Tratamiento y reuso de aguas residuales Récord mundial de reuso de aguas tratadas para la agricultura!
Introducción "Mekorot", la empresa nacional de aguas, trata constantemente de mejorar el balance del sistema de suministro de agua de Israel a través de una variedad de actividades, entre ellas, la prevención de la contaminación del agua, el tratamiento de aguas residuales y el reuso de aguas recuperadas para el riego de cultivos agrícolas. La empresa es responsable de aproximadamente el 35% de las aguas residuales tratadas de Israel y de más del 60% de las aguas recuperadas reutilizadas para las necesidades agrícolas. El grupo "Mekorot" considera que la mejora del nivel del tratamiento de las aguas residuales y la ampliación de los usos del agua recuperada son desafíos profesionales y ecológicos de gran importancia: la sustitución del agua potable por aguas residuales recuperadas, para el uso en el riego agrícola, permite un suministro de agua potable adicional a la población, manteniendo de este modo la calidad del medio ambiente mediante la reducción de los daños ecológicos que pueden causar las aguas residuales no tratadas ni aprovechadas. La cantidad de aguas residuales recuperadas en Israel, así como su calidad, se encuentra entre las más altas del mundo. Con el fin de cumplir con los objetivos de alta calidad propuestos, "Mekorot" invierte muchos esfuerzos y capital en la investigación y el desarrollo de áreas relacionadas al tema, tales como, la desalinización de aguas residuales, diferentes tratamientos por medio de membranas y el desarrollo de métodos alternativos para la desinfección con cloro. Estas actividades, que se llevan a cabo en colaboración con empresas líderes en todo el mundo, están destinadas a simplificar y mejorar el tratamiento de aguas residuales y el reuso de las aguas tratadas. Uno de los principales objetivos de "Mekorot" para la próxima década es utilizar todas las aguas recuperadas de Israel, y de este modo detener la circulación anual de 100 millones de metros cúbicos de aguas residuales no tratadas, al medio ambiente. 2
3
Tratamiento de Aguas Residuales Cuál es el principio del tratamiento de aguas residuales? El tratamiento de aguas residuales en las instalaciones de Mekorot se basa en el principio de producir reacciones entre muy altas concentraciones de microorganismos con aguas residuales de alta carga, proporcionando simultaneamente un suministro masivo de oxígeno (condiciones aeróbicas). Este proceso acorta considerablemente la duración del tratamiento natural: de largas semanas y meses, pasa a durar menos de 24 horas! Cuáles son las etapas del tratamiento de aguas residuales? Pretratamiento En esta etapa los materiales de tamaño mayor tales como trapos, piedras y plásticos, son eliminados. Esto se efectúa por medio de cribas y por remoción de arena y de aceites en los desarenadores. Tratamiento primario Se trata de un proceso físico destinado a reducir la carga sobre el tratamiento biológico (el secundario), que consume grandes cantidades de energía. Durante este tratamiento alrededor del 30% de los materiales orgánicos y del 40% a 60% de los sólidos en suspensión son eliminados por sedimentación gravitacional. Tratamiento secundario Consiste en un proceso biológico destinado a desintegrar los materiales orgánicos que se encuentran en las aguas residuales. Este proceso se lleva a cabo mediante la utilización de bacterias y microorganismos que digieren los productos de desecho, al mismo tiempo que se introduce oxígeno en el líquido a través de medios mecánicos (ventiladores o difusores). Con el fin de eliminar los contaminantes de las aguas residuales, se multiplica la población de bacterias hasta el punto en que estas llegan a constituir una cantidad suficiente como para digerir los contaminantes en un tiempo determinado. La materia orgánica que se encuentra en las aguas residuales, y el suministro de oxígeno, son los requisitos para la existencia de estas bacterias aeróbicas. Durante el proceso digestivo las bacterias se aglomeran en grandes colonias, las cuales pueden ser separadas del líquido por medio de sedimentación gravitacional. Después de la sedimentación se obtienen aguas tratadas secundarias de alta calidad, aptas para el uso agrícola en concordancia con las regulaciones del Ministerio de Salud. Tratamiento terciario Este tratamiento de avanzada, garantiza la remoción de contaminantes, bacterias y otros microorganismos que se encuentran en las aguas tratadas secundarias. Esto se hace mediante la filtración de las aguas tratadas a través de un lecho profundo de filtrado granular (partículas) y la desinfección mediante la adición de cloro o de otros medios de desinfección. Al finalizar el tratamiento se obtienen aguas tratadas de muy alta calidad, las cuales son dirigidas a los sistemas de recuperación para el reuso en la agricultura, o a los ríos. Las aguas recuperadas sirven para el riego de todos los cultivos agrícolas, sin limitación alguna. 4
5
Tratamiento de Aguas Residuales Cuáles son los métodos de tratamiento de aguas residuales? Métodos extensivos Lagunas de oxidación - Hasta principios de los años 90, este método era el más barato y el más utilizado. Según este sistema, las aguas residuales son enviadas a las lagunas de poca profundidad durante varias semanas, hasta que las algas crecen y se multiplican. Las algas liberan grandes cantidades de oxígeno durante el proceso de fotosíntesis, y este es utilizado por las bacterias para eliminar las materias orgánicas de las aguas residuales. Humedales (Wetlands) - Aquí tenemos una gran superficie en relación con la cantidad de aguas residuales que pueden ser tratadas. Después de un tratamiento preliminar, las aguas residuales pasan a través de un lecho en el cual ha crecido una vegetación que se encarga de la eliminación de los contaminantes, principalmente a través de las raíces. Esta tecnología es más adecuada para las cargas bajas (generalmente para el tratamiento convencional de aguas residuales), que después de ella las aguas tratadas son utilizadas para el riego agrícola o para el riego de jardines urbanos. Métodos intensivos Filtros percoladores (Trickling Filters) - Este es un método de tratamiento en el cual las aguas residuales son rociadas desde una altura de aproximadamente 1 metro sobre una superficie cubierta de piedras, en la cual se genera una biomasa a partir de las aguas residuales rociadas. Esta biomasa absorbe el aire atmosférico y trata las aguas residuales que son rociadas sobre las piedras, eliminando de este modo la materia orgánica de las aguas residuales y logrando mejorar la calidad de las aguas recuperadas. En este método el ritmo del proceso biológico es relativamente lento, por lo que esta tendencia era más dominante en el pasado. Hoy en día, en los países desarrollados quedan muy pocas instalaciones de este tipo, y mayormente las encontraremos en pequeñas comunidades, siendo su mantenimiento relativamente bajo. Lodo activado - Durante los años 90, el Ministerio de Salud Pública de Israel, determinó las "normativas 20/30", según las cuales cada municipio tiene la obligación de tratar sus aguas residuales con el fin de obtener una calidad de aguas de no más de 20 mg/l de DBO (Demanda Bioquímica de Oxigeno), y no más de 30 mg/l de sólidos en suspensión. Como resultado de ello, muchas plantas de tratamiento de aguas residuales adoptaron este método mecánico-biológico, que demostró ser más avanzado y eficiente que el método de los estanques de oxidación. Mediante este método, una densa población de microorganismos se mantiene en un estado constante de mezcla/circulación dentro de los reactores, a los cuales son introducidas las aguas residuales. Los microorganismos descomponen la materia orgánica y los compuestos de nitrógeno y fósforo, utilizan el oxígeno suministrado a través de diversos medios mecánicos y multiplican su número a un ritmo muy rápido, por lo que el proceso dura solamente entre 12 y 18 horas. Las bacterias que se multiplican (lodo activado) son separadas en clarificadores secundarios y convertidas en lodo biológico. 6
Otra versión de lodo activado es el SBR (Reactor Discontinuo Secuencial) - proceso de lodo activado en lotes (llenado, suministro de oxígeno para el proceso, interrupción para la sedimentación y vaciado de los lodos). La ventaja de este proceso es que reduce el área de infraestructura de las instalaciones de purificación de aguas servidas, ya que realiza la sedimentación y el proceso en el mismo reactor. En la década del 2000 se fueron introduciendo tecnologías adicionales que mejoran la eficiencia del proceso, en comparación con el método convencional de lodos activados. Al decidir cual tecnología utilizar, se deben considerar el tamaño de las instalaciones, las limitaciones de espacio, la calidad requerida de las aguas tratadas y el presupuesto disponible. La Tecnología Aqwise - Cubos de plástico flotantes, de una gran superficie interna, son insertados dentro del reactor biológico. La gran superficie permite un uso más eficiente del volumen del reactor, para el encuentro entre la biomasa y la materia orgánica de las aguas residuales (reducción de la infraestructura). La Tecnología de CBR (Contactor Biológico Rotativo) - Esta tecnología es básicamente similar a la de los filtros percoladores (Trickling Filters). La mitad de un tambor giratorio es sumergida en el líquido de las aguas residuales y sobre el tambor se desarrolla una biomasa fija que recibe de la atmósfera el oxígeno para el proceso biológico, cada vez que la mitad del tambor se encuentra en la parte superior que no está sumergida en las aguas residuales. Esta tecnología es adecuada para las pequeñas comunidades, ya que el proceso del tratamiento de aguas es lento. La Tecnología de MBR (Biorreactor de Membranas) - Método por el cual en el reactor biológico se puede trabajar con una alta concentración de biomasa debido al hecho de que el proceso de separación de los sólidos no se produce por sedimentación, sino por medio de la membrana. La membrana permite el pasaje de agua y de partículas menores de 1 micrón. La ventaja de esta tecnología es que la calidad de las aguas tratadas obtenida es muy buena (terciaria), pero sus desventajas son el costo relativamente alto y la necesidad de mano de obra calificada. Tratamiento de lodos - El tratamiento de lodos, por lo general, incluye un sistema de espesamiento de lodos (antes de entrar en los digestores), cuyo propósito es concentrar la materia orgánica. En los digestores anaeróbicos se lleva a cabo el proceso de descomposición por parte de las bacterias, sin presencia de oxígeno, y a una temperatura de entre 35 y 37 C. El lodo estabilizado es transportado a un exprimidor de lodos para la extracción del agua y para la obtención de lodo en estado sólido, el cual puede ser eliminado por medio de contenedores. El gas producido en los digestores, especialmente el gas metano, puede ser utilizado para generar electricidad por medio de un biogenerador. El calor residual emitido de este proceso se utiliza para calentar el lodo que entra a los digestores para recibir tratamiento. 7
Hechos y Cifras La actividad de "Mekorot" en el tratamiento de aguas residuales La empresa "Mekorot" se ocupa aproximadamente del 35% de las aguas residuales tratadas de Israel, utilizando una variedad de tecnologías avanzadas. La compañía opera en la actualidad una serie de plantas de tratamiento, incluyendo la planta Shafdan, que es la más grande de Israel y del Medio Oriente. Después del tratamiento, las aguas tratadas son asignadas para el riego agrícola en el Negev, sin ninguna clase de restricciones. La actividad de "Mekorot" en el reuso de aguas tratadas La empresa "Mekorot" aspira a recuperar todas las aguas residuales tratadas de Israel para el reuso en la agricultura, contribuyendo así a mejorar el sistema de suministro de agua del país. En la actualidad, Mekorot devuelve a la agricultura más del 50% del total de las aguas residuales recuperadas, a través de 9 plantas de recuperación de las más grandes y avanzadas del país: Planta Plantas depuradoras conectadas Producción anual (millones de M 3 ) La Tercera Línea al Neguev La planta de la Asociación Municipal de la región Dan Complejo Kishon La planta de Haifa y Afula 35 Emek Hefer Ayalon-Latrun La planta de Netanya y perforaciones locales La planta de Ayalon (Lod- Ramla) Hadera La planta de Hadera 5 Valle del Jordan La planta del Río Og (aguas de la Jerusalén oriental) 140 Karmiel La planta de Karmiel 4,6 Zefat La planta de Zefat 0,9 Gush Eztion Plantas de la region de Gush Etzion Total 213.3 18 6,3 3,3 0,2 El consumo de agua potable en los sectores urbanos e industriales de Israel es de 800 millones de metros cúbicos por año. En Israel se crean alrededor de 520 millones de metros cúbicos de aguas residuales al año Alrededor de 470 millones de metros cúbicos de aguas residuales son tratadas cada año (alrededor del 90%) Alrededor de 360 millones de metros cúbicos de las aguas recuperadas (aguas residuales tratadas) se reutilizan cada año en la agricultura (alrededor del 70%) Alrededor de 100 millones de metros cúbicos de aguas tratadas son devueltas al medio ambiente sin ser aprovechadas (alrededor del 21%) 8
La Planta Shafdan Shafdan la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la Región Dan es propiedad de la Asociación de Ciudades de la Región Dan, que incluye siete municipios y varios asentamientos. La planta, que está ubicada en la región Dan, la zona más concurrida y más poblada del país, sirve a una población de alrededor de dos millones de habitantes. Esta planta es una de las más grandes y complejas de Israel y es considerada como la más grande y avanzada de su tipo en el Medio Oriente. La planta Shafdan trata alrededor de 130 millones de metros cúbicos de aguas residuales al año y las aguas recuperadas son devueltas para el uso agrícola a través de la planta de reciclaje de Mekorot - "La Tercera línea hacia el Negev". "Mekorot" es responsable del funcionamiento de la planta; inyecta las aguas tratadas a los acuíferos a través de campos de infiltración con el fin de mejorar su calidad; bombea el agua recuperada a través de los pozos de recuperación y la suministra a la zona del Negev, con una calidad apta para el riego de todo tipo de cultivo agrícola. El sistema se maneja de tal forma que permite la separación completa de las aguas tratadas que fueron infiltradas en las aguas subterráneas, del agua subterránea natural, y esto, mediante un régimen de bombeo que se preocupa por mantener los niveles, evitando asi que el agua recargada se mezcle con el agua natural. El reuso de las aguas tratadas permite el suministro de una mayor cantidad de agua potable para el uso urbano, proporcionando de este modo una solución al aumento del consumo de agua de Israel. La fructífera colaboración desde hace ya varias décadas, entre los dos organismos públicos - la "Asociación de Ciudades de la Región Dan de alcantarillado y medio ambiente" y la empresa "Mekorot - ha garantizado, y garantizará en el futuro, un tratamiento de aguas residuales y reuso de aguas tratadas de gran eficiencia y de un muy alto nivel profesional. Investigaciones del sistema de reuso de aguas en Shafdan Dentro de la reorganización para el suministro de agua permanente y de calidad en el futuro, "Mekorot" invierte recursos y esfuerzos en la investigación y el desarrollo de nuevas tecnologías para la desalinización del agua y el tratamiento membranal (tratamiento por medio de membranas de diferentes tipos), y ello con el fin de aprovechar al máximo los recursos hídricos. En este contexto, la empresa se preocupa por mejorar la calidad del agua recuperada por medio de la desalinización de aguas tratadas secundarias hasta el nivel de agua potable, para el uso agrícola, para el riego de cultivos sin limitaciones, para rellenar el acuífero, y para el uso industrial. En Shafdan Mekorot está planeando un método para la producción de agua recuperada de una calidad similar a la de la Tercera Línea al Negev (agua adecuada para regar todo tipo de cultivos agrícolas, sin ninguna limitación). En este método, se realizará tratamiento membranal al excedente de aguas que han pasado un tratamiento secundario, excedentes que no pueden ser introducidos en los campos de infiltración mediante el sistema SAT (Tratamiento de Suelo-Acuífero), que se está llevando a cabo actualmente en la planta de Shafdan, debido a la limitación de la superficie de infiltración. El método es un proceso diferente, cuyo resultado es de calidad similar a la calidad que se obtiene en el tratamiento terciario existente en Shafdan (tratamiento basado en la inyección de aguas tratadas secundarias en los estanques arenosos de percolación, dentro de los acuíferos). De acuerdo con el plan general formulado por la Autoridad del Agua, el consumo agrícola llegará a su saturación en el 2015, y se producirá un exceso de aguas crudas purificadas provenientes de las plantas de tratamiento de aguas residuales. Debido al potencial del tratamiento membranal y al excedente de aguas tratadas, "Mekorot" estableció dispositivos de experimentación para examinar la viabilidad de los tratamientos en la planta de Shafdan, dispositivos que examinaron muchos parámetros. La investigación y el desarrollo han producido herramientas para un tratamiento membranal continuo y estable en las aguas tratadas secundarias, y de bajo costo. Incluso hoy en día, se están examinando varias ideas en la instalación experimental, y algunos ya han dado lugar a un gran adelanto tecnológico. 9
"La Tercera Línea hacia el Neguev" Inyección y producción Después del tratamiento biológico (tratamiento secundario) en la planta Shafdan, las aguas tratadas son enviadas a los campos de infiltración en los arenales de Rishon Le-Zion y Yavne, en donde son descargadas en las aguas subterráneas por medio de un régimen alternativo de sumersión y sequías. A medida que se van infiltrando en las capas subterráneas, las aguas tratadas van pasando por procesos físicos, químicos y biológicos que mejoran notablemente su calidad. Además, la permanencia en las capas subterráneas también sirve como almacenamiento estacional y multianual de grandes cantidades de agua recuperada, la cual es utilizada para el riego durante los "períodos de sequía". Después de la transferencia al acuífero (depósito de aguas subterráneas), y durante su estancia allí, el agua es bombeada por un sistema perimetral de recuperación de aproximadamente 150 perforaciones, cuyo objetivo es bombear el agua recuperada y evitar que penetre en otros pozos de la zona, que son utilizados para el suministro de agua potable Las aguas bombeadas son las "aguas para reuso" y son de muy alta calidad. La planta "Tercera línea hacia el Negev" comenzó a trabajar en un formato limitado ya en 1977, y se inauguró en su formato final en noviembre de 1989. La planta consta de una combinación de tuberías, estaciones de bombeo y depósitos de agua, cuya finalidad es conducir el agua para el uso agrícola en el Negev, manteniendo siempre su buena calidad. El agua recuperada es apta para un riego ilimitado, sin representar ningún riesgo sanitario para el usuario. La "tercera línea" está separada de los otros dos conductos que abastecen agua potable al Negev (el "Yarkon Negev" oriental y el "Yarkon Negev" occidental), y tiene por objetivo abastecer solamente agua recuperada para el riego ilimitado de todo tipo de cultivos. El sistema se compone de un conducto principal de 70" de diámetro y de 90 kilómetros de largo, seis embalses operativos "flotantes" y tres embalses finales en el Negev, cuyo fin es recolectar el sobrante de agua recuperada durante el invierno para aumentar de este modo la cantidad de agua destinada al riego durante los meses del verano. 10
Objetivos Con el reuso del agua tratada en el Negev, Mekorot ha logrado materializar los siguientes objetivos: Un aprovechamiento total de las aguas tratadas de la región Dan y evitar el desperdicio de uno de los recursos más preciados de Israel el agua Mejorar el balance del agua en Israel mediante la reasignación de una mayor cantidad de agua potable hacia el uso doméstico e industrial La posibilidad de transferir grandes zonas agrícolas del centro congestionado del país a las tierras del Negev Creación de bosques verdes y fértiles campos de cultivo en las zonas anteriormente áridas y desoladas Reducción del potencial de contaminación del agua subterránea y de la propagación de enfermedades a la población, mediante el tratamiento y la remoción adecuada de las aguas residuales 11
Fotógrafos: Eli Degani, Ben David Meir, Moshe Shai, Albatross, Sky Balloons, Naftali Hilger, Chen Mika, Meganzi & Rolidor, Grey Content, Top Line Communications, Diseño: Anat Kamienietzky DEVELOPMENT & ENTERPRISE LTD Dirección: Lincoln 9, Casilla de correo 20128, Tel Aviv 61201, Israel Tel: 972-3-6230555 Fax: 972-3-6230833 Servicio de atención al cliente: 972-3-6230809 EMS Mekorot Proyectos: 972-3-5572626 Mekorot Desarrollo y Emprendimiento: 972-3-6334500 e-mail: m-customer-service@mekorot.co.il www.mekorot.co.il