INFLUENCIA DEL PRETRATAMIENTO DEL AGUA EN LA CALIDAD DE SU VERTIDO.

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1 INFLUENCIA DEL PRETRATAMIENTO DEL AGUA EN LA CALIDAD DE SU VERTIDO. Roch, J. J.; Serra, M. J.; De la Cruz, M. L.; Sancho, J. Pol. Ind. Base C/ 14, Apdo. Correos Lorquí-Murcia. RESUMEN. Actualmente muchos tratamientos del agua se realizan mediante intercambio iónico. Estos tratamientos presentan una serie de inconvenientes medio ambientales y sanitarios que son el objeto de esta ponencia con el fin de valorar su idoneidad. Se presenta el Tratamiento General del Agua del Hospital Mesa del Castillo como caso práctico de tratamiento mediante una tecnología alternativa. En esta ponencia se manifiesta la necesidad de una planificación integral del uso del agua para obtener un aprovechamiento más eficiente: depuración más correcta y eficaz, aprovechamiento máximo del agua, menor deterioro ambiental y una previsión de costes de explotación. 1.- INTRODUCCIÓN. Las aguas de abastecimiento de la Región de Murcia, y en general en el litoral mediterráneo español, poseen altos contenidos en iones calcio, magnesio y bicarbonatos, que determinan el parámetro de calidad del agua conocido como dureza, que tiene importantes implicaciones en su utilización. La dureza del agua de consumo en la Región de Murcia oscila entre los 16º y 56,9º F. (Consejería de Sanidad de la Comunidad Autónoma de Murcia, 2.001). La principal consecuencia de la dureza del agua es la precipitación de las sales que conlleva la aparición de incrustaciones en las instalaciones. La formación de estas incrustaciones es tanto más rápida cuanto más elevadas sean la dureza y la temperatura del agua. Según el Libro Blanco del Agua Dulce, traducido por PERMO, S. A., la pérdida de intercambio calorífico de una instalación de agua caliente (calentador de Agua de Caliente Sanitaria (A.C.S.)) puede llegar al 48 % con un 1

2 espesor de la incrustación de 0,925 cm. La Tabla 1 muestra la relación entre la pérdida de eficacia de los equipos de calefacción de agua en relación con las incrustaciones que poseen esas tuberías. Tabla 1. Espesores de las incrustaciones relacionadas con pérdida de eficacia. Espesor de las 0,039 0,079 0,158 0,317 0,476 0,635 0,952 1,270 1,588 1,908 incrustaciones (cm) Pérdida de eficacia 4% 7% 11% 18% 27% 28% 48% 60% 74% 90% Fuente: Libro Blanco de Agua Dulce (1.997). Esto obliga a realizar tratamientos para paliar los deterioros ocasionados en las instalaciones. Estos tratamientos han estado basados durante años en tecnologías de intercambio iónico del agua (descalcificación) y en menor medida en procesos de incorporación de productos químicos o descargas eléctricas. La tecnología de descalcificación cuenta con una dilatada experiencia de funcionamiento, obteniendo excelentes resultados en los procesos de eliminación de la dureza del agua. Sin embargo, esta tecnología de intercambio iónico tiene varios inconvenientes medio ambientales y sanitarios que, a nuestro entender, condicionan su actual utilización. Una vez saturada la resina de los descalcificadores se efectúa el proceso de la regeneración de las mismas produciendo: 1. un vertido de alta concentración salina (salmuera). La cantidad de sal consumida en el proceso de regeneración se cifra en unos 130 gramos/ litro de resina a regenerar. 2. un gasto de agua que conlleva la regeneración de las resinas, cifrado en diez litros de agua por litro de resina a regenerar, supone un consumo importante de agua, a la luz de la actual situación de escasez de recursos hídricos. Además, la consecuencia sanitaria de este intercambio iónico es el aumento de los niveles de sodio en el agua tratada, debido al proceso de intercambio que se realiza entre los iones calcio y magnesio por el sodio, que en muchas ocasiones determinan su clasificación como no potable por su elevado contenido en este ión (según R. D. 140/2003, Criterios Sanitarios de la Calidad de Agua de Consumo Humano. Anexo I. Parámetros y valores paramétricos. Apartado C. Parámetros Indicadores: Nivel máximo de sodio: 200 mg/l). El vertido de la regeneración de estas resinas es conducido a las redes de alcantarillado y finalmente llegan a las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (E.D.A.R.s). Las aguas residuales con elevados niveles de estos iones poseen un difícil tratamiento, debido a dos factores: 2

3 1. estos iones son un excelente conservante de la materia orgánico, por lo que el principal proceso biológico de las E.D.A.R.s, se ve dificultado. 2. el alto contenido en sales (Ramos Mompó, C., el uso doméstico del agua produce un incremento en su contenido de sales que suele estar entre mg/l ) obliga a tratamientos muy costosos para su eliminación, como puede ser Tratamiento Terciario de la Aguas de la Estación Depuradora de Aguas de Rincón de León (Alicante), con un presupuesto de 16 millones de euros. (folleto editado por la Entitat de Sanejament D Aigües de la Generalitat Valenciana, 2.006). Mientras que, sí no se realizan estos tratamientos las aguas procedentes de estas E.D.A.R.s son de muy baja calidad. 2.- CASO PRÁCTICO: TRATAMIENTO GENERAL DEL AGUA DEL HOSPITAL MESA DEL CASTILLO (MURCIA). En 2.004, la dirección del Hospital Mesa del Castillo (Murcia) planteó a la empresa DELTA XXI la realización del Tratamiento General del Agua del Hospital. El Hospital Mesa del Castillo se encuentra ubicado en Ronda Sur, s/n. Posee 84 camas con un consumo estimado de agua en el hospital de 40 m 3 /día. Con estas premisas la empresa DELTA XXI propuso a la dirección del Hospital la implantación de un sistema de tratamiento del agua del hospital mediante Tecnología de Membranas para optimizar el uso del agua y obtener un agua de la máxima calidad. El 21 de diciembre de se puso en marcha el equipo de tratamiento del agua por osmosis inversa modelo SHRO 40/1 de la marca VEOLIA WATER SYSTEMS, que trata el agua de todo el Hospital. Los caudales de funcionamiento son los siguientes: Q entrada Q producción Q rechazo = 52 m 3 /día. = 40 m 3 /día. = 12 m 3 /día. Las calidades obtenidas son las siguientes: C.E. entrada C.E. producción C.E. rechazo = μs/cm. = 50 μs/cm. = μs/cm. 3

4 La instalación diseñada consta de un depósito de agua producto de 12 m 3 y otro deposito para el agua de rechazo de 6 m 3. El agua blanca de calidad obtenida en el proceso es utilizada en: A.F.C.H., A.C.S., instalación solar térmica, calderas, etc..., mientras que el agua blanca de rechazo es utilizada en el riego de los jardines del hospital y en la alimentación a los fluxómetros. Con la implantación de este sistema conseguimos ser más eficaces en el uso del agua, ya que toda el agua que pasa por el contador se utiliza en algún proceso necesario (riego, fluxómetros), y no en regenerar resinas. Por otro lado este proceso nos garantiza la no contaminación química del agua, ya que la tecnología implantada se basa en una separación cuasi-física de los solutos del agua, siendo los productos utilizados biodegradables. Podríamos hablar en términos coloquiales de de una filtración del agua. 3.- DISCUSIÓN COMPARATIVA ENTRE DESCALCIFICACIÓN Y OSMOSIS INVERSA EN EL HOSPITAL MESA DEL CASTILLO. Para contrastar las afirmaciones del apartado anterior, realizamos una comparativa entre el tratamiento mediante descalcificación y osmosis inversa. Primero calculamos el descalcificador necesario para el tratamiento del caudal de diseño (40 m 3 /día), con una dureza media de 40 ºF. Para realizar dicho cálculo nos valemos de la siguiente fórmula aritmética que nos determina los litros de resina necesarios para tratar el volumen de agua determinado: donde: Volumen de resina = (Q x TH) / K. Q = caudal diario (m 3 /día). TH = dureza del agua a tratar (ºF). K = constante de intercambio iónico de la resina (5,5). Aplicando la fórmula anterior: Volumen de resina = (40 x 40) / 5,5 = 290,9 l. 4

5 Escogemos un descalcificador de 300 l. de resina y una regeneración diaria, como el apropiado para el tratamiento del agua del hospital. La regeneración de este descalcificador nos arrojaría los siguientes datos: -Gasto de agua por regeneración: 300 l. resina x 10 l. de agua/ l. resina =3.000 l. de agua/día (3 m3 /día.) - Consumo de sal por regeneración: 0,13 Kg. De sal/ l. de resina x 300 l. de resina = 39 Kg. De sal al día. - Calidad del agua vertida en la regeneración: (mg. de ClNa) / l. de agua = mg. /l. de ClNa. Una vez determinado el tamaño y los parámetros de funcionamiento del descalcificador necesario, procedemos a la comparación de los valores obtenidos: COMPARATIVA DEL GASTO DE AGUA. - Osmosis Inversa: Con el tratamiento realizado se utiliza la totalidad del agua rechazada por el equipo de osmosis inversa para alimentar a los fluxómetros y para el riego de las zonas ajardinadas. Con este tratamiento somos capaces de aprovechar toda el agua que pasa por el contador. - Descalcificación: Sí utilizamos el sistema de descalcificación producimos un vertido 3 m3 /día. Este volumen de agua no se puede aprovechar debido al alto contenido salino, que deterioraría nuestras conducciones COMPARATIVA DE LA CALIDAD DEL AGUA VERTIDA: - Osmosis Inversa: Los compuestos químicos que aditivamos son biodegradables y en baja cantidad. El rechazo del equipo de osmosis tiene una conductividad calculada de μs/cm. <> mg. /l. - Descalcificación: Con este tratamiento se produce un vertido diario de 3 m 3 con una concentración de cloruro sódico (salmuera) de mg /l, que incrementa los valores de la conductividad eléctrica por encima de los valores máximos de contaminación, estando incluso penalizados por la entidad de control de vertidos al alcantarillado COMPARATIVA DEL CONSUMO ENERGÉTICO: 5

6 - Osmosis Inversa: 2,2 Kwh. - Descalcificación: 0,1 Kwh. En este caso la comparativa es desfavorable a la propuesta realizada (osmosis inversa). Estos datos todavía podrían haber sido más significativos a favor del tratamiento de membranas, si se hubiese instalado un sistema de nanofiltración, ya que sus requerimientos energéticos son menores al trabajar a menor presión y el agua resultante es más equilibrada al tener un menor porcentaje de rechazo. Por ello, nosotros recomendamos los tratamientos de nanofiltración para mejorar la calidad de las aguas de red VENTAJAS ADICIONALES DE LA TECNOLOGÍA DE MEMBRANAS VENTAJAS AMBIENTALES No condiciona su reutilización, ya que en su tratamiento se minimiza la adición de productos químicos (productos biodegradables), al ser un proceso físico El agua del rechazo (concentrado) se puede utilizar en usos que requieran un agua de menor calidad: riego, inodoros, baldeo, etc, con lo que disminuimos el consumo de agua VENTAJAS SANITARIAS No aumentamos los niveles de sodio en el agua de consumo Cumplimos el R. D. 865/2.003 sobre legionelosis, con respecto a su artículo 7, en relación a la instalación de sistema de filtración del agua a la entrada de la instalación El agua producto es en teoría aséptica, (libre de virus, bacterias y nutrientes (solidos solubles) para estos microorganismos), por lo que supone una barrera importantísima para la entrada de contaminaciones bacteriológicas en nuestras instalaciones, con el consiguiente ahorro en tratamientos de choque ESTIMACIONES DE SALMUERA VERTIDA EN LAS E.D.A.R. DE LA REGIÓN DE MURCIA. Ampliando los cálculos realizados en los apartados anteriores podríamos estimar las cantidades de sal común que se vierten al alcantarillado en la Región de Murcia. 6

7 Para realizar esta estimación, partimos, por un lado, de los datos de agua depurada en la Región de Murcia el año 2.005: AGUA DEPURADA: 105 Hm3. AGUA DE USO DOMÉSTICO: 90,3 Hm3. AGUA DE USO INDUSTRIAL: 14,7 Hm3. Y, por otro lado, como no conocemos ninguna estadística de instalaciones de descalcificación en la Región de Murcia, realizamos un supuesto cuantificando su implantación en: AGUA DE USO DOMÉSTICO se descalcifica un 20 %. AGUA DE USO INDUSTRIAL se descalcifica un 80 %. Con los datos anteriores y el supuesto considerado obtendríamos los siguientes valores de consumo de sal y gasto de agua, para el uso doméstico : AGUA DE USO DOMÉSTICO: 90,3 Hm3. Considerando un 20 % descalcificada. Volumen de resina = Lts. Consumo sal (Cloruro sódico) diario = Kg. Gasto de agua en regenerar diariamente = m3. Mientras que para el agua de uso industrial, los valores obtenidos son los siguientes: AGUA DE USO INDUSTRIAL: 14,7 Hm3. Considerando un 80 % descalcificada. Volumen de resina = Lts. Gasto sal (Cloruro sódico) diario = Kg. Gasto de agua en regenerar diariamente = m3. Recapitulando las cifras anteriores podríamos afirmar que se vierten unas 78 Toneladas de sal al alcantarillado en la Región de Murcia, con un gasto de agua para realizar este vertido de m3 diarios. Este gasto de agua sería suficiente para abastecer a una población de habitantes, considerando un consumo de 200 l. /hab. /día CONSECUENCIAS DE LA SALMUERA VERTIDA A LAS E.D.A.R. Las repercusiones de esta contaminación del agua las podríamos enumerar: 7

8 - Dificultad en los tratamientos biológicos: La sal común es un conservante de la materia orgánica, por lo que su degradación se ve influenciada. - Posible inhabilitación del agua para su reutilización en agricultura, ya que dependiendo de la concentración de estos iones y del cultivo regado, los iones aportados (cloruros y sodio) son fitotóxicos. 4.- CONCLUSIONES. Como conclusiones, apuntamos las siguientes: - es muy importante una planificación global del uso del agua, para realizar un aprovechamiento integral, como apuntan diversos trabajos (Urkiaga, A. et al., 2.004). - existen nuevas tecnologías que nos garantizan la calidad requerida en el agua sin contaminar su vertido: - nanofiltración: eliminación de la dureza del agua de red. - osmosis inversa: alimentación a calderas y circuitos de refrigeración. - doble paso por osmosis: diálisis. - estas nuevas tecnologías no generan un vertido inutilizable, si no que puede planificarse su uso. - los vertidos de sal al alcantarillado pueden influir en los rendimientos de las residuales. Estos deberían ser objeto de un estudio más amplio para cuantificar su efecto. Cuanto menos contaminemos el agua menores serán los tratamientos posteriores de regeneración: no es más limpio quien más limpia, sino quien menos ensucia. Los autores quieren transmitir su preocupación sobre sí los tratamientos que actualmente se realizan al agua que consumimos contribuyen a la sostenibilidad de los recursos hídricos y a su reutilización. 5.-AGRADECIMIENTOS. Los autores quieren mostrar su agradecimiento a la dirección del Hospital Mesa del Castillo, por su colaboración en la realización del presente trabajo. 8

9 6.- BIBLIOGRAFÍA. - Lahora, A., Situación actual de los vertidos al alcantarillado de aguas residuales industriales en la Región de Murcia. Jornadas sobre Tratamiento de Aguas Residuales Industriales conectadas a Redes Públicas de Alcantarillado. - LIBRO BLANCO DEL AGUA DULCE, Traducido por PERMO, S.A. - López, E. et al., Últimas tendencias en el tratamiento de aguas residuales industriales. Proyecto SEDEBISA. V CONGRESO NACIONAL AEDyR. - Ramos Mompó, C., PONENCIA El riego con aguas residuales. JORNADA APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEPURADA EN LA COMUNIDAD VALENCIANA. Ed.: GENERALITAT VALENCIANA. ENTITAT PÚBLICA DE SANEJAMENT D AIGÜES. - REAL DECRETO 140/2003, de 7 de febrero, por el que se establecen criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano. - REAL DECRETO 865/2003, de 4 de julio, por el que se establecen criterios higiénico-sanitarios para la prevención y control de la legionelosis. - Urkiaga, A. et al., PROYECTO AQUAREC ( Integrate concepts for reuse of upgraded wastewater ). Importancia de los estudios de viabilidad en la implementación de un proyecto de reutilización de aguas. V CONGRESO NACIONAL AEDyR. - Sánchez, J. I. (2.001). El agua: calidad, características y tratamiento de aporte a la instalación. CURSO TEORICO-PRÁCTICO SOBRE TRATAMIENTO DE INSTALACIONES DE RIESGO PARA PREVENCIÓN DE LEGIONELOSIS. Consejería de Sanidad y Consumo. Dirección General de Salud Pública. 9