Nitratos y Zonas Vulnerables

Mapa de les Zonas Vulnerables por nitratos en Cataluña. Autor: Rcomellas

El pasado 31 de octubre asistí a una jornada organizada por la Agencia Catalana del Agua sobre la problemática de la contaminación por nitratos. Esta jornada se basaba en un interesante y completo estudio hecho de forma colaborativa por el Catalan Water Partnership, las empresas Geoservei y CECAM, los grupos de investigación MAIMA y MARS y el IRTA (el cual se encargó de los estudios agronómicos), los ponentes de los cuales explicaron el procedimiento que habían seguido para elaborar el informe final que, en breve será colgado en la web de la ACA.

Antoni Munné, Jefe del Departamento de Control y Calidad de las Aguas de la ACA, hizo una breve introducción hablando de la necesidad de actualizar la información que tenemos sobre el estado de las aguas subterráneas y superficiales en Cataluña, con la mirada puesta en la revisión de las zonas vulnerables por contaminación de nitratos para el año 2019. Este hecho coincide con la necesidad de dar respuesta a la Comisión Europea sobre la necesidad de ampliar las zonas tipificadas hacia zonas de transición, donde hay concentraciones por encima del límite (50 o 25 mg/L, en función de si las aguas son de origen subterráneo o superficial).

Munné, remarcó que, de las 37 masas de agua subterráneas un 46% están en mal estado, representando más del 20% de la superficie del territorio catalán. En el caso de las masas superficiales, el 22% de estas se encuentran afectadas por nitratos. En conjunto, la superficie vulnerable a lo largo del territorio representa un 45% del total, y desgraciadamente ha ido aumentando a lo largo de los últimos años.

Para terminar su intervención, Munné valoró la utilidad del estudio para tener criterios objetivos en el caso de incluir nuevas zonas vulnerables que a día de hoy son de dudosa clasificación.

UNA APLICACIÓN MUY INTERESANTE

El CWP nos explicó como los entes locales podrán decidir cuál es la mejor opción para enfrentarse al problema de la contaminación por nitratos a través de un aplicativo de apoyo a la toma de decisiones que en breve estará disponible en el web del ACA. En la creación de esta herramienta han participado varias empresas que aportan tecnología, tanto preventiva como correctora, y que permite en función de varios parámetros locales gestionar de la mejor manera posible esta problemática.

Inicio de la ponencia del CWP

CONTROL Y CALIDAD DE LAS AGUAS

El estudio se fundamenta básicamente en tres grupos de datos:

  • De tipo hidrogeológico y presiones sobre el medio.
  • De tipo microbiológico.
  • De tipo isotópico.

El primer grupo de datos lo aportaba la empresa Geoservei Projectes i Gestió Ambiental, la cual se planteó diferentes áreas de trabajo como son el estudio de las aguas superficiales, las subterráneas y las provenientes de EDAR urbanas. En definitiva, se buscaba el origen de la contaminación por nitratos para poder determinar la causa y posibles actuaciones, así como establecer nuevas zonas vulnerables si se da el caso.

El segundo grupo de datos fue responsabilidad del MARS, grupo de investigación de la Universitat de Barcelona, el cual nos explicó las técnicas de determinación microbiológica que permiten trazar el origen de las bacterias relacionadas con la contaminación (ya sea humana, porcina, vacuna, de pollo, etc.).

En el tercer grupo se involucró el MAIMA, grupo de investigación también de la UB y que trabaja con varias formas isotópicas del Nitrógeno, Boro o Azufre. Esta fue una ponencia bastante técnica que en esencia vino a explicar que según el tipo de isótopo involucrado éste determina el origen humano o animal de las muestras.

CONCLUSIONES

Al final, y a modo de conclusión de la jornada me quedó muy clara una idea: el estudio multidisciplinar permite obtener una información de mejor calidad y reduce la incertidumbre de forma significativa. En este sentido el debate posterior se centró, entre otras polémicas de tipo lobbista, en que a pesar de tener más acotada la información no podemos evitar la incertidumbre derivada de fenómenos hidrológicos y dinámicas naturales ajenas a nuestras observaciones. Aún así, el hecho de ser un trabajo pionero a nivel estatal (según Joan Solà, gerente de Geoservei), el estudio puede “sentar las bases para seguir comprendiendo la situación actual en materia de contaminación por nitratos, su origen, la causa y las posibles soluciones asociadas”. Al menos la Comisión Europea así lo espera!

Reutilización: tipos, gestión y visión estratégica

Heraclito de Efeso

Friedrich Nietzsche

LINEAL O CIRCULAR?

"Un hombre no puede bañarse dos veces en el mismo río" Esta frase, atribuida al filósofo presocrático Heráclito de Efeso, trata de que todo está siempre en movimiento, el tiempo pasa y todo cambia: nosotros y también el río. Cuando volvemos a bañarnos esta ya no es la misma, ni sus partículas, ni los minerales que lo acompañan... ni siquiera los átomos de hidrógeno y oxígeno. Esta concepción lineal del paso del tiempo no mezcla bien con conceptos como agua reciclada, regenerada o reutilizada pero si bien esta frase daría para una buena conversación entre amigos aficionados a la Filosofía, en este caso quizás encaja mejor una concepción circular como la Friedrich Nietzsche y su Eterno Retorno.

Aplicado al ciclo del agua, la idea circular del filósofo alemán quedaría así: a lo largo del cauce de un río hay varias poblaciones, la primera capta el agua, la utiliza, la vierte al alcantarillado, la depura mediante EDAR y la devuelve al mismo río pero aguas abajo donde, a continuación, el siguiente pueblo hará el mismo procedimiento... y así hasta la llegada de este río a su desembocadura. De este modo, la misma agua es captada, usada, ensuciada y limpiada para volver a empezar en otro punto del curso del río hasta su desembocadura, donde pasará a formar parte de un ciclo más grande que la traerá de vuelta mediante la evaporación y lluvia al nacimiento del río.

Explicados los fundamentos conceptuales, es el momento de poner en práctica dos tipos de reutilización de aguas superficiales para riego: en un caso tenemos una reutilización no planificada o simplemente "de facto" y en el otro una de consciente o planificada. Cómo funciona cada una? Lo explico en base al documento "Characterization of unplanned water reuse in the EU", de la Universidad Técnica de Munich.

Reutilización no planificada del agua

O también denominada "de facto" es la que se produce, por ejemplo, cuando se consume el agua del río en un punto aguas abajo donde previamente una EDAR vierte su agua depurada. En función de los caudales del río y el efluente de la depuradora se producirá un mayor o menor efecto de dilución. Dicho esto, hay dos factores importantes a tener en cuenta:

  • La relación de caudales del agua depurada y el agua del río provocan que el efecto dilución sea más o menos importante. En el caso del esquema es 5/95 pero se puede dar la situación inversa.
  • Derivado del primer punto, si un 80-90% del caudal es agua depurada para un 10-20% del río, aunque la EDAR cumpla con los límites legales de vertido habrá muy poca dilución, provocando una concentración más alta de contaminantes persistentes (antibióticos, derivados del plástico, detergentes, etc.) y microorganismos como E. coli. Esta situación es consecuencia de que la ley no contempla la eliminación ni reducción de estos parámetros para los efluentes de agua depurada.

Reutilización planificada del agua

En este caso tenemos una EDAR que proporciona una parte de su agua depurada a usuarios interesados para riego de cultivos. Aquí previamente se pone en marcha una solicitud administrativa basada en la legislación RD 1620/2007 donde se incluyen unos parámetros límite. Para cumplir con estos la depuradora dispone de un tratamiento terciario compuesto por un sistema de filtración y desinfección que hace que el agua acabe siendo apta para el uso en cuestión.

Un recurso más para la gestión hídrica

Comparando los riesgos asociados a los dos tipos de reutilización, queda claro que en el caso de la no planificada nos encontramos con un fenómeno inevitable que abre muchos interrogantes de cara a la propia seguridad de su uso. Además, normalmente las aguas superficiales captadas para potabilización suelen ser de peor calidad que las del terciario de una EDAR, es por eso que tiene todo el sentido del mundo reconducir el agua regenerada de la EDAR del Prat de Llobregat a la cabecera de la potabilizadora de Sant Joan Despí para convertirse en un recurso extra de 2m3/s en épocas de sequía.

Una reflexión final

El tiempo dirá si las intenciones del actual gobierno catalán forman parte del tacticismo habitual de nuestros políticos o van más allá en una visión estratégica en materia de gestión hídrica. Si la segunda idea es cierta bienvenidos sean todos los esfuerzos para cerrar el círculo. Nietzsche estaría muy satisfecho de ello.

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Sistemas autónomos de saneamiento

Foto: Edward Mcmaihin

En un reciente post mencioné la existencia de los Sistemas Autónomos de Saneamiento. Qué son, qué tipos hay y cuando se utilizan es de lo que os hablaré hoy. Vamos allá.

Hace unos 10 años, ante la falta de regulación clara sobre las solicitudes de vertido de aguas residuales domésticas que no podían conectarse a la red de saneamiento pública, la Agencia Catalana del Agua optó por desarrollar una Instrucción Técnica aclarando todos los aspectos relacionados con esta problemática: la IT Aplicable al Saneamiento Doméstico Autónomo.

Este documento facilitó las cosas a los técnicos que tenían que aprobar las solicitudes y a los afectados que tenían que instalar estos sistemas, ofreciéndoles una guía básica de apoyo por donde empezar a trabajar.

LÍMITE DE APLICACIÓN Y TIPOLOGÍA DE ESTABLECIMIENTOS

A partir del concepto habitante-equivalente se calculó su número en función de la tipología de uso o actividad:

Esta IT aplica hasta 80 h-e, asumiendo que a partir de esta cifra se tendría que plantear la conexión a la red pública de saneamiento.

SISTEMAS DE DEPURACIÓN

1. Pretratamientos

Aquí tenemos a rejas y filtros por un lado y flotadores desengrasadores por el otro. En estos últimos y por la elevada presencia de aceites y grasas es obligatorio en restaurantes, hoteles, casas rurales y todos los establecimientos donde se sirvan comidas para terceros.

Desengrasadores por flotación. Fuente: Matelco

2. Tratamientos primarios

Tienen el objetivo de eliminar la materia en suspensión insoluble mediante un tratamiento físico de separación/flotación y uno de biológico de fermentación mediante las bacterias presentes en el agua.

En este caso disponemos de fosas sépticas y pozos decantadores.

Fosa séptica. Fuente: Home Interior Pedia

3. Sistemas biológicos compactos

Aquí entran en acción los sistemas prefabricados que se montan en destino y quedan enterrados bajo la superfície. Hay de muchos tipos pero los más habituales son:

  • Filtros percoladores: el flujo de agua se dispersa sobre un material inerte donde crece una capa bacteriana que elimina la materia orgánica presente en esta agua.
  • Lodos activos: el agua residual está dentro de un depósito con lodos activos (bacterias). Esta mezcla se airea para oxidar la materia orgánica.
  • Biodiscos: cubeta plana de agua residual donde se sumergen hasta la mitad una serie de discos verticales solidarios a un eje central que va dando vueltas. El biofilm que se forma en la superficie de los discos entra en contacto de forma regular con el agua y con el aire, consiguiendo el objetivo de eliminación de materia orgánica.
Biodiscos

4. Sistemas biológicos de infiltración

Posterior al pretratamiento, el efluente se trata mediante infiltración en el medio poroso, normalmente el subsuelo. De esta forma se consigue retener los sólidos en suspensión y eliminar la materia orgánica.

Hay diferentes opciones: las zanjas, que permiten infiltrar en terrenos de poca profundidad; los pozos y cámaras de infiltración, en los cuales el agua atraviesa varias capas de gravas de diferente tamaño hasta infiltrarse en el terreno; y finalmente los lechos filtrantes, donde se sustituye una parte del suelo superficial poco permeable por un lecho de material arenisco para que el efluente pueda percolar.

Detalle de tubería perforada en una zanja. Fuente: Wikihow

5. Sistemas biológicos filtrantes drenados

Cuando el terreno no tiene suficiente permeabilidad para garantizar ni la depuración ni la evacuación del efluente, hay que reconstituirlo mediante la combinación de un lecho de material arenisco y un sistema de tuberías para su correcta evacuación.

Esquema de infiltración drenado. Fuente: ResearchGate

CONCLUSIONES

Vistos todos los tratamientos hay que seleccionar la mejor combinación para cada caso en particular. Por eso hay en la IT un anexo con el esquema de aplicación en función de los h-e:

Proyecto INNOQUA

Planta piloto del proyecto INNOQUA, situada en la EDAR de Quart (Girona).

Y si os dijera que hay un proyecto europeo dedicado a la depuración low cost de aguas residuales domésticas que quiere competir con los actuales sistemas de saneamiento autónomo disponibles?

Y si os dijera que hay 11 países involucrados de todo el mundo donde se probarán diferentes sistemas modulables basados en la sostenibilidad ambiental y económica y adaptables a cualquier clima?

Y si os dijera que uno de estos sistemas se está testando en la EDAR de Quart (Girona), con el liderazgo del LEQUIA y diferentes departamentos implicados de la UdG?

Pues bien, todo esto y mucho más lo engloba INNOQUA, y yo he aprovechado para pasar por Quart para que Narcís Pous, responsable de la planta piloto asociada, me explique algo más sobre este interesante proyecto.

“INNOQUA propone testear diferentes tecnologías por separado que son modulables y por lo tanto costumitzables según el interés del cliente”, indica Pous. Estas tecnologías son las siguientes:

  • Vermifiltro, que actúa de tratamiento primario y secundario.
  • Filtración mediante Daphnia, actuando como terciario.
  • Una unidad de control y supervisión online de bajo coste.
  • Bioreactor de algas, las cuales actúan por fotooxidación.
  • Desinfección por UV.

De estas cinco tecnologías, en la planta piloto hay montada la segunda, la filtración de partículas mediante Daphnia. “Son unos organismos muy sensibles, los cuales normalmente se utilizan para tests de toxicidad ambiental, por eso controlamos y supervisamos diferentes parámetros críticos: la temperatura (el agua tiene que estar entre 5ºC y 25ºC), los nutrientes, los metales como el cobre o el plomo y los contaminantes emergentes como el ibuprofeno o los retardantes de llama”. En las condiciones adecuadas, las daphnia eliminan las pequeñas partículas coloidales que los tratamientos secundarios no pueden eliminar. Pous también me explica que el tiempo de residencia del bioreactor ha puesto en evidencia un imprevisto interesante: “Hemos visto que el sistema evoluciona hacia la generación de biofilms que pueden ayudar a reducir la materia orgánica remanente…siguiendo el esquema evolutivo nos hemos planteado de introducir plantas para eliminar el nitrógeno!”.

Superfície del reactor donde crecen las daphnia. El biofilm se forma en la zona perimetral

Cuando se obtengan los resultados definitivos de la planta piloto, descartarán uno de los dos reactores y el que quede será acoplado a un vermifiltro, empezando una segunda fase de control, supervisión y verificación del sistema conjunto. “Irlanda trabaja con la tecnología de vermifiltros y estamos esperando sus resultados para diseñar uno que se adapte a las condiciones de nuestra planta piloto”, comenta Pous. Uno de los puntos fuertes de este proyecto, además de competir con el clásico saneamiento autónomo, es su versatilidad modular: “Esto facilita que el cliente pueda montar su propio sistema en función del tipo de agua a tratar y las condiciones climáticas propias de su zona”.

Finalmente, Pous justifica INNOQUA desde el punto de vista de su aplicabilidad real: Acabada la fase investigadora, pasaremos a las demostraciones prácticas. El proyecto tiene previsto validar la utilidad de estas tecnologías en aguas de diferentes tipos como son las de origen ganadero, las que provienen de la acuicultura o las asimilables a domésticas en hogares unifamiliares, siempre con un límite máximo de 10 H-e”.

Gusanos presentes en el vermifiltro. Fuente: INNOQUA

 

 

Las sinergias del agua regenerada

El agua de origen

La EDAR de Castell-Platja d'Aro dispone de un tratamiento terciario capaz de producir agua regenerada para potenciales usuarios interesados, ahorrando de forma diaria unos 6000 m3 que de otro modo serían captados del acuífero del río Ridaura.

Este terciario funciona desde el 1998, mejorando de forma significativa su gestión a partir de la automatización del control de parámetros en 2012. Jordi Muñoz, Jefe de Proceso de la depuradora, remarca la importancia de tener un agua de salida del tratamiento secundario de calidad: "Si tenemos unos buenos parámetros el tratamiento terciario no sufrirá y obtendremos una agua apta para su reutilización. Si no fuera así, podría darse un exceso de turbidez y colmataciones regulares de los filtros de arena". Debido a esta potencial problemática, si los lazos de control detectan un nivel de turbidez por encima del límite establecido se cierra la compuerta que deriva el agua depurada a estos filtros. Otro control fundamental es el redox presente en el agua después de ser clorada: "Estamos entre los 250 y 350 mV para asegurar la desinfección total y ausencia de E. coli".

El control de la instalación se hace por SCADA, así se ve de forma rápida si hay alguna desviación que afecte el rendimiento del terciario para poder actuar y avisar los usuarios afectados:

El esquema de tratamiento terciario del EDAR de Castell-Platja d'Aro es el siguiente: filtros de arena y desinfección mediante luz ultravioleta e hipoclorito sódico. "En nuestro caso, la presencia de sales de hierro en el agua provoca una disminución de la transmitancia causando una reducción en el rendimiento de desinfección de la luz UV", puntualiza Muñoz, "a pesar de que elimina bien los clostridios y huevos de nemátodos".

Tanto la depuradora como el tratamiento terciario de regeneración es explotado de forma integral por la misma empresa concesionaria, EMACBSA. Muñoz justifica una de las ventajas de que sea así: "Somos los primeros interesados en obtener un agua de calidad del decantador secundario para no tener problemas en el terciario. Si estuviese repartido en dos explotadores costaría más de coordinar, además de la falta de incentivos por una de las partes".

En 2017, el terciario ha aportado unos 800000 m3 desglosados de la siguiente manera:

  • 300000 m3 Golf d'Aro-Mas Nou.
  • 210000 m3 Golf Costa Brava.
  • 160000 m3 Regante principal (campos de maíz).
  • 100000 m3 Comunidad de regantes del entorno de la EDAR.
  • 30000 m3 Pitch & Putt Mas Torrellas.

El agua ya regenerada es bombeada y repartida en tres líneas principales para llegar a todos estos usuarios, los cuales pagan por la gestión diaria del tratamiento terciario: reposición de cloro, analíticas de control, componentes del sistema de desinfección por UV, etc.

Al final de la visita Muñoz reflexiona sobre el valor de este agua: "Gracias a la aportación de agua regenerada el acuífero puede respirar, sobre todo en la época de verano ya que esta zona es muy turística. Pensándolo bien, el terciario hace que el agua tenga un coste razonable que, en su ausencia y en épocas de sequía prolongada, podría llegar a ser mucho más elevado".

Golf Costa Brava

Después de la visita a la EDAR me he desplazado hasta el Golf Costa Brava, en Santa Cristina d'Aro, para hablar con Benjamí Ferrer, actual greenkeeper y responsable de la gestión hídrica: "El Golf Costa Brava fue de los primeros en plantearse la opción de regar con agua regenerada debido a la evolución de los campos hacia una imagen cuidada más extensiva, más allá del espacio de juego. A partir de este momento en que se amplía este espacio de riego nos encontramos con problemas durante los veranos... los pozos de la zona ya no daban para más". También menciona la figura clave de Xavier Millet en la puesta en marcha del proyecto: "Él lo inició, construyéndose los 2 km de tubería que van desde la depuradora de Castell d'Aro hasta este golf".

Para Ferrer, lo más importante de todo es que ahora disponen de agua los 365 días del año, no tienen que sufrir por la falta de ésta y el nivel freático de la zona lo agradece, pero también hay algún inconveniente: "Los niveles de nitrógeno amoniacal elevados nos perjudican. Al final hemos optado por montar un sistema de tratamiento mediante ozono previo al riego. No es óptimo para la remoción de nutrientes pero almenos elimina el biofilm que se forma en las paredes del colector y los malos olores derivados".

Campo del Golf Costa Brava

Riego de cultivo de maíz

Joan Pijoan es el responsable de una explotación ganadera de producción de leche al por mayor. También dispone de varios campos donde planta, entre otros cereales, maíz. Desde el 2004 es usuario del agua regenerada del terciario de Castell-Platja d'Aro: "Estoy bastante satisfecho, sobre todo cuando empezamos a ver de que en verano nos quedábamos cortos de agua a pesar de disponer de varios pozos propios. De las 50 Ha de campo productivo, la mitad la regamos con agua regenerada". También me comenta la agilidad en llevar a la práctica la conexión a la red: "Fue relativamente fácil, puesto que tan sólo tuvimos que alargar un poco más el colector que ya llegaba al Golf Costa Brava, unos 3 Km", explica Pijoan. De este modo, tanto el golf como la explotación ganadera forman una mini comunidad de regantes que puede ser una buena experiencia para iniciativas futuras.

Por lo que respecta a la presencia de nitrógeno, al contrario de Ferrer, él lo ve como una ventaja al reducir el uso de nutrientes externos: "Gasto mucho menos fertilizante que cuando capto agua de pozo". Sin embargo, Pijoan también ve algún inconveniente: "La administración es muy exigente con el hecho de no pasarnos de los límites recomendables de nitrogeno a nivel ambiental, en este sentido hay margen para la mejora".

Aigua regenerada
Campos de maíz regados con agua regenerada