La reutilización de las aguas en el medio natural y usos recreativos

Transcripción

1 La reutilización de las aguas en el medio natural y usos recreativos Lluís Sala Consorci de la Costa Brava lsala@ccbgi.org Foto: Ranúnculos acuáticos (Ranunculus aquatilis L.) en floración en un prado húmedo mantenido con agua regenerada en el Parc Natural dels Aiguamolls de l Empordà, Abril 2007 Conferencia Nacional sobre la Reutilización del Agua Madrid, 12 de mayo de 2009

2 Qué es el agua regenerada? Agua residual urbana: residuo líquido que circula por una red de alcantarillado y que tiene que ser tratado en una EDAR antes de ser vertido al medio Tratamiento de depuración (=tratamiento secundario): tratamiento, habitualmente de tipo biológico, que se aplica al agua residual para poder ser vertida al medio. Parámetros de referencia: DBO y MES (y N y P, en determinados casos) Tratamiento de regeneración (= tratamiento terciario): tratamiento adicional que se aplica al agua ya depurada para hacerla segura para la reutilización proyectada Reutilización: proceso por el cual se produce una segunda utilización de un agua. Habitualmente el segundo uso es diferente del primero (reutilización en EDAR urbanas) Reciclaje: ídem, pero cuando el agua es regenerada para ser incorporada al mismo primer uso (reutilización en industrias)

3 Reutilización en el medio natural vs. reutilización en usos recreativos Usos antagónicos en cuanto a calidad Reutilización en el medio natural: necesidad de reducción al máximo de las concentraciones de nutrientes, para evitar indeseados (e indeseables) fenómenos de eutrofización. Reutilización en usos recreativos Riego de campos de golf: a ser posible, conservación de nutrientes, para su reciclaje y ahorro de fertilizantes Estanques, masas de agua ornamentales, etc: los criterios deberían ser similares a la reutilización en el medio natural Diferentes requisitos según RD 1620/2007 Reutilización para riego de campos de golf (Calidad 4.1): se prioriza el tratamiento de regeneración que proteja la salud pública. Reutilización en estanques, ornamentales (Calidad 4.2): calidad de efluente secundario con ligera desinfección (< ufc/100 ml) y fósforo total < 2 mg P/L puede ser insuficiente! Reutilización en el medio natural (Calidad 5.4): A determinar en cada caso Deberían tener criterios similares

4 La reutilización en el medio natural

5 Problemática de los ecosistemas acuáticos mediterráneos En muchos casos, situación de estrés debida a: Disminución de los caudales naturales Aumento de la demanda (urbana, agrícola) Sequías periódicas Vertidos de aguas residuales urbanas (efluentes secundarios, aguas sin tratar, aliviaderos de pluviales) e industriales Contaminación difusa (nutrientes, pesticidas) de origen agrícola y ganadero Directiva Marco del Agua de la UE: demanda de un buen estado ecológico de las aguas naturales ( la cuadratura del círculo en la España mediterránea?) Ejemplo: río Ter. Abastecimiento BCN: 8 m3/s; caudal mínimo deseable en desembocadura 4,4 m3/s; caudal real en desembocadura verano 2005 y en la sequía de ,3 m3/s Río Ter en Torroella de Montgrí, enero de 2008, en período de sequía

6 Potencial del agua regenerada en la restauración y/o recreación de ecosistemas Uso no consuntivo: volumenes limitados (son finitos), pero predecibles y relativamente constantes Si no presenta vertidos tóxicos, la calidad original puede ser restituída, al menos en gran parte Apta para ser utilizada en la restauración y recreación de ecosistemas afectados por sequía y/o contaminación Agua producida por la planta de regeneración de agua de Blanes y empleada en la recarga superficial del acuífero del tramo inferior del río Tordera, 7 de julio de 2005 Resumen de la calidad de 2007 (Percentil 90 del conjunto de muestras): MES = 2,4 mg/l (319 muestras) Turbidez = 2,2 UNT (324 muestras) Nitrógeno total = 9,2 mg N/l (140 muestras) Fósforo total = 1,8 mg P/l (141 muestras) E. coli < 1 ufc/100 ml (116 muestras)

7 Idea fuerza Desarrollo de redes tróficas a partir de los nutrientes disueltos en el aigua tratada, para generar biomasa de elevado valor ambiental Trabajos presentados en el 1st Annual Meeting of the Society of Wetland Scientists Europe, Integrating our approaches to Wetland Science, Bangor, Wales, UK. January 5th-7th Disponibles en L. Sala, T. Claassen, R. Kampf, J. Sala, D. Boix, H. van der Geest: Trophic webs from discharges: Nature enhancement through the Waterharmonica concept. R. Kampf, H. van der Geest, T. Claassen and L. Sala: Sludge particles as food source for Daphnia.

8 Redes tróficas Cortesía de Ruud Kampf Efluente secundario de la EDAR de Empuriabrava después de la filtración biológica en planta piloto de cultivos de Daphnia, 10 Julio 2007

9 La vida como tratamiento Aportar tiempo y espacio para la disipación de la energía química mediante la biomasa = desarrollo de VIDA El desarrollo de la vida en los humedales de Empuriabrava

10 Qué biomasa se puede generar? Humedales artificiales, Empuriabrava, mayo 2005 Césped de campo de golf, Sta. Cristina d Aro, junio 2005 Cultivos de maíz, Sta. Cristina d Aro, junio 2005 O Agua regenerada en riera de Tossa, de Mar, junio 2005

11 La calidad del agua regenerada Influencia tanto del tipo de tratamiento secundario como del tratamiento de regeneración Tipo de instalación (entre paréntesis, año de construcción) Planta de regeneración Empuriabrava Pals (c) Castell-Platja d Aro Blanes Aireación prolongada (1995) Aireación prolongada (1995) Fangos activados (1983) Aireación prolongada (1998) Tratamiento regeneración Humedales artificiales (1998) Cloración (2000) Filtración, desinfección (1998) Title-22 (d) (2002) Volumen tratado 2008, m Tratamiento depuración Parámetros estadísticos (a) Media P90 Media P90 Media P90 Media P90 Sólidos en suspensión, mg/l 8,5 18,9 3,5 5,0 5,4 7,8 1,7 2,4 Turbidez, NTU 2,5 3,6 1,3 1,9 2,7 4,2 1,7 2,2 Escherichia coli, ufc/100 ml <1 < Nitrógeno total, mg N/L (b) 1,5 2,4 5,9 11,4 35,9 52,0 10,4 13,2 Fósforo total, mg P/L 5,0 6,9 4,3 6,0 4,1 5,7 1,3 1,8 Medias aritméticas anuales para todos los parámetros, excepto para las concentraciones de Escherichia coli, que son medias geométricas. P90 indica el percentil 90 del conjunto anual de datos. En el caso de Empuriabrava, nitrógeno inorgánico (amonio + nitrito + nitrato) Datos del agua de entrada en el Golf Serres de Pals. El tratamiento conocido como Title-22 se compone de coagulación, floculación, decantación, filtración y desinfección. En el caso de Blanes, se dispone, además, de un sistema para la eliminación química del fósforo.

12 Principales criterios para la regeneración mediante sistemas naturales y la reutilización en usos ambientales Cambio de paradigma en la depuración: los límites clásicos de 25 mg/l de DBO y 35 mg/l de MES son insuficientes Necesidad de nitrificación (+ desnitrificación, si es posible), para producir un agua que no genere una demanda de oxígeno en el medio

13 Beneficios de la nitrificación El agua se mantiene transparente Permite el desarrollo de poblaciones de cladóceros, que siguen limpiando el agua Permite el desarrollo de algas filamentosas y de poblaciones de hidrófitos, que favorecen la oxigenación del sistema La desnitrificación es un proceso casi espontáneo -excepto en invierno, por bajas temperaturasaparecen redes tróficas que se construyen a partir de los nutrientes que estaban presentes en el agua

14 Eliminación de fósforo Deseable, por lo que implica de menor riesgo de eutrofización A diferencia del nitrógeno: Menor eliminación, a causa de la no existencia de una parte aérea en el ciclo del fósforo y de la intensa actividad fosfatasa en el biofilm del sedimento retorno del P al agua. Trabajo final Màster UdG de Gemma Vidal projecte_sac-_master_gv-08.pdf No se observa incidencia directa sobre el ecosistema (p.e., crecen algas filamentosas, pero no poblaciones masivas de cianobacterias). Necesidad de seguimiento atento de la evolución de este parámetro.

15 Desinfección CONCENTRACIONES DE COLIFORMES FECALES (2005, 2006 Y 2007) Y E. COLI (2008) EN LAS INSTALACIONES DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE EMPURIABRAVA. MEDIAS GEOMÉTRICAS Concentración, ufc/100 ml Desinfección natural aportada por las condiciones naturales y por las poblaciones de organismos filtradores (p.e., cladóceros) Posibilidad de recontaminación del agua por las defecaciones de la fauna salvaje (en especial, aves) Decantador secundario Lagunas de afino (salida EDAR) Salida sistema de humedales construidos Tipo de agua Fotos cortesía de Georgina Mila 2008 Izquierda: Derecha:

16 Posibilidades adicionales que ofrecen los sistemas artificiales Potenciación de la biodiversidad: Generar diversidad de ambientes (lagunas de distinta profundidad, setos, prados húmedos) Regulación de los niveles de agua en el sistema Diseño de zonas específicas para la protección / cría de especies amenazadas por la pérdida de hábitat -fartet (Lebias ibera), galápago europeo (Emys orbicularis), anfibios en general, etc.- Object 12

17 El sistema de humedales construidos de Empuriabrava Construido en 1998 en zona adyacente a la EDAR de Empuriabrava. Proyecto financiado por UE (80%) y CCB (20%): Humedales construidos: 3 celdas de tratamiento de 0,8 ha cada una + laguna de poca profundidad de 4,5 ha Estación de bombeo y tubería hasta Parc Natural dels Aiguamolls de l Empordà (PNAE) Puente peatonal sobre el río Muga: conexión urbanización de Empuriabrava con zona (PNAE)

18 Esquema de las instalaciones

19 Funcionamiento del sistema : Aprovechamiento medio del 78 % del agua residual depurada ( m3/año respecto a los m3/año tratados por la EDAR no vertidos al medio). Desde 2007, los porcentajes superan el 90% Rendimientos: Evaluados según la eliminación del nitrógeno inorgánico total (TIN) Cargas de nutrientes (concentración x caudal) calculadas tanto por la entrada como para la salida del sistema Eliminación del 85 % de los kg de nitrógeno entrados en el sistema en 2008 (aprox kg N); eficiencias elevadas y consistentes. Estimaciones sobre la eliminación del P indican mayor variabilidad en los diferentes años; en 2008, 47% del fósforo total (aprox kg P).

20 El sistema de Empuriabrava como recreación de un humedal

21 El Parc de Sa Riera, Tossa de Mar Reconversión de antiguo vertedero en parque urbano gracias al uso de agua regenerada Aporte indirecto a la riera, por percolación a través de una laguna artificial, evitando su desecación estival en el tramo final reserva de macroinvertebrados y anguilas Nuevas actuaciones de mejora ecológica de la riera de Tossa (vegetación) basadas en el uso de agua regenerada

22 El Parc de Sa Riera, Tossa de Mar (II) Depuradora Pozo de infiltración Punto Riu1, aguas arriba Parc de Sa Riera Punto Riu2, aguas abajo Parc de Sa Riera

23 El Parc de Sa Riera, Tossa de Mar (III) Resumen de las concentraciones medias, en unidades logarítmicas, de los diferentes microorganismos en el efluente secundario y en el agua regenerada, e inactivaciones medias de cada uno de ellos conseguidas durante el período de estudio ( ). Mitjanes Microorganismes Efluent secundari Aigua regenerada Inactivació Coliformes fecals, ulog/100 ml 5,51 0,45 5,06 Estreptococs fecals, ulog/100 ml 4,36 0,21 4,15 Clostridis sulfit-reductors, ulog/100 ml 3,79 0,39 3,40 Bacteriòfags somàtics, ulog/100 ml 4,50 1,72 2,78 Bacteriòfags F-RNA, ulog/100 ml 3,67 1,38 2,29 Bacteriòfags RYC de B. fragilis, ulog/100 ml 1,91 0,20 1,71 Bacteriòfags GA17 de B. fragilis, ulog/100 ml 2,19 0,11 2,08 Enterovirus, ulog/l 1,12 0,00 1,12 Bacteris Virus Datos generados por equipo Dr. Jofre y Dr. Lucena (UB)

24 El Parc de Sa Riera, Tossa de Mar (IV) Resumen de las concentraciones medias, en unidades logarítmicas, de los diferentes microorganismos en el agua regenerada y en el pozo del Parc de Sa Riera durante el período de estudio ( ). Paràmetre Efluent terciari de l EDAR Pou del Parc de Sa Riera Coliformes fecals, ulog/100 ml 0,45 1,82 Estreptococs fecals, ulog/100 ml 0,21 0,85 Clostridis sulfit-reductors, ulog/100 ml 0,39 1,21 Bacteriòfags somàtics, ulog/100 ml 1,72 0,63 Bacteriòfags F-RNA, ulog/100 ml 1,38 0,22 Bacteriòfags RYC de B. fragilis, ulog/100 ml 0,18 0,00 Bacteriòfags GA17 de B. fragilis, ulog/100 ml 0,11 0,00 Enterovirus, ulog/litre 0,00 0,00 Datos generados por equipo Dr. Jofre y Dr. Lucena (UB)

25 El Parc de Sa Riera, Tossa de Mar (V) La reutilización ambiental en Tossa de Mar

26 La reutilización para riego de campos de golf

27 Calidad del agua regenerada (I) La calidad del agua regenerada depende de factores tales como: Hábitos culturales de la población: consumo de agua per cápita, recogida selectiva de aceites, etc. Vertidos industriales a las redes de saneamiento o entradas incontroladas de aguas (pluviales, agua de mar en colectores antiguos) Tipo de EDAR y proceso de explotación aplicado Sin eliminación de nutrientes Con eliminación de nutrientes (habitualmente, N)

28 Calidad del agua regenerada (II) Valores esperables de los parámetros de calidad en un agua regenerada convencional Parámetro MES, mg/l Turbidez, NTU Nitrógeno total, mg N/l Valores / Comentarios < 20 < en función tipo EDAR 2 10 Fósforo total,mg P/l ídem y del propio metabolismo de los microorganismos del fango activado; ligera reducción adicional si se usan coagulantes Conductividad Variable en función de la salinidad del agua potable y de eléctrica los vertidos o entradas incontroladas a la red de saneamiento Escherichia coli < 200 ufc/100 ml en percentil 90 del conjunto anual de valores Huevos de < 1/ 10 litros nemátodos

29 Factores que afectan al aporte de nitrógeno (I) Tipo de EDAR Datos reales año 2001 EDAR de fangos activados (sin eliminación de N) DIFERENCIAS EN EL APORTE DE NITROGEN DEBIDAS AL TIPO DE EDAR Nitrógeno, kg N/ha.mes 50 EDAR de aireación prolongada (con eliminación de N) E F M A M J J A S Meses Golf Costa Brava Golf L'Àngel O N D

30 Factores que afectan al aporte de nitrógeno (II) Almacenaje del agua regenerada APORTES DE NITRÓGENO AL GOLF D'ARO POR EL AGUA DE RIEGO Y APORTES TEÓRICOS SI EL AGUA NO SE ALMACENARA EN LAGUNAS ANTES DEL RIEGO APORTES DE NITRÓGENO AL GOLF LES SERRES DE PALS POR EL AGUA DE RIEGO Y APORTES TEÓRICOS SI EL AGUA NO SE ALMACENARA EN LAGUNAS ANTES DEL RIEGO 70,0 70,0 Lago 1 TRH mínimo = 17 días TRH promedio = 42 días 50,0 60,0 Lago 2 TRH mínimo = 13 días TRH promedio = 34 días 40,0 N, kg N/ha.mes N, kg N/ha.mes 60,0 Datos reales año ,0 20,0 10,0 TRH mínimo = 3 días TRH promedio = 7 días 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 0,0 E F M A M J J A S O N D Meses Golf d'aro (teórico si no hubiera lagunas) Golf d'aro lago 1 Golf d'aro lago 2 Factores de reducción: Lago 1 = 1.9; Lago 2 = 1.7 E F M A M J J A S O N D Meses Nitrógeno agua almacenada en laguna Nitrógeno efluente 2ario (teórico) Factor de reducción : 3.0

31 Factores que afectan al aporte de nitrógeno (III) Dirección del flujo Datos reales año 2001 Aporte por el agua regenerada VARIACIONES EN LOS APORTES DE NUTRIENTES EN EL GOLF D'ARO SEGÚN LA DIRECCIÓN DEL FLUJO DE AGUA 200,0 160,0 120,0 80,0 40,0 0,0 Lago Lago Lago Lago Tipo de agua Nitrógeno, kg N/ha.año Fósforo, kg P2O5/ha.año

32 Factores que afectan al aporte de fósforo (I) Almacenaje del agua regenerada Datos reales año 2001 APORTES DE FÓSFORO AL GOLF LES SERRES DE PALS POR EL AGUA DE RIEGO Y APORTES TEÓRICOS SI EL AGUA NO SE ALMACENARA EN LAGUNAS ANTES DEL RIEGO APORTES DE FÓSFORO AL GOLF D'ARO POR EL AGUA DE RIEGO Y APORTES TEÓRICOS SI EL AGUA NO SE ALMACENARA EN LAGUNAS ANTES DEL RIEGO Lago 1 TRH mínimo = 17 días TRH promedio = 42 días 30,0 25,0 25,0 Fósforo, kg P2O5/ha.mes Fósforo, kg P2O5/ha.mes 35,0 Lago 2 TRH mínimo = 13 días TRH promedio = 34 días 20,0 15,0 10,0 5,0 TRH mínimo = 3 días TRH promedio = 7 días 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 E 0,0 E F M A M J J A S O N F M A M Meses Golf d'aro (teórico si no hubiera lagunas) Golf d'aro lago 1 Golf d'aro lago 2 Factores de reducción: Lago 1 = 1.1; Lago 2 = 1.1 J J A S O N D Meses D P2O5 agua almacenada en laguna P2O5 efluente 2ario (teórico) Factor de reducción : 1.6

33 Factores que afectan al aporte de fósforo (II) Grado de tratamiento y/o almacenaje del agua regenerada relación N/P RELACIÓN NITROGEN/FOSFORO EN LOS APORTES DE NUTRIENTES DEL AGUA REGENERADA Datos reales año ,0 Agua regenerada EDAR Castell-Platja d'aro Relación N/P2O5 2,5 2,0 Agua regenerada EDAR Lloret 1,5 1,0 Agua regenerada EDAR Pals 0,5 0,0 Golf Costa Brava Lago 1 Golf d'aro Lago 2 Golf d'aro Tipo de agua Golf L'Àngel Golf Les Serres

34 Factores que afectan al potasio La concentración depende del ya presente en el agua potable y de los vertidos APORTE DE POTASIO POR EL AGUA REGENERADA EN DISTINTOS CAMPOS DE GOLF Datos reales año 2001 Potasio, kg K2O/ha.mes E F M A M J J A S O N D Meses Golf Costa Brava Golf d'aro Lago 2 Golf d'aro Lago 1 Golf L'Àngel Golf Les Serres

35 Factores que afectan a la salinidad REDUCCIÓN DE LOS APORTES DE SODIO REALIZADOS POR EL AGUA REGENERADA DE LA EDAR DE PALS DEBIDOS AL CAMBIO DE AGUA POTABLE SUMINISTRADA Sodio, kg Na2O/ha.mes J A S O N Meses Golf Les Serres 2000 Golf Les Serres 2001 D

36 Conclusiones El agua regenerada es un recurso que puede ser utilizado para cubrir algunas de las demandas hídricas, incluyendo el riego de campos de golf y algunos usos de tipo ambiental. Los criterios a seguir son opuestos: Riego de campos de golf no suele ser necesario reducir las concentraciones de nutrientes Usos ambientales es imprescindible reducir sus concentraciones En España existe amplia experiencia de reutilización de este tipo de aguas para estos usos, especialmente el riego de campos de golf. El seguimiento continuado de este tipo de actuaciones aporta información esencial para la solución de problemas y el progreso de la actividad.

37 Cruce entre las calles Agua y Vida, barrio de Santa Cruz, Sevilla