Tema C: Agua y Ciudad

Transcripción

1 Tecnologías de regeneración a aplicar en función de los usos establecidos en el Real Decreto 1620/2007 sobre reutilización de aguas depuradas y sus costes asociados Enrique Ortega de Miguel Director de programa Área de Tecnología del Agua. CEDEX enrique.orteg@cedex.es Raquel Iglesias Esteban Técnico Superior Área de Tecnología del Agua. CEDEX raquel.iglesias@cedex.es 1 Introducción Para la reutilización del agua residual depurada es necesario, en la mayoría de los casos, someterla a un tratamiento adicional que permita adecuar su calidad al uso a que se destine. El tratamiento adicional se realiza en una estación regeneradora de aguas que incluye el proceso o procesos necesarios para conseguir la citada adecuación. El agua así tratada se denomina agua regenerada y el conjunto formado por la estación regeneradora de aguas y las infraestructuras de almacenamiento y distribución hasta el lugar de uso, se denomina sistema de reutilización. El Real Decreto 1620/2007, de 7 diciembre, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas, define con claridad los criterios de calidad de las aguas regeneradas según el uso a que se destinen, estableciendo 14 calidades diferentes, agrupados en 5 grandes tipos de uso: urbanos, riego agrícola, industriales, recreativos y ambientales (ver Tabla 1). Para cada calidad se establecen los valores mínimas aceptables respecto a los siguientes parámetros: Huevos de nematodos intestinales, Escherichia coli, Sólidos en suspensión y Turbidez. Además se han incluido como parámetros adicionales: a) Legionella spp en el uso de refrigeración industrial o en aquellos casos en que se prevea riesgo de aerosoles, en consonancia con el Real Decreto 865/2003; b) Taenia saginata y Taenia solium, en el caso de riego de pastos para consumo de animales productores de leche o carne; c) Fósforo total en los usos ambientales y recreativos (estanques, láminas de agua y caudales circulantes); d) Nitrógeno total en el caso de recarga de acuíferos. La selección del tratamiento de regeneración adecuado para conseguir la calidad exigida en cada caso, constituye uno de los aspectos más importantes en la planificación de un sistema de reutilización. Debido a la gran variedad de tratamientos existentes y su variabilidad en cuanto a rendimientos, fiabilidad y costes, se hace necesario contrastar las diferentes experiencias llevadas a cabo en España con el objeto de identificar los tratamientos eficaces, fiables y rentables económicamente. A tal fin el Ministerio de Medio Ambiente, Medio Rural y Marítimo (MMARM), encomendó al CEDEX, en el marco de los trabajos de preparación del Plan Nacional de Reutilización, la realización de un Estudio sobre Tecnologías de Regeneración cuyos objetivos son: Conocer la eficacia real de los distintos tratamientos respecto a los criterios de calidad para la reutilización de las aguas regeneradas según los usos establecidos en el Real Decreto 1620/2007. Establecer criterios de selección respecto a las distintas tecnologías de regeneración. Se tendrán en cuenta, al menos, tres factores: a) la eficacia de las tecnologías que compiten en el mercado o dicho de otra forma, la calidad del agua garantizada por cada una de ellas; b) la fiabilidad de las distintas tecnologías (respuesta antes las variaciones de caudal y carga, garantía de continuidad de servicio, problemas de funcionamiento y robustez); y c) sus costes, tanto de implantación, como de explotación y mantenimiento. Obtener los costes de implantación y explotación de las tecnologías más utilizadas. La disparidad de costes para una misma línea de tratamiento, según la fuente de información obtenida, obliga a establecer una

2 metodología adecuada para homogenizar los conceptos que se deben incluir tanto respecto a los costes de implantación como a los de explotación. Establecer para cada tipo de uso de los establecidos en el R.D. 1620/2007 o para cada conjunto de usos con criterios de calidad similares, el tratamiento o tratamientos de regeneración mas adecuados. Tabla 1 Criterios de calidad para la reutilización de efluentes depurados. Valores máximos admisibles (Real Decreto 1620/2007, diciembre 2007 Usos del Agua residual Regenerada 1.- USOS URBANOS CALIDAD 1.1 Residenciales: a) Riego de jardines domésticos. b) Descarga de aparatos sanitarios CALIDAD 1.2 Servicios urbanos: a) Riego de zonas verdes urbanas (parques, campos deportivos, etc). b) Baldeo de calles. c) Sistemas contra incendios. d) Lavado industrial de vehículos Valores Máximos Admisibles Huevos de Escherichia Sólidos en nematodos Coli suspensión intestinales UFC/100 mg/l ml Turbi dez NTU 1 huevo /10 L huevo / 10 L 200 <20 < 10 Otros Criterios Legionella spp. 100 UFC/L (cuando se prevea riesgo de aerosoles) Otros contaminantes 2.- USOS AGRÍCOLAS CALIDAD 2.1 a) Riego de cultivos para alimentación humana en fresco, con sistema de aplicación del agua que permita el contacto directo del agua regenerada con las partes comestibles 1 huevo /10 L Legionella spp UFC/L (cuando se prevea riesgo de aerosoles) Presencia/ausencia de patógenos CALIDAD 2.2 a) Riego de productos para consumo humano con sistema de aplicación de agua que no evita el contacto directo del agua regenerada con las partes comestibles, pero el consumo no es en fresco sino con un tratamiento industrial posterior b) Riego de pastos para consumo de animales productores de leche o carne. c) Acuicultura 1 huevos /10 L No se fija 0tros contaminantes Taenia saginata y Taenia solium 1 huevo / L (en riego de pastos para consumo de animales productores de carne) Presencia/ausencia de patógenos 0tros contaminantes

3 CALIDAD 2.3 a) Riego localizado de cultivos leñosos que impida el contacto del agua regenerada con los frutos consumidos en la alimentación humana. b) Riego de cultivos de flores ornamentales, viveros, invernaderos sin contacto directo del agua regenerada con las producciones c) Riego de cultivos industriales, viveros, forrajes ensilados, cereales y semillas oleaginosas. 1 huevo /10 L No se fija Legionella spp. 100 UFC/L 0tros contaminantes 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 < Legionella spp. 100 UFC/L 0tros contaminantes Usos del Agua residual Regenerada CALIDAD 3.1 c) Aguas de proceso y limpieza para uso en la industria alimentaria. CALIDAD 3.2 a) Torres de refrigeración y condensadores evaporativos Valores Máximos Admisibles Huevos de nematodos intestinales 1 huevo /10 L Escherichi a Coli UFC/100 ml Sólidos en suspensión mg/l Turbidez NTU < Ausencia Ausencia 5 1 Otros Criterios Legionella spp. 100 UFC/L Presencia/ausencia de patógenos 0tros contaminantes Legionella spp. Ausencia UFC/L Uso exclusivamente industrial lejos de zonas urbanas Parra su autorización requerirá la aprobación por la autoridad sanitaria del programa de control contemplado en el RD 865/2003

4 4.- USOS RECREATIVOS CALIDAD 4.1 a) Riego de campos de golf 1 huevo /10 L 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 (cuando se prevea riesgo de aerosoles) CALIDAD 4.2. a) Estanques, masas de agua y caudales circulantes ornamentales, en los que está impedido el acceso del público al agua 5.- USOS AMBIENTALES No se fija No se fija 0tros contaminantes Fósforo total : 2 mg P/L (en agua estancada) 0tros contaminantes CALIDAD 5.1. a) Recarga de acuíferos por percolación localizada a través del terreno No se fija Límite < 35 No se fija NitrógenoTotal: 10 mg N/L NO3:: 25 mg NO3/L CALIDAD 5.2. a) Recarga de acuíferos por inyección directa 1 huevo /10 L Art. 257 a 259 del RD 849/1986 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 No se fija 0tros contaminantes CALIDAD 5.4. a) Otros usos ambientales (mantenimiento de humedales, caudales mínimos y similares) La calidad mínima requerida se estudiará caso por caso NOTA : Se deberá limitar la entrada al medio ambiente de otros contaminantes contenidos en la autorización de vertido de las aguas residuales (Ver el Anexo II del R.D. 849/1986, de 11 de abril). En el caso de que se trate de sustancias peligrosas (Ver Anexo IV del R.D. 849/1986, de 11 de abril, modificado por el R.D. 606/2003 de 23 de mayo) deberá asegurarse el respeto a las Normas de Calidad Ambiental (Ver el artículo del R.D. 849/1986, de 11 de abril, modificado por el R.D. 606/2003 de 23 de mayo). 2 Metodología y desarrollo de los trabajos Para conseguir los anteriores objetivos, se estableció la siguiente metodología de trabajo: La selección de las ERAs a estudiar se realizó utilizando la información suministrada por la Base de Datos de Reutilización MMA-CEDEX (2006), recopilándose información bibliográfica de cada una de ellas. Se seleccionaron 59 ERAs distribuidas en siete Comunidades Autónomas (Andalucía, Baleares, Canarias, Cataluña, Madrid, Murcia y Valencia).

5 Se analizó el tipo de información necesaria para realizar el estudio, elaborándose una ficha específica para cada tecnología, que debería ser rellenada por la entidad que gestionara la ERA correspondiente. Esta ficha recoge información sobre: datos generales de la instalación, datos de diseño de cada tecnología, caudales regenerados, datos operacionales, consumos energéticos y de productos químicos, análisis físico-químicos y bacteriológicos (RD 1620/2007) del influente y del agua regenerada y costes de implantación y explotación. Para la recogida de datos y evaluación posterior de de las tecnologías, se contó con la colaboración de las principales entidades gestoras y operadoras de ERAs, que se encargaron de rellenar las fichas correspondientes. El grado de cumplimiento de los compromisos adquiridos fue alto ya que se recibió información de 50 ERAs que representan el 85% de las seleccionadas. En esta fase de recogida de datos colaboraron las siguientes entidades: ACOSOL, Agencia Catalana del Agua, Ayuntamiento de Madrid, BALTEN, Consejo Insular de Aguas de Gran Canaria, Consorcio de la Costa Brava, Área Metropolitana de Barcelona, Empresa Municipal de Aguas de Málaga, Empresa Municipal de Aguas de Palma de Mallorca, ESAMUR y EPSAR. De los datos recogidos se realizaron dos tipos de análisis: uno, por tecnologías de regeneración para valorar su eficacia y fiabilidad, y otro, por tipos de línea de tratamiento para valorar el cumplimiento del R.D. 1620/2007, así como los costes asociados tanto de implantación como de explotación. Los rendimientos individuales de cada tecnología han sido difícil de evaluar al disponerse de muy pocos análisis a la salida y entrada de las mismas, ya que la mayoría de los datos recibidos se referían a la entrada y salida de la línea global de tratamiento. Otro tanto ha ocurrido con los costes asociados, que sólo han podido calcularse para las distintas líneas de tratamiento. Una vez redactado un primer documento de conclusiones, se celebró, en diciembre de 2008, un encuentro con las entidades gestoras y operadoras que habían colaborado en el estudio, para poner en común las diferentes experiencias vividas en cuanto a la eficacia y fiabilidad de los diferentes tratamientos de regeneración, así como para conocer su opinión respecto al citado documento de conclusiones. En este encuentro participaron también representantes de la Dirección General del Agua del MMARM, de la AEAS, del ATTA y del CEDEX. Los resultados de este estudio ha servido de base para los trabajos llevados a cabo por el Grupo Técnico sobre Tecnologías y sus costes asociados, creado en noviembre de 2008, en el seno de la Comisión Coordinadora del Plan Nacional de Reutilización. En esta ponencia trataremos de recoger las conclusiones del citado Grupo técnico, en las que se establecen a) observaciones sobre el comportamiento de los distintos tratamientos de regeneración estudiados, b) los tratamientos recomendables para los distintos tipos de calidad del agua regenerada establecidos en el Real Decreto 1620/2007 en función de los usos, y c) los costes de implantación y explotación asociados a dichos tratamientos. 3 Sobre la eficacia, fiabilidad y funcionamiento de los distintos tratamientos de regeneración En los últimos 15 años se ha observado un importante desarrollo en algunas de las tecnologías de regeneración, que han mejorado sensiblemente tanto en el grado de fiabilidad de los tratamientos, como en la calidad de sus efluentes. Por un lado han aparecido nuevas tecnologías, especialmente en el campo de las membranas y en los sistemas avanzados de filtración, por otro, tecnologías experimentadas en otros campos como la desalación y la desinfección, se han desarrollado para adecuarse eficientemente al ámbito de la reutilización. Por lo tanto se puede asegurar que en el momento actual existe un desarrollo tecnológico suficiente como para garantizar un agua regenerada con la calidad requerida para cada tipo de uso. Hay que señalar que el desarrollo de estas nuevas tecnologías se ha basado en muchas ocasiones, más de las deseadas, en su experimentación en plantas a escala real, sin que existiera experiencia previa suficiente, lo que ha supuesto un devenir de fracasos y experiencias positivas que han perjudicado la credibilidad de algunas tecnologías. A la hora de seleccionar un tratamiento de regeneración hay que tener en cuenta los siguientes aspectos: Que su objetivo fundamental es obtener una calidad sanitaria adecuada en el agua regenerada, por lo que la desinfección constituye la operación fundamental y las operaciones previas son en definitiva, pretratamiento para garantizar la eficacia de ésta. Que la fiabilidad de la tecnología es un factor fundamental para el control de la misma, por lo que dada la relativa inestabilidad de la calidad en el agua depurada, es aconsejable la existencia de varias etapas

6 sucesivas en la línea de tratamiento de regeneración, de forma, que cada una de ellas, actúe de barrera frente a la siguiente, minimizando los efectos de la variabilidad en las características del influente. La sostenibilidad económica del sistema de regeneración constituye otro factor esencial y por tanto los costes de implantación y sobre todo los de explotación y mantenimiento hay que tenerlos muy presentes. Con el fin de analizar su eficacia, fiabilidad y costes, y sus problemas de funcionamiento y explotación, se han seleccionado los siguientes tratamientos, por ser los más implantados en la actualidad: a) Tratamientos físico-químicos b) Tratamientos de filtración a través de soportes convencionales (arena, anillas y tamices) c) Tratamientos de filtración a través de membranas (micro filtración y ultrafiltración) d) Tratamientos de desinfección (rayos ultravioleta e hipoclorito sódico) e) Tratamientos de desalación (ósmosis inversa y electrodiálisis reversible) f) Biorreactores de membranas 3.1 Aspectos previos Conviene resaltar la importancia que tiene el buen funcionamiento de la EDAR, en la eficacia y rendimiento de los tratamientos de regeneración. El deterioro de la calidad del efluente depurado y su variabilidad constituye la principal causa del mal funcionamiento de este tipo de tratamientos. Se considera necesario que para instalar una estación regeneradora de aguas (ERA) debe asegurarse un influente secundario que cumpla como mínimo y de forma regular la calidad establecida en la Directiva 91/271/CEE, aconsejando establecer criterios de conformidad en percentil 90 y no en porcentajes, para evitar grandes puntas en parámetros como sólidos en suspensión. Para trabajar a caudal constante y laminar las variaciones de calidad del efluente depurado, se recomienda la instalación de un tanque de almacenamiento y homogenización a la entrada de la ERA. Esta medida ayuda al mejor funcionamiento de los tratamientos y permite dimensionar estaciones más pequeñas al no tener que hacerlo para caudal punta. En el caso de los tanques abiertos existe un inconveniente, la formación de algas. En este sentido se puede optar por la instalación de un dispositivo de ultrasonidos o bien utilizar lonas correderas u otro sistema de cerramiento móvil. También se puede optar por tanques cerrados aunque en este caso no hay que perder de vista los inconvenientes a la hora de realizar las limpiezas del tanque que son más dificultosas. Además es preciso tener en cuenta que durante las limpiezas, que pueden durar varios días, la ERA tendría que tratar unos caudales punta para los que no está preparada, por ello, sería bueno que el tanque tuviera un tabique central que lo divida en 2 cámaras, de forma que mientras una cámara se limpia la otra sigue laminando el caudal. 3.2 Tratamientos físico-químicos La línea de tratamiento más extendida en España es la compuesta por un físico-químico con decantación lamelar más una filtración con arena, seguida de una desinfección por rayos ultravioletas y un dispositivo para añadir cloro. Existen variantes de la misma sustituyendo la filtración con arena por filtros de lavado continuo (lecho pulsante o puente móvil) o por filtros de anillas o tamiz. Una variante del tratamiento físico-químico convencional es la utilización de micro arena como agente que ayuda a la floculación y la decantación, con el fin de conseguir velocidades ascensionales mucho mas altas. Este sistema permite una reducción del espacio utilizado en la ERA para un mismo caudal y una barrera eficaz de puntas en SS del influente. Un posible inconveniente de este tratamiento es el control preciso que hay que realizar en la dosificación de coagulante y floculante ya que afecta directamente a la formación del flóculo, con pérdidas de arena por flotación, y en el ensuciamiento y abrasión de tratamientos posteriores, normalmente filtración por tamices rotativos. Estos casos se suelen dar por sobre dosificación de químicos o por mala elección de los mismos. Los tratamientos físico-químicos con decantación lamelar son eficaces ante variaciones de caudal y carga del influente, seguros, robustos y bien conocidos, no apreciándose diferencias en cuanto a su eficacia en la eliminación de SS entre los sistemas convencionales y los que incluyen arena como lastre cuando se trata de efluentes secundarios. Estos últimos se adaptan peor a las paradas y arranques del sistema teniendo como consecuencia pérdidas de arena, además de ser más sensibles a una incorrecta dosificación de reactivos. Un tratamiento físico-químico con decantación lamelar más filtración con arena, seguida de desinfección por rayos ultravioletas, puede alcanzar un efluente regenerado con calidad E. coli < 100 UFC/100ml, SS < 20 mg/l, turbidez < 10 de NTU y huevos de nematodo < 1/10L, lo que permite su utilización para todos los usos

7 establecidos en el R.D. 1620/2007, a excepción de los usos residenciales (calidad 1.1), torres de evaporación y condensadores evaporativos (calidad 3.2) y recarga de acuíferos por inyección directa (calidad 5.2). Se está consiguiendo de una manera regular la ausencia de E. coli en el efluente regenerado con esta línea, si se dispone de un agua depurada de buena calidad y complementando la desinfección de radiación ultravioleta con hipoclorito sódico o dióxido de cloro en el efluente. En opinión de los operadores, la dificultad de cumplir con las calidades 1.1, 3.2 y 5.2 del R.D. no está en los E. coli sino en la turbidez de 1-2 NTU. Para conseguir dicha ausencia en E. coli de forma continuada y la turbidez establecida en el RD, parece inevitable la utilización de tratamientos mediante membranas. En los sistemas con físico-químico en línea dónde el filtro es el elemento que retira los sólidos formados, se están viendo problemas de operación debido al rápido ensuciamiento de los mismos por lo que se recomienda en los casos de nueva implantación, físico-químicos con decantación. Esta inclusión se considera imprescindible en el caso de que la filtración se realice mediante tamices. 3.3 Tratamientos de filtración a través de soportes convencionales (arena, anillas y tamices) como pretratamiento a la desinfección La filtración tiene como objetivo conseguir una reducción suficiente de los sólidos en suspensión y del tamaño de las partículas en el agua tratada para conseguir una desinfección óptima y eliminar los huevos de nematodos, en el caso de que existan. Los rendimientos son diferentes según el tipo de filtro y el tamaño de las partículas presentes en el influente. Filtros de arena convencionales El sistema de filtración de mayor implantación es el filtro de arena (a presión o gravedad) como pretratamiento a una desinfección con rayos UV y/o hipoclorito. Este tratamiento podría conseguir en el caso de buenos efluentes secundarios calidades de E. coli de < 100 UFC/100 ml, pero en general se emplean para conseguir calidades de E. coli <1.000 UFC/100 ml. Respecto a los huevos de nematodos, la experiencia indica que tras una línea compuesta de físico-químico con decantación más filtros de arena, respetando los parámetros normales de funcionamiento de la EDAR, no se han encontrado huevos de nematodos y además, el tamaño partícula no es superior a 25 micras, por lo que en principio pueden cumplir con las calidades 2.2, 2.3, 3.1, 4.2, 5.1 y 5.3, establecidas en el RD 1620/2007. Se considera importante para cualquier tipo de filtro cara a su rendimiento en parámetros como la turbidez, el tamaño de la misma, su coeficiente de uniformidad y su disposición, altura del manto y nivelado. Se han encontrado lechos de arena con diámetros efectivos de 1,5 mm y otros de 1,0 mm, con grandes diferencias en sus prestaciones. A este respecto, se considera necesario que la arena no sobrepase el milímetro de diámetro y que sea lo más redondeada posible. También es necesario diseñar adecuadamente el sistema de limpieza para garantizar una distribución homogénea del aire en todo el filtro y así evitar pérdidas de arena, la creación de caminos preferenciales y la utilización parcial del filtro. Filtros de arena de lavado en continuo Dentro de los sistemas de filtración de lavado en continuo, como los de lecho pulsante y puente móvil, se pueden conseguir calidades en el efluente regenerado similares a la línea de tratamiento físico-químico con decantación lamelar y filtración convencional sobre arena en los casos en que el efluente de la estación depuradora sea de buena calidad (SS < 20 ppm). Los sistemas con recirculación de arenas y lavado en continuo, sus resultados no dependen tanto de las características del efluente depurado, lo que supone una ventaja adicional a los anteriormente mencionados. Además resultan fáciles de operar, obteniendo efluentes de muy buena calidad. Los rendimientos de eliminación de turbidez se encuentran en el entorno del 70-80%, pudiendo conseguir con una turbidez de entrada de 10 NTU, valores de 2-3 NTU de salida. Se ha observado en algunas instalaciones pérdidas de arena superiores a las indicadas por los fabricantes.

8 Los tres sistemas de filtración de lavado en continuo, con una desinfección posterior, permiten utilizar el agua regenerada para todos los usos establecidos en el R.D. 1620/2007, a excepción de los usos con calidades 1.1, 3.2 y 5.2 siempre que se cuente con un efluente depurado de buena calidad. Filtros de anillas Los filtros de anillas tienen poca aceptación en el ámbito de la regeneración de efluentes depurados. Los rendimientos de eliminación de SS son bajos y no eliminan las partículas menores de 10 µm. Tampoco reducen apreciablemente ni el color ni la transmitancia. Según los explotadores tienden a formar caminos preferenciales debido al sistema de limpieza que llevan. Filtros tamiz En el caso de los filtros tamiz rotativos se han detectado problemas en la regularidad del tamaño de partícula en el efluente filtrado encontrando en ocasiones partículas mayores a 10 µm. Pierden capacidad de filtración por ensuciamiento del tamiz en el momento que entra una concentración de sólidos superior a la definida en proyecto o se dosifica una cantidad de coagulante por encima de 8-10 ppm. Su funcionamiento correcto se garantiza con un tratamiento físico-químico previo con decantación ya que en línea el tamiz se ensucia con facilidad. No obstante, estos filtros tienen a su favor su fácil mantenimiento, un gasto energético mínimo y una fácil instalación debido a su compacidad. Tras muchas analíticas se ha comprobado que estadísticamente, tras un tratamiento con filtros de arena, con granulometría inferior a 1 mm de talla efectiva, así como los filtros de anillas y de tamiz, con pasos inferiores o iguales a 10 µm, cumplen con las exigencias requeridas en el R.D. respecto a huevos de nematodos (< 1/10 l). La mayoría de los sistemas de filtración son de manejo y mantenimiento sencillo. Los sistemas de lavado son en general automáticos por lo que no necesitan una importante atención por parte del personal. Algunos fabricantes suministran el software cerrado, no permitiendo que el operador introduzca modificaciones en la programación, lo que a veces impide una correcta explotación del sistema. Una vez vistos todos los procesos de filtración, parece conveniente comenzar a realizar algunos estudios comparativos sobre la repercusión que tiene los diferentes sistemas de filtración sobre la desinfección posterior. En caso de sistemas con radiación ultravioletas, parámetros como el tamaño de partícula o la transmitancia a la salida del filtro son cruciales, por lo que determinar qué tipología de filtro se adapta mejor a estas exigencias sería recomendable. 3.4 Tratamientos de filtración a través de membranas La utilización de membranas como tratamiento de regeneración debe, en nuestra opinión, ser objeto de un estudio cuidadoso, si es posible con ensayo en planta piloto durante más de 6 meses, dada la sensibilidad de las membranas a la calidad del agua a tratar. Se aprecia que las prestaciones de las membranas de ultrafiltración (UF) y en particular las que funcionan a depresión, son superiores a las de microfiltración (MF), para costes de explotación similares, por lo que la tendencia actual es de un predominio de las primeras sobre las segundas. Una diferencia sustancial se encuentra en la eliminación de patógenos. Mientras la UF consigue ausencia total de E. coli en su efluente, la MF reduce los E. coli en 3-4 ulog, necesitando una dosificación en continuo de hipoclorito sódico para su reducción total. En ambos casos la calidad del agua de alimentación influye mucho en la eficiencia, sensible a variaciones bruscas de SS y turbidez. Su eficiencia disminuye de forma importante cuando el influente presenta sólidos en suspensión superior a 25 mg/l o una turbidez mayor de 15 NTU. Por ello es aconsejable la instalación de una etapa de protección previa a la UF o a la MF mediante un filtro de arena convencional o con limpieza en continuo. Para mantener el flujo (l/m/s) a través de las membranas, y con ello la eficiencia de las mismas, se recomienda que, en caso de caudales variables, se incluya un depósito de laminación de caudales para evitar las puntas.

9 La ultrafiltración permite obtener un efluente regenerado susceptible de ser utilizado en todos los usos establecidos en el Real Decreto 1620/2007, a excepción de los que necesiten una eliminación de nitrógeno o fósforo. Estos usos son: a) los estanques, masas de agua y caudales circulantes (PT < 2 mg P/l); b) la recarga de acuíferos bien por percolación localizada a través del terreno, bien por inyección directa (en ambos casos NT < 10 mg N/l y NO3 < 25 mg NO3/l). La eliminación de nutrientes debería realizarse previamente en la EDAR o posteriormente mediante un proceso de ósmosis inversa. La rotura de membranas es un riesgo que debe controlarse, por lo que se recomienda disponer de un test de integridad que detecte dichas roturas. A título experimental se está estudiando la posibilidad de utilizar la transmitancia como detector de las citadas roturas, al ser éste un parámetro que describe muy bien variaciones muy pequeñas en la calidad del agua y un parámetro fundamental para la eficiencia de la desinfección por ultravioleta posterior. La mayoría de los fabricantes de sistemas de filtración mediante membranas suministran el software cerrado, no permitiendo, al igual que hemos señalado en algunas marcas de filtros, que el operador introduzca modificaciones en la programación, lo que impide una correcta explotación del sistema. 3.5 Tratamiento de desinfección La tecnología más extendida en la actualidad es la de rayos ultravioleta (UV) combinándola con una posterior dosificación de hipoclorito sódico para reforzar y mantener de cloro residual en la red. Existe un amplio consenso entre los operadores del uso combinado de rayos UV y el cloro ya que se consigue un mejor control de la desinfección. Por un lado se amplia el espectro microbiológico ya que el cloro es buen virucida pero poco eficaz con protozoos como cryptosporidium o giardia. El problema más común en este tipo de tratamientos con radiación ultravioleta es su deficiente diseño, especialmente al adoptar valores equivocados respecto a la transmitancia del agua a tratar. Normalmente se diseña para transmitancias superiores a 55% cuando existe variabilidad en el influente y en realidad contamos con transmitancias inferiores al 50%. Por tanto, se plantean como solución a este problema introducir las siguientes indicaciones en los pliegos de condiciones de los concursos: Establecer cara al diseño de los equipos de rayos UV, una transmitancia no superior al 50%, salvo que por la circunstancia que sea se conozca el valor real. Exigir un cumplimiento en E. coli del percentil 90. Limpieza automática de las lámparas. Que consiga eliminar 5 ulog de E. coli con parámetros en el agua de entrada de < 15 mg/l SS. Realizar bioensayos para determinar la dosis real. Convendría instalar medidores de transmitancia en las instalaciones, o en su caso sistemas que midan este parámetro de forma indirecta. En la actualidad se están utilizando como indicadores de la eficacia del sistema de radiación UV, durante su funcionamiento, los medidores de intensidad de las lámparas para detectar el ensuciamiento y/o envejecimiento de las lámparas y las esporas de clostridium para ver si la desinfección va perdiendo rendimiento. En ERAs pequeñas la dosificación de radiación es fija no pudiendo adaptarse a la variabilidad de la transmitancia del caudal a tratar. Los explotadores comentan el poco conocimiento que tienen de los sistemas de control interno y que la manera de saber el buen funcionamiento es a través de analíticas que le confirman la ausencia de E. coli. Existe un sentimiento generalizado entre gestores y operadores de la necesidad de elaborar un Pliego de Condiciones que defina claramente los requisitos necesarios que debe recoger un sistema de desinfección por radiación ultravioleta.

10 3.6 Tratamientos de desalación La Osmosis Inversa (OI) y la Electrodiálisis Reversible (EDR), por su propia naturaleza, obtienen resultados diferentes y sus problemas de funcionamiento son por tanto distintos. La EDR por su propia naturaleza no reduce SS y Turbidez, ni elimina patógenos. Su ventaja es su robustez. Un factor que influye de forma apreciable en su explotación es la reposición de filtros de cartucho de protección del proceso. Problemas en la operación de la etapa de pretratamiento o una mala calidad del agua influente (SS > 10 NTU) pueden elevar el número de limpiezas y acortar el tiempo de reposición de los cartuchos de tal forma que el funcionamiento de la EDR sea ineficiente. Altos contenidos de fosfatos imposibilitan el funcionamiento de esta tecnología. En cuanto al hierro y al aluminio, los niveles permitidos en el agua a desalar son: Fe < 0,3 mg/l. Al < 0,1 mg/l. Para evitar los niveles altos de turbidez y DSI, es necesario incluir un tratamiento previo, siendo los más comunes: a) los filtros de arena convencionales, b) el tratamiento físico-químico con decantación lamelar y filtros de arena. c) la ultrafiltración y d) filtros con recirculación de arena y lavado en continuo. La línea de tratamiento con mayor predicamento en la actualidad en las Islas Canarias es la compuesta por: Filtración en continuo en doble etapa + filtros de cartucho autolimpiantes de 10 micras + EDR + desinfección con hipoclorito. El pretratamiento seleccionado debe evitar el paso de partículas superiores a 20 micras y asegurar que su funcionamiento sea en continuo, por lo que se recomienda sistemas de protección que permitan limpiezas en continuo y no sean inmediatamente recambiables como es el caso de los cartuchos ya que suponen una carga en el coste de explotación nada despreciable. Un problema que dificulta y encarece la operación de la EDR es la necesidad de realizar limpiezas manuales. En la actualidad se están experimentando nuevas membranas más resistentes que puedan adaptarse a ph altos. La Osmosis inversa permite la separación de los microcontaminantes orgánicos e inorgánicos presentes en el agua, junto con los iones disueltos, además de la eliminación total de E. coli y virus. Su empleo permite la reutilización de su efluente para todos los usos recogidos en el R.D. 1620/2007. El principal problema detectado es la tendencia al ensuciamiento biológico de las membranas debido a la materia orgánica disuelta, que hace disminuir la eficacia del tratamiento, en ocasiones drásticamente. Este problema se ha producido incluso existiendo un tratamiento previo de ultrafiltración. Como en el caso de la EDR, altos contenidos en fosfatos imposibilitan en la práctica el funcionamiento de esta tecnología. Otros problemas que pueden reducir la eficacia de la OI están originados por la presencia de hierro y aluminio. La existencia de experiencias negativas con esta tecnología ha retraído su aplicación en algunas zonas donde la desalación es necesaria. La OI necesita siempre un tratamiento previo, siendo el más utilizado la ultrafiltración. Otros tratamientos utilizados como pretratamiento son: la microfiltración (en desuso), la filtración en continuo en doble etapa y el físico-químico con decantación lamelar, más filtración de bujía y filtración de arena. La experiencia indica que, en muchos casos, hay que ampliar la instalación de O.I. ya que los diseños del fabricante se mostraron excesivamente optimistas. La línea de tratamiento más utilizadas es la compuesta por: Ultrafiltración + OI + desinfección para dejar cloro residual para el mantenimiento de la red si bien se está viendo la necesidad de incluir una etapa previa de filtración o F/Q con decantación lamelar más filtración por arena para proteger la membrana de ultrafiltración. El pretratamiento seleccionado debe evitar el paso de partículas superiores a 10 micras y asegurar que su funcionamiento sea continuo, por lo que se recomienda que los sistemas de protección que se instalen sean de limpieza en continuo. En los tratamientos de desalación se da también el problema del software cerrado que impiden adaptarse a la explotación. 3.7 Biorreactores de membranas (BRM) El BRM combina el proceso de fangos activados y la filtración con membranas a depresión. Aunque se trata de un sistema de depuración se incluye en el ámbito de los tratamientos de regeneración ya que el efluente que produce la calidad suficiente para ser utilizado en cualquiera de los usos recogidos en el R.D. 1620/2007.

11 Respecto a los virus puede esperarse una reducción de entre 3 y 4 ulog. Para un funcionamiento correcto y sin interrupciones por limpiezas imprevistas o deterioro, es necesario un reglamento de vertidos exigente y un pretratamiento con exigencias específicas, más severas, además, en cuanto al tamizado en el caso de las membranas de fibra hueca. Dado que existen precedentes de deterioro e incluso de destrucción de membranas debido a contaminantes específicos en el agua residual, es preciso exigir a los fabricantes y/o suministradores de BRM un listado con las sustancias y productos químicos y sus concentraciones, a las que son sensibles las membranas, cuestión sobre la que existe un obscurantismo inexplicable. El desconocimiento de estas sustancias sume a los operadores en un estado de indefensión ante los posibles problemas que puedan producirse por contaminantes específicos que lleguen puntualmente al sistema. Hay que tener en cuenta que los BRM están en proceso de consolidación y los fabricantes están aprendiendo y mejorando el diseño y la operación a través de los problemas que se están produciendo en las instalaciones. Así se están detectando problemas con la transferencia de oxígeno en el reactor mezcla que es menor que con fangos activados, debido a la mayor concentración de sólidos en el reactor biológico y a la presencia de sustancias poliméricas extracelulares, o con las limpiezas recomendadas por el fabricante que se alejan de la realidad en muchas ocasiones. En algunos casos, la instalación ha sufrido un diseño de los módulos de membranas y otros elementos no lo suficientemente adecuado. Estos problemas y los altos costes de implantación de esta tecnología están dificultando su extensión y limitando su adopción a casos específicos de escasez de terrenos, ampliación de instalaciones existentes o por la necesidad de obtener un efluente depurado de altísima calidad. Al igual que en el caso de los tratamientos de filtración mediante membranas, se recomienda disponer de un test de integridad que detecte las roturas de membranas, quizás comprobando en continuo los SS o la transmitancia. También es necesario evitar el software cerrado para poder adaptar el sistema en caso de que fuese necesario. 4 Tratamientos de regeneración recomendables para los distintos tipos de calidad establecidos en el R.D. 1620/2007 Este punto trata de establecer unos criterios básicos para que autoridades y gestores puedan aproximarse al tema del epígrafe. Para ello se ha establecido en primer lugar un agrupamiento de las 14 calidades recogidas en el R.D. 1620/2007 en función de su rigurosidad respecto a la calidad bacteriológica exigida, En la Tabla 2 se establecen 6 tipos de calidad (A, B, C, D, E y F), teniendo en cuenta fundamentalmente los s indicados respecto a Escherichia coli, Nematodos intestinales y Legionella spp. Hay que tener en cuenta que para la calidad F, que se refiere a la exigida para otros usos ambientales (mantenimiento de humedales, caudales mínimos, etc.) no es posible establecer s preciso ya que éstos deberán ser determinados en cada caso por el organismo de cuenca. También hay que considerar la existencia de tres usos en los que se limitan el nitrógeno o el fósforo, que exigirán un tratamiento complementario. Estos usos son: a) los estanques, masas de agua y caudales circulantes (PT < 2 mg P/l); b) la recarga de acuíferos bien por percolación localizada a través del terreno, bien por inyección directa (en ambos casos NT < 10 mg N/l y NO3 < 25 mg NO3/l). De acuerdo a la eficacia, fiabilidad y rendimientos asociados a cada línea de tratamiento y a las calidades exigidas en el R.D. 1620/2007, se realiza una propuesta de líneas de tratamiento adecuadas para cada tipo de calidad, separando los casos en que no se necesita eliminar sales y los casos en que es necesario. Esta propuesta se recoge en las Tablas 3 y 4, recordando que constituye un ejercicio de acercamiento a este tema y que para seleccionar el tratamiento mas adecuado deben analizarse en profundidad las características específicas correspondientes a cada caso.

12 Tabla 2 Grupos de calidad en función de los s bacteriológicos establecidos en el R.D. 1620/2007 Industrial 3.2 a) Urbano 1.1 a) y b) Ambiental 5.2 a) Urbano 1.2 a), b), c) y d) Agrícola 2.1 a) Recreativo 4.1 a) USOS Torres de refrigeración y condensadores evaporativos Riego de jardines privados Descarga de aparatos sanitarios Recarga de acuíferos por inyección directa Servicios urbanos, sistemas contra incendios y lavado de vehículos Riego agrícola sin restricciones Riego de campos de golf Calidad A B E.coli UFC/100 ml Nematodos huevos/10 L Ausencia Ausencia Legionella spp UFC/100 ml Ausencia Ausencia < 1 < 100 Ausencia < 1 < < 1 < No se fija Agrícola 2.2 a), b) y c) Riego de productos agrícolas para consumo humano no en fresco Riego de pastos para animales productores Acuicultura C < < 1 No se fija Industrial 3.1 c) Aguas de proceso y limpieza para uso industria alimentaria < 100 Ambiental 5.1 a) Recarga de acuíferos por percolación a través del terreno < No se fija No se fija Agrícola 2.3 a), b) y c) Industrial 3.1 a) b) Riego de cultivos leñosos sin contacto con los frutos Riego de cultivos de flores, viveros e invernaderos, sin contacto con producción Riego de cultivos industriales no alimentarios Otros usos industriales D < < 1 < 100 Recreativo 4.2 a) Ambiental 5.3 a) y b) Ambiental 5.4 a) Estanques, masas de agua y caudales ornamentales, con acceso impedido al público Riego de bosques y zonas verdes no accesibles al público Silvicultura Mantenimiento de humedales, caudales mínimos. E F No se No se fija No se fija fija La calidad requerida se estudiará caso por caso Podría ser interesante establecer en cada línea de tratamiento recomendado su potencial de desinfección en E. coli, siendo este potencial la cantidad de unidades logarítmicas que es capaz de eliminar el tratamiento en este parámetro.

13 Tabla 3 Tipo de tratamiento y línea de regeneración adecuada, sin desalación TIPO DE TIPO DE TRATAMIENTO Y LÍNEA DE REGENERACIÓN ADECUADA CALIDAD TIPO LÍNEA A 1 Físico-químico con decantación1 + Filtración + filtración con membrana2 + Desinfección de mantenimiento (normalmente ClONa) Un tratamiento físico-químico convencional con decantación + filtración + desinfección combinada con rayos UV e hipoclorito, puede conseguir los s establecidos para los parámetros biológicos (E. coli, legionella spp y huevos de nematodos), pero tiene dificultades para conseguir 1-2 NTU de turbidez, lo que le inhabilita para este tipo de calidad, excepto en casos específicos en que la calidad del efluente depurado es muy alta. En el uso recarga directa de acuíferos se está implantando la línea 5a 3 B 2 Físico-químico con decantación + Filtración + Desinfección (tendencia a emplear rayos UV) + Desinfección de mantenimiento (normalmente ClONa) C Filtración + Desinfección (tendencia a emplear rayos UV) + Desinfección de 3 D mantenimiento (normalmente ClONa) E 4 Filtración 4 F - En función de la calidad requerida en cada caso Tabla 4 Tipo de tratamiento y línea de regeneración adecuada, con desalación TIPO DE CALIDA D TODAS 5ª TIPO DE TRATAMIENTO Y LÍNEA DE REGENERACIÓN ADECUADA TIPO LÍNEA Físico- químico con decantación5 + Filtración + Filtración con membranas6 + desalación mediante OI + Desinfección de mantenimiento (normalmente ClONa) B, C,D, E 5b Físico-químico con decantación7 + Filtración8 + desalación mediante EDR + Desinfección (tendencia a emplear rayos UV) + Desinfección de mantenimiento (normalmente ClONa) 1 Con efluente depurado de calidad constante puede se puede prescindir del tratamiento físico-químico con decantación. 2 Se utiliza mayoritariamente la ultrafiltración 3 En la totalidad de las líneas estudiadas se incluye una OI para eliminar nitratos y posibles contaminantes prioritarios y emergentes. 4 La calidad requerida es la de efluente del secundario, pero es recomendable a efectos operativos de la red de distribución pone al menos un a filtración. 5 Este pretratamiento a la membrana se incluye como barrera de protección ante posibles variaciones de calidad del influente. 6 Idem nota 2 7 Idem nota 5 8 Se utiliza mayoritariamente doble filtración con recirculación de arena con limpieza en continuo.

14 5 Costes de implantación y explotación de los tratamientos recomendados En la Tabla 5 se exponen los costes de los tipos de tratamiento recogidos en las Tablas 4.4 y 4.5 Los valores se han obtenido en función de la información de las entidades gestoras y explotadoras de las principales comunidades autónomas donde se reutilizan las aguas regeneradas y de la experiencia propia. En el caso de los costes de implantación se refieren a ejecución por contrata sin IVA. Respecto a los de explotación recogen los costes fijos (personal, análisis rutinarios, mantenimiento, gastos generales, etc.) y los costes variables (energía, reactivos químicos, reposición de fungibles, etc.) en ejecución por contrata sin IVA y sin amortización). No se incluye en la explotación todas las analíticas requeridas en el RD 1620/2007 por estar en estos momentos en proceso de implantación. Tabla 5 Costes de cada tipo de tratamiento y línea de regeneración adecuada Costes Tratamiento Implantación Explotación /(m 3 alimentación/día) / (m 3 producto) TIPO ,14-0,20 TIPO ,06-0,09 TIPO ,04-0,07 10 TIPO ,04-0,07 TIPO 5.a ,35-0,45 11 TIPO 5.b ,35-0,45 12 Los costes corresponden a los siguientes tipos de tratamiento: Tipo 1: Físico-químico con decantación lamelar de cualquier tipo, más filtro de arena por gravedad seguido de una membrana de ultrafiltración más desinfección de mantenimiento con hipoclorito sódico. Tipo 2: Físico-químico con decantación de cualquier tipo, más filtración de arena por gravedad seguida de una desinfección por radiación ultravioleta con desinfección de mantenimiento por hipoclorito sódico. Tipo 3: Filtración de arena por gravedad, seguida de una desinfección por radiación ultravioleta con desinfección de mantenimiento por hipoclorito sódico. Tipo 4: Filtración de arena por gravedad. Tipo 5a: Físico-químico con decantación lamelar de cualquier tipo, más filtro de arena por gravedad seguida de una membrana de ultrafiltración más una ósmosis inversa más una desinfección de mantenimiento con hipoclorito sódico. Tipo 5b: Físico-químico con decantación lamelar de cualquier tipo más doble filtración de arena con lavado en continuo seguida de una electrodiálisis reversible más una desinfección de mantenimiento con hipoclorito sódico. 9 Este tratamiento se propone además para los usos industriales 3.1a), b) y c) debido a la limitación que plantea el RD 1620/2007 en E. coli o en turbidez. 10 La influencia de la desinfección supone / (m 3 producto), no se aprecia con dos decimales. 11 En los casos donde se pueda prescindir del físico-químico y filtración por arena el rango podría bajar hasta los / (m 3 producto), 12 En los casos donde se pueda prescindir del físico-químico el rango podría bajar hasta los / (m 3 producto).