos naturales de agua
Ahorro energético al evitar aportes adicionales de agua desde zonas más alejadas a la planta de regeneración de agua.
Reducción de los aportes de dióxido de carbono a la atmósfera
Reducción del consumo de fertilizantes debido a la presencia de nitrógeno y fósforo en las aguas regeneradas
Incremento de los recursos hídricos de Islas Canarias ya que se disminuyen las pérdidas por desembocadura al mar
El recurso de agua regenerada es muy constante incluso en años de sequía
14
Deben existir tecnologías para la regeneración
Debe ser económicamente
viable
Deben tener la calidad adecuada
Ser socialmente aceptadas
15
Evolución de uso de aguas regeneradas y situación actual
Caso de España
Caso de las Islas Canarias
16
• El agua era reutilizada sin ningún tipo de tratamiento
• Ocasionó graves problemas de salud pública
Primera época (3000 a.C-1850 d.C)
• Se desarrollan los primeros procesos biológicos de depuración en Inglaterra (lechos bacterianos, 1893 y fangos activados, 1914)
• En California (1918) surgen las primeras regulaciones para el uso de aguas residuales en la agricultura
Segundo periodo
(1850-1950)
• Considerada como la época de la regeneración, reciclaje y reutilización del agua
• La reutilización planificada de las aguas residuales empezó a comienzos de los años 20 del pasado siglo en Estados Unidos
Tercera etapa (1950-hoy) 17
Se identifican tres periodos claves en el terreno de la regeneración y reutilización de aguas residuales.
• En España se producen 3375 hm3 de aguas depuradas al año de las cuales se reutilizan 447,34 hm3, lo que equivale al 13,25 % del agua disponible.
18
Distribución de sistemas de reutilización en España. (Fuente: MARM, 2007)
(Fuente: CEDEX)
19
Organismo de
cuenca
Caudal disponible
(Hm3/a)
Caudal reutilizado
(Hm3/a)
% Reutilizado
CH Norte 353,89 0,00 0,00
CH Duero 170,18 0,00 0,00
CH Tajo 688,37 7,32 1,06
CH Guadiana 103,57 3,63 3,51
CH Guadalquivir 272,04 6,57 2,42
CH Segura 139,20 139,20 100,00
CH Júcar 480,99 135,89 28,25
CH Ebro 259,18 14,18 5,59
Galicia costa 84,42 0,00 0,00
Andalucía Atlántica 88,10 9,38 10,65
Andalucía
mediterránea
155,02 27,35 17,64
C. internas
Cataluña
393,70 28,75 7,30
Baleares 94,56 28,66 30,30
Canarias 91,91 44,43 48,34
Total Nacional 3375,16 447,34 13,25
Tabla con los datos de reutilización de aguas en España
(Fuente: Ministerio de Medio Ambiente, 2008)
Evolución en los recursos hídricos de las Islas.
20
1978 1986 1993 1997 2004 2012
Recursos
subterráneos
448,74 393,10 262,40 326,00 273,00 -
Recursos
superficiales
19,3 20,5 21,1 24,1 50,0 24,1
Desalación 16,5 20,6 37,0 76,0 130,0 188,0
Reutilización - - 1,0 17,5 35,0 95,0
Total 484,54 434,20 391,19 380,00 541,0 580,0
La reutilización de las aguas regeneradas constituye un elemento estratégico en el desarrollo de la economía canaria, asentada fundamentalmente en la agricultura de exportación y el turismo, ya que permite un incremento sustancial de los recursos hidráulicos disponibles
(Fuente: http://www.gobiernodecanarias.org/citv/dga/aguacanarias.html)
El destino de estas aguas en las islas canarias es el riego, tanto agrícola como de campos de golf, parques y jardines:
21
Uso Lanzarote Fuerteventura Gran
Canaria
Tenerife Total
Agricultura 0,40 0,00 4,00 5,85 10,25
Parques/jardines/campos de golf 1,21 5,63 5,34 2,92 15,53
Otros - - - 0,04 0,04
Total 1,61 5,63 9,34 8,81 25,82
(Fuente: Reutilización de aguas regeneradas)
Evolución de la reutilización de las aguas regeneradas en Canarias, durante el periodo 2000-2005:
Año Lanzarote (hm3) Fuerteventura
(hm3)
Gran Canaria
(hm3)
Tenerife (hm3) Total (hm3)
2000 0,33 1,40 8,40 8,75 18,88
2005 1,61 5,63 9,34 8,81 25,39
% de
crecimiento
390,4 302,2 11,2 0,7 34,5
(Cortesía de Presente y futuro de la reutilización de aguas en Canarias)
Normativa y legislación de la reutilización de aguas depuradas
Real Decreto 1620/2007
22
23
Los criterios de calidad y usos permitidos de las aguas
regeneradas están definidos en el Real Decreto 1620/2007, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas.
(Fuente: MARM)
24
• Para el consumo humano, salvo situaciones de declaración de
catástrofe. • Para los usos propios de la industria alimentaria • Para uso en instalaciones hospitalarias y otros usos similares. • Para el cultivo de moluscos filtradores en acuicultura. • Para el uso recreativo como agua de baño. • Para el uso en torres de refrigeración y condensadores
evaporativos, con excepciones • Para el uso en fuentes y láminas ornamentales en espacios
públicos o interiores de edificios públicos. • Para cualquier otro uso que la autoridad sanitaria o ambiental
considere un riesgo para la salud de las personas o un perjuicio para el medio ambiente
25
Uso del agua previsto Valor máximo admisible (VMA)
Nematodos
intestinales
Escherichia
Coli
Sólidos en
suspensión
Turbidez Otros criterios
1.-USOS URBANOS
CALIDAD 1.1:
RESIDENCIAL
a)Riego de jardines
b)Descarga de
aparatos sanitarios
1 huevo/10L
0
(UFC/100mL)
10 mg/L
2 UNT
Otros contaminantes*:
Contenidos en la
autorización de vertido
aguas residuales: se
deberá limitar la
entrada de estos
contaminantes al
medio ambiente. En el
caso de que
se trate de sustancias
peligrosas deberá
Asegurarse el respeto
de las NCAs.
Legionella spp. 100
UFC/L
(si existe riesgo de
aerosolización)
CALIDAD 1.2:
SERVICIOS
a) Riego de zonas
verdes urbanas
(Parques, campos
deportivos y
similares).
b) Baldeo de calles.
c) Sistemas contra
incendios.
d) Lavado de
vehículos.
1 huevo/10 L
200
UFC/100 mL
20 mg/L
10 UNT
Criterios de calidad para las aguas regeneradas destinadas a usos urbanos
26
Uso del agua previsto Valor máximo admisible (VMA)
Nematodos intestinales Escherichia Coli Sólidos en suspensión Turbidez Otros criterios
2.-USOS AGRÍCOLAS
CALIDAD 2.1*:
a) Riego de cultivos con sistema
de aplicación del agua que
permita el
contacto directo del
Agua regenerada con las partes
comestibles para alimentación
humana en fresco.
1 huevo/10L
100 UFC por cada
100mL
Teniendo en cuenta
un
plan de muestreo a 3
clases con los
siguientes valores:
n = 10
m = 100 UFC/100 mL
M = 1.000 UFC/100
mL
c = 3
20 mg/L
10 UNT
Otros contaminantes:
Contenidos en la autorización de
vertido de aguas residuales: se
deberá limitar la entrada de estos
contaminantes al medio ambiente.
En el caso de que se trate de
sustancias peligrosas deberá
asegurarse el respeto de las NCAs.
Legionella spp. 1.000 UFC/L (si
existe riesgo de aerosolización).
CALIDAD 2.2:
a) Riego de productos para
consumo humano con contacto
directo del agua regenerada con
las partes comestibles, con un
tratamiento industrial posterior.
b) Riego de pastos para consumo
de animales productores de leche
o carne.
c) Acuicultura.
1 huevo/10 L
UFC/100 mL
Teniendo en cuenta
un
plan de muestreo a 3
clases con los
siguientes valores:
n = 10
m = 1.000 UFC/100
mL
M = 10.000 UFC/100
mL
c = 3
35 mg/L
No se fija límite
Otros contaminantes:
Contenidos en la autorización de
vertido aguas residuales: se
deberá limitar la entrada de estos
contaminantes al medio ambiente.
En el caso de que se trate de
sustancias peligrosas deberá
asegurarse el respeto de las NCAs.
Taenia saginata y Taenia solium:
1 huevo/L (si se riegan pastos para
consumo de animales productores
de carne).
CALIDAD 2.3
a) Riego localizado de cultivos
leñosos sin contacto del agua
regenerada con los frutos
consumidos.
b) Riego de cultivos de flores,
viveros, invernaderos sin
contacto directo del agua
regenerada.
c) Riego de cultivos
Industriales noalimentarios,
viveros, forrajes ensilados,
cereales y semillas oleaginosas.
1 huevo/10 L
10.000
UFC/100 mL
35 mg/L
No se fija límite.
Otros contaminantes:
Contenidos en la autorización de
vertido aguas residuales: se
deberá limitar la entrada de estos
contaminantes al medioambiente.
En el caso de que se
Trate de sustancias peligrosas
deberá asegurarse el respeto de
las NCAs.
Legionella spp. 100 UFC/L
Criterios de calidad para las aguas regeneradas destinadas a usos agrícolas
27
Uso del agua previsto Valor máximo admisible (VMA)
Nematodos
intestinales
Escherichia Coli Sólidos en
suspensión
Turbidez Otros criterios
3.-USOS INDUSTRIALES
CALIDAD 3.1
a) Aguas de proceso y
limpieza excepto en la
industria alimentaria.
b) Otros usos industriales.
No se fija límite
10.000UFC/100
mL
35 mg/L
15 UNT
Otros contaminantes:
Contenidos en la autorización
de vertido aguas residuales:
se deberá limitar la entrada
de estos contaminantes al
medio ambiente. En el caso
de que se trate de sustancias
peligrosas deberá asegurarse
el respeto de las NCAs
Legionella spp.: 100 UFC/L
c) Aguas de proceso y
limpieza para uso en la
industria alimentaria.
1 huevo/10 L
1.000
UFC/100 mL
Teniendo en
cuenta un plan de
muestreo a 3
clases con los
siguientes
valores:
n = 10
m = 1.000
UFC/100 mL
M = 10.000
UFC/100 mL
c = 3
35 mg/L
No se fija límite
Otros contaminantes:
Contenidos en la autorización
de vertido aguas residuales:
se deberá limitar la entrada
de estos contaminantes al
medio ambiente. En el caso
de que se trate de sustancias
peligrosas deberá asegurarse
el respeto de las NCAs.
Legionella spp.: 100 UFC/L
Es obligatorio llevar a cabo
detección de patógenos
Presencia/Ausencia
(Salmonella, etc.) cuando se
repita habitualmente que c=3
para M=10.000
CALIDAD 3.2
a) Torres de
refrigeración y
condensadores
Evaporativos.
1 huevo/10 L
Ausencia
5 mg/L
1 UNT
Legionella spp: Ausencia.
Para su autorización se
requerirá:
- La aprobación, por la
autoridad sanitaria,
del Programa específico de
control de las instalaciones
contemplado en el Real
Decreto 865/2003, de 4 de
julio, por el que
Se establecen los criterios
higiénicosanitarios para la
prevención y control de la
legionelosis.
- Uso exclusivamente
industrial y en localizaciones
que no estén ubicadas en
Zonas urbanas ni cerca de
lugares con actividad pública
o comercial.
Criterios de calidad para las aguas regeneradas destinadas a usos industriales
28
Uso del agua previsto Valor máximo admisible (VMA)
Nematodos
intestinales
Escherichia Coli Sólidos en
suspensión
Turbidez Otros criterios
4.-USOS RECREATIVOS
CALIDAD 4.1
a) Riego de campos de
golf.
1 huevo/10 L
200
UFC/100 mL
20 mg/L
10 UNT
Otros contaminantes:
Contenidos en la
autorización de vertido
aguas residuales: se
deberá limitar la entrada
de estos contaminantes al
medio ambiente.
Si el riego se aplica
directamente a la zona del
suelo (goteo,
microaspersión) se fijan
los criterios del grupo de
Calidad 2.3 Legionella spp.
100 UFC/L (si existe riesgo
de aerosolización).
CALIDAD 4.2
a) Estanques, masas de
agua y caudales
circulantes
ornamentales, en los que
está impedido el acceso
del público al agua.
No se fija límite
10.000
UFC/100 mL
35 mg/L
No se fija límite
Otros contaminantes:
Contenidos en la
autorización de vertido
aguas residuales: se
deberá limitar la entrada
de estos contaminantes al
medio ambiente.
En el caso de que se trate
de sustancias peligrosas
deberá asegurarse el
respeto de las NCAs.
PT :2 mg P/L (en agua
estancada).
Criterios de calidad para las aguas regeneradas destinadas a usos recreativos
29
Uso del agua previsto Valor máximo admisible (VMA)
Nematodos
intestinales
Escherichia
Coli
Sólidos en
suspensión
Turbidez Otros criterios
5.-USOS AMBIENTALES
CALIDAD 5.1
a) Recarga de acuíferos
por percolación
localizada a través del
terreno.
No se fija límite
1.000
UFC/100 mL
35 mg/L
No se fija límite.
Nitrógeno total: 10 mg
N/L
NO3: 25 mg NO3/L
Art. 257 a 259 del RD
849/1986
CALIDAD 5.2
a) Recarga de
acuíferos por
1 huevo/10 L
0 UFC/100 mL
10 mg/L
2 UNT
CALIDAD 5.3
a) Riego de bosques,
zonas verdes y de otro
tipo no accesibles al
público.
b) Silvicultura.
No se fija límite.
No se fija
límite.
35 mg/L
No se fija límite.
Otros contaminantes:
Contenidos en la
autorización de vertido
aguas residuales: se
deberá limitar la
entrada de estos
contaminantes al medio
ambiente.
En el caso de que se
trate de sustancias
peligrosas deberá
asegurarse el respeto
de las NCAs.
Criterios de calidad para las aguas regeneradas destinadas a usos ambientales
(Fuentes para este apartado: http://www.boe.es/boe/dias/2007/12/08/pdfs/A50639-50661.pdf)
Tecnología y procesos de tratamiento
30
Tratamiento físico-químico
• Coagulación
• Floculación
• Decantación lamelar
Filtración
• Sobre arena (convencional, de lecho pulsante y de lecho fluidizado)
• Sobre anillas
• Sobre membranas (microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración)
Desalación
• Electrodesionización
• Electrodiálisis reversible
• Nanofiltración
• Ósmosis inversa
Desinfección
• Derivados de cloro
• Ozono
• Radiación ultravioleta
31
SS (%) Turbidez (%) E. Coli (u.log) Nematodo (%)
F-Q 50-70 30-50 1-2 80
Filtración 60-80 30-60 0,5-1,5 99
Membranas 90-95 90-95 Ausencia Ausencia
Desinfección - - 4-5 -
32
Rendimientos generales de las distintas etapas de tratamiento.
(Extraído de Congreso Nacional del Medio Ambiente. Nuevas fuentes de agua)
• El objetivo del tratamiento físico-químico es conseguir efluentes clarificados.
• Consisten en una coagulación-floculación
• Elimina materia en suspensión o coloidal, reduce los sulfuros,
fósforo y metales.
33
• Lleva a cabo una clarificación del efluente
• Ejerce un efecto barrera para el correcto funcionamiento de una etapa de desinfección.
34
Tip
os
de
filt
raci
ón
Filtros convencionales de arena
Retienen bacterias, algas, quistes, y partículas de polvo
Bajo rendimiento de eliminación para efluentes con alta turbidez
Filtración sobre anillas
Menos eficiente para la eliminación de sólidos en suspensión, turbidez y patógenos.
Tecnologías de membrana
Permiten la separación de contaminantes que se encuentran disueltos o dispersos en forma coloidal y en baja concentración
Filtración sobre anillas
35
(imágenes facilitadas por www.elriego.com)
Microfiltración (MF)
Permite eliminar sólidos en suspensión superiores a 0,1-1,0 μm
Elimina patógenos de gran tamaño, nematodos intestinales, coliformes totales y fecales.
Se emplea en pre-tratamiento de sistemas de membranas delicadas
Ultrafiltración (UF)
Elimina todas las partículas coloidales y contaminantes disueltos grandes (0,01μm)
Capaces de eliminar bacterias y virus
Pre-tratamiento de sistemas de nanofiltración, hiperfiltración y ósmosis inversa
Nanofiltración (NF)
Elimina los contaminantes de tamaño superior al nanómetro (0,001 μm)
Tecnología intermedia entre la ultrafiltración y la ósmosis inversa
Se emplea cuando se requiere eliminar prácticamente todos los solidos disueltos
36
37
Ultrafiltración (UF)
Nanofiltración (NF)
(Imagen cedida por http://www.acs.com.mx/LoNuevo/membranas.htm)
(Cortesía de DRACE medioambiente)
Electrodesionización (EDI)
Electrodiálisis reversible (EDR)
Ósmosis inversa
38
39
Electrodesionización (EDI)
( Captura del video: http://www.solociencia.com/videos/online/como-trabaja-cedi-/ebN9Kz9aMuY&feature=youtube_gdata/)
Electrodiálisis reversible (EDR)
40
(Extraído de Tratamientos Avanzados de Aguas Residuales Industriales. Madrimasd.org)
Ósmosis inversa (OI)
41
(imagen facilitada por Tratamientos Avanzados de Aguas Residuales Industriales. Madrimasd.org)
(Fuente: http://www.aquatecnia.com/index.asp?idp=653)
La OI elimina prácticamente todas las sales y los solutos de bajo peso molecular, (tamaño superior a 0,0001 𝜇m) virus, bacterias, ácidos húmicos, quistes, polen, sales, etc.
Reactores secuenciales discontinuos
Biodiscos
Biorreactores de membrana
42
Reactores secuenciales discontinuos
43 (Cortesía de http://www.madrimasd.org/blogs/remtavares/2006/12/01/53336)
Se trata de un desarrollo de los lodos activados en el cual las funciones de aireación, sedimentación y decantación se llevan a cabo en el mismo reactor.
Biodiscos
44
(Fotografía extraída de: http://josedanielvgrtg8.blogspot.com/)
Los biodiscos son reactores de biomasa fija, y consisten en discos montados sobre un eje rotatorio.
Biorreactores de membrana
45
Combina dos procesos: degradación biológica y separación por membrana. Se distinguen dos partes: Unidad biológica responsable de la degradación de los compuestos
orgánicos Módulo de filtración encargado de llevar a cabo la separación física del
licor mezcla Existen dos tipos de configuraciones MBR, dependiendo de si la filtración es interna o externa al reactor
(Cortesía de YACUTEC. Mejora y Gestión de vertidos. S.L)
Procesos de desinfección
Cloración
Procesos avanzados de oxidación
Ozonización
Ozonización en medio alcalino
Ozonización con peróxido de hidrógeno
Ozonización catalítica
Radiación ultravioleta
Métodos ozono-ultravioleta
Foto-Fenton
Métodos electroquímicos
Oxidación avanzada con ultrasonidos
Procesos fotocatalíticos
46
Cloración
• Es el método más común de desinfección.
• El cloro o sus derivados forman ácido hipocloroso al reaccionar con el agua, responsable de la función germicida.
𝐶𝑙2 + 𝐻2𝑂 ⇄ 𝐶𝑙𝑂𝐻 + 𝐻+ + 𝐶𝑙−
𝑁𝑎𝑂𝐶𝑙 + 𝐻2𝑂 ⇄ 𝐶𝑙𝑂𝐻 + 𝑂𝐻− + 𝑁𝑎+
• El tratamiento con cloro se desaconseja ya que genera muchos subproductos (trihalometanos)
• Alternativas: derivados del cloro, ClO2 , NaClO
47
Ozonización • El ozono es un oxidante más energético que el cloro
• Reduce olores y no genera sólidos disueltos adicionales.
• Aumenta la oxigenación de los efluentes.
• Se tiene que generar in situ
48
Ozonización en medio alcalino
Ozonización con peróxido de hidrógeno
Ozonización catalítica
49
(http://zetaindustria.blogspot.com/2009/08/aplicacion-de-la-ozonizacion-en-el.htm)
Diversas tecnologías para generar ozono, dentro de las cuales las dos de mayor aplicación son: Irradiación UV y Descarga Corona. Ésta última es la más rentable:
• Ozonización en medio alcalino
• A pH elevado la velocidad de descomposición del ozono en agua aumenta
• Oxidación de compuestos orgánicos por dos mecanismos
• Vía directa: Reacción entra la molécula orgánica y el ozono disuelto
• Vía indirecta: Radicales hidroxilo actúan como oxidantes
• Ozonización con peróxido de hidrógeno
2 O3 + H2O22 HO● + 3O2
Principalmente en la degradación indirecta por vía radicalaria
50
Radiación ultravioleta
• Cosiste en alterar la reproducción de determinados patógenos o producir la muerte de la célula mediante la acción de radiación UV (253,7nm) sobre ácidos nucleicos y proteínas.
• Las lámparas más utilizadas en desinfección de aguas residuales son las de baja presión y alta intensidad.
• Importante que el agua contenga pocos componentes que absorban la luz ultravioleta.
51
(Fuente: http://www.nyfdecolombia.com/)
Métodos ozono-ultravioleta
Foto-Fenton (Fe2+/H2O2/UV)
Métodos electroquímicos
• Utilizan energía eléctrica para romper los enlaces de las moléculas.
• Los electrones se transfieren al compuesto orgánico mediante la intervención de radicales hidroxilo.
52
Oxidación avanzada con ultrasonidos
• Los ultrasonidos generan burbujas de cavitación que crecen durante los ciclos de compresión-descompresión que implotan transformando la energía en calor y generan
radicales HO• y H•. • La eficacia de los ultrasonidos es mayor cuanto más elevada
sea su frecuencia. • Generación de radicales se facilita en presencia de ozono o
H2O2.
Procesos fotocatalíticos
• Fotoexcitación de un semiconductor sólido por absorción de radiación (generalmente zona del ultravioleta próximo)
• Los electrones de la banda de valencia del sólido se excitan.
• Se forman huecos de gran potencial de oxidación.
• Principal fotocatalizador: TiO2.
53
(Cortesía de http://www.psa.es/webesp/instalaciones/aguas.php)
Infiltración-Percolación (IP)
Sistemas de lagunaje
Humedales artificiales 54
Sistemas de lagunaje
55
(Cortesía de http://www.dfarmacia.com/farma/ctl_servlet?_f=37&id=13051504)
Humedales artificiales
(Cortesía de http://sites.google.com/site/humedalesartificiales/capitulo1)
Costes del agua residual regenerada
56
• Suministrar agua regenerada suele ser más caro que suministrar agua potable.
• El coste del agua regenerada depende principalmente del uso que se le quiera dar y la tecnología a emplear.
A mayor calidad ,un mayor coste.
57
Proceso Costes instalación (€/m3) Costes explotación (€/m3)
Filtración sobre lecho de arena 55,8-97,6 0,01-0,03
Microfiltración 209,2-384,1 0,05-0,08
F-Q (sin adición de cal) +
Filtración sobre arena
77,3-133,1 0,03-0,04
F-Q (con adición de cal)+
Filtración sobre arena
87,7-139,5 0,17-0,21
Ósmosis inversa (membranas
acetato de celulosa)
174,5-223,2 0,31-0,39
Ósmosis inversa (membranas
poliamida aromática)
174,9-223,2 0,18-0,26
Electrodiálisis 209,2-230,7 0,13-0,21
Cloración (Hipoclorito) 1,1-3,2 0,01
Cloración (Cloro gas) 7,5-8,6 0,01
Ozonización 35,4-49,4 0,03-0,08
Radiación ultravioleta 7,5-8,6 0,01-0,02
(Fuente: Reutilización de aguas regeneradas. Aspectos tecnológicos y jurídicos. Coordinadora: Teresa María Navarro Caballero)
Tipos de reutilización
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Reutilización en usos urbanos
Reutilización industrial
Reutilización con fines agrícolas
Reutilización en actividades recreativas
Uso ambiental de las aguas regeneradas
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Uso residencial con carácter privado
• Jardines y descarga de aparatos sanitarios.
Uso de servicios con carácter público
• Riego de parques, jardines públicos, baldeo de calles, sistemas contra incendios, lavado industrial de vehículos. 60
Proceso industrial y limpieza
• Lavado grosero de pavimentos y baldeos, lavado y transporte de materias primas
• Lavados integrados Tratamientos propios de desinfección
Torres de refrigeración y condensadores evaporativos
• Sistemas cerrados
61 • Las industrias exigen dos factores: el cuantitativo y el cualitativo
• Más del 10% de la población mundial consume alimentos regados con aguas residuales regeneradas
• Proporciona agua y nutrientes a los cultivos
62
Riego de campos de golf
Estanques, masas de agua y caudales circulantes 63
Recarga de acuíferos por percolación e inyección directa
Riego de bosques y zonas verdes
Silvicultura
Mantenimiento de humedales
Mantenimiento de caudales mínimos
64
Riesgos de la reutilización de aguas regeneradas
65
a • Riesgos para suelos y cultivos
• Riesgos para las instalaciones industriales
A • Riesgos para la salud
66
• Salinidad A valores de CE inferiores a 3 dS/m, suele ser válida la relación:
𝑆𝑇𝐷 = 𝐶𝐸𝑥0,64
CE: Conductividad eléctrica (dS/m)
La salinidad final de las aguas regeneradas depende de la concentración de sales del agua residual cruda (entre 200 y 1300 mg/l) y de los procesos de depuración y regeneración. Se suelen imponer como conductividad máxima valores en torno a 2 dS/m.
67
(Cortesía del libro: Reutilización de aguas regeneradas. Aspectos tecnológicos y jurídicos.
Coordinadora: Teresa María Navarro Caballero)
• Toxicidad
• Toxicidad por cloruros
• Toxicidad por sodio
• Toxicidad por boro
68
(Cortesía del libro: Reutilización de aguas regeneradas. Aspectos tecnológicos y jurídicos. Coordinadora: Teresa María Navarro Caballero)
(Cortesía de http://www.esamur.com:81/ponencias/ponencia49.pdf)
• Fertilizante
69
Pros Contras
Corrosión
Incrustaciones
Ensuciamiento
Reducción de la transferencia de calor 70
71
(Tabla de realización propia con datos extraídos de la reutilización de las aguas regeneradas en usos urbanos e industriales de Carlos García Calvo)
Parámetro Efecto Limitación (mg/l)
Fosfatos Incrustaciones calcáreas
20
Carbonatos 1500
Amoniaco Corrosión en aleaciones de cobre 30
Incrementa la actividad
microbiológica DBO residual 1500
Sulfatos 2000
Cloruros
Cuando se está en presencia de
acero al carbono 3000
En presencia de aluminio 130
Nitratos
Intervienen en la síntesis de
proteínas favoreciendo el
crecimiento de microorganismos
(especialmente de algas)
25
72
Riego
Microorganismos: bacterias, virus, protozoos y helmintos patógenos.
Malas prácticas de riego
Aguas mal tratadas
Instalaciones industriales
Torres de refrigeración y condensadores evaporativos
Brotes de Legionella
Reglamento de Dominio Público Hidráulico limita a 100 UFC/l para limpieza y no permite su presencia en zonas urbanas
Ejemplos de aplicación del uso de aguas regeneradas
73
74
• San Petersburgo
• Orange County Water District (California)
• Orlando
Estados Unidos
• Murcia
• Gran Canaria
España
75
(http://www.adventurmexico.com/nuestro-rumbo/disney-world-y-sus-personajes-se-han-tenido-de-verde/language/es)
• Riego de las zonas ajardinadas así como 5 campos de golf, cinco hoteles y un parque acuático.
• Riego de una granja de árboles de 110 hectáreas que produce materiales hortícolas para su uso en todo el complejo de Disney
• Lavar los autobuses turísticos de Disney
(http://www.caribbeancollection.ie/Common/cms/images/cheap-hotel-resorts-content/Orlando-hotel/Walt-Disney-World-Swan-and-Dolphin-Resort/hotel-Walt-Disney-World-Swan-and-Dolphin-Resort-Orlando-0.3001673.jpg)
76
(http://www.guiacampingfecc.com/provincias/Murcia.gif)
77
Reutilización de aguas depuradas en un sector de regadío de la Zona Regable del Campo de Cartagena del Trasvase Tajo Segura
• La depuradora de Torre Pacheco trata aproximadamente 1,8 hectómetros cúbicos, con un efluente de calidad.
• El efluente de la depuradora pasa a un embalse regulador de la Comunidad de Regantes del Campo de Cartagena desde el que se bombea a presión incorporándose en la red de tuberías de las aguas del Trasvase con las que se mezcla y tiene lugar una homogeneización.
(http://www.crccar.org/um/informacioncrccar.asp)
78
Mejora natural de los ecosistemas en el municipio de Molina de Segura
• Cambió en 2003 su antigua depuradora por una nueva que incorpora un tratamiento terciario convencional constituido por Coagulación-floculación, Decantación Lamelar, Filtración en lechos abiertos de arena, desinfección Ultravioleta y Cloración.
• cambio de color en el agua desde un color púrpura al color natural de las aguas de río
• Presencia cada vez más numerosa de especies de aves propias del lugar: garzas, cucharas, porrones, calamones, ánades, cigüeñelas, fochas, gallinetas
(Imagen extraída de http://www.20minutos.es/noticia/922495/0/)
• La reutilización de las aguas residuales permite aumentar los recursos hídricos de un país liberando otros de mayor calidad para usos como el consumo humano.
• La reutilización se enfrenta a obstáculos que hay que salvaguardar haciendo un esfuerzo común (divulgación de los beneficios por parte de las instituciones, investigación y desarrollo de nuevas tecnologías y procesos, mejora de la normativa…)
79
80
• Reutilización de aguas regeneradas. Aspectos Tecnológicos y jurídicos. Teresa María Navarro Caballero (Coordinadora)
• http://www.gobiernodecanarias.org/citv/dga/aguacanarias.html • http://www.boe.es/boe/dias/2007/12/08/pdfs/A50639-50661.pdf • Desalación, depuración y reutilización en España. Antonio M. Rico
Amorós, Vicente Paños Callado, Jorge Olcina Cantos, Carlos Baños Castiñeira
• La calidad del agua residual regenerada para la recarga de acuíferos HUERTAS, FOLCH, VERGÉS , PIGEM y SALGOT
• Ministerio de Medio Ambiente • Congreso Nacional del Medio Ambiente. Nuevas fuentes de agua • Tratamientos Avanzados de Aguas Residuales Industriales.
Madrimasd.org • La reutilización planificada del agua para regadío. R. Mujeriego • Sequía en un mundo de Agua • Ingeniería Sanitaria. Tratamiento, evacuación y reutilización de aguas
residuales. Metcalf Eddy • Primer informe de Naciones Unidas sobre el desarrollo de los recursos
hídricos del mundo, Agua para todos, agua para la vida (marzo 2003)
