Sistemes autònoms de sanejament

Foto: Edward Mcmaihin

En un post recent he escrit sobre l’existència de Sistemes Autònoms de Sanejament. Què són, quins tipus hi ha i quan entren en joc, entre d’altres consideracions, és del què parlaré avui. Comencem.

Fa uns 10 anys, davant la mancança de regulació sobre les sol·licituds d’abocament d’aigües residuals domèstiques que no podien connectar-se a la xarxa de sanejament públic, l’Agència Catalana de l’Aigua va optar per fer una Instrucció Tècnica aclarint tots els aspectes relacionats amb aquesta problemàtica: la IT Aplicable al Sanejament Domèstic Autònom.

Aquest document va facilitar les coses tan als tècnics que havien d’aprovar les sol·licituds com als afectats que havien d’instal·lar aquests sistemes, oferint-los una guia bàsica de suport per on començar a treballar.

LÍMIT D’APLICACIÓ I TIPOLOGIA D’ESTABLIMENTS

A partir del concepte d’habitant-equivalent, se’n va calcular el seu nombre en funció de la tipologia d’ús o activitat:

Font: Agència Catalana de l’Aigua

Aquesta IT aplica fins a 80 h-e, entenent que a partir d’aquesta xifra s’hauria de plantejar la connexió a la xarxa pública de sanejament.

SISTEMES DE DEPURACIÓ

1. Pretractaments

Aquí ens podem trobar amb reixes filtres d’una banda i desgreixadors d’una altra. En el cas d’aquest últim i per l’elevada presència d’olis i greixos és obligatori en restaurants, hotels, cases rurals i tots els establiments on se serveixin àpats per a tercers.

Desgreixador per flotació. Font: Matelco

2. Tractaments primaris

Aquests tenen l’objectiu d’eliminar la matèria en suspensió que resta insoluble, mitjançant un tractament físic de separació/flotació i un de biològic de fermentació mitjançant els bacteris presents en l’aigua.

En aquest cas disposem de fosses sèptiques i pous decantadors.

Fossa sèptica. Font: Home Interior Pedia

3. Sistemes biològics compactes

Aquí hi entrarien els sistemes prefabricats que es munten en destí i normalment se soterren. N’hi ha de molts tipus però els més habituals són:

  • Filtres percoladors: el flux d’aigua es reparteix per sobre d’un material inert on hi creix una capa bacteriana que elimina la matèria orgànica present en aquesta aigua.
  • Fangs activats: l’aigua residual està dins d’un dipòsit amb fangs actius (bacteris). Aquesta mescla és airejada per tal d’oxidar la matèria orgànica.
  • Biodiscos: cubeta plana d’aigua residual on s’hi submergeixen fins a la meitat una sèrie de discos verticals solidaris a un eix central que va donant voltes. Això fa que el biofilm que es forma a la superfície dels discos entri en contacte de forma regular amb l’aigua i amb l’aire, aconseguint l’objectiu d’eliminació de matèria orgànica.
Biodiscos

4. Sistemes biològics d’infiltració

Posterior al pretractament, l’efluent és tractat mitjançant infiltració a un medi porós que normalment és el subsòl. Amb això s’aconsegueix retenir sòlids en suspensió i eliminar matèria orgànica.

Hi ha diferents opcions: les rases, que permeten infiltrar en terrenys de poca fondària; els pous i cambres d’infiltració, els quals requereixen d’obra civil i on l’aigua travessa varies capes de graves de diferent mida fins a infiltrar-se en el terreny; i finalment els llits d’infiltració, on se substitueix part del sòl superficial poc permeable per un llit de material arenós per on l’efluent hi pugui percolar.

Detall de canonada foradada en una rasa. Font: Wikihow

5. Sistemes biològics d’infiltració drenats

Quan el terreny no té prou permeabilitat per garantir ni la depuració ni l’evacuació cal reconstituir-lo mitjançant la combinació d’un llit de material arenós i un sistema de canonades per evacuar l’efluent final.

Esquema d’infiltració drenat. Font: ResearchGate

CONCLUSIONS

Vistos tots els tractaments, caldrà trobar la millor combinació per a cada cas particular, és per això que a la IT hi apareix a mode d’orientació un annex amb l’esquema bàsic d’aplicació en funció dels h-e:

Font: Agència Catalana de l’Aigua

L’ozó i la indústria paperera

L’ozó forma part de la capa que ens protegeix de la llum ultraviolada però també pot ser un fort contaminant si n’augmenten les concentracions quan es troba a prop de la superfície terrestre.

Però aquest gas també el podem generar mitjançant ozonitzadors perquè ens sigui útil per a la depuració d’aigües amb una DQO de baixa biodegradabilitat o amb compostos difícils d’eliminar, concretament de les aigües de rebuig que genera la indústria paperera.

Tractament aigües paperera
L’ozonització és part del tractament de les aigües que contenen DQO de difícil eliminació. Font: Madri+d

L’esquema de la part superior representa un sistema d’ozonització i biofiltració que complementa una planta que depura aigües industrials d’una paperera, concretament la SCA Graphic Laakirchen AG, a Àustria.

L’empresa es va plantejar d’introduir aquest sistema un cop va veure que a l’afegir nous additius per millorar la brillantor del paper aquests feien que l’efluent superés els límits legals d’abocament.

Així, posteriorment al tractament fisicoquímic i biològic, l’addició d’aquest nou procés va acabar produint una sèrie de millores com la reducció significativa de DQO (també la menys biodegradable), l’eliminació de color i olors i una reducció dels costos de tractament mitjançant la combinació de l’ozó amb la biofiltració.

Fonts:

· Tratamiento del agua residual industrial de una papelera mediante ozonización (Condorchem Envitech)

· Tratamiento de aguas residuales en la industria papelera (Madri+d)

Projecte OMBReuse

forward-osmosis
Osmosi Directa (FO). Spectrum.ieee.org

Un article conjunt escrit pel LEQUIA i l’ICRA a la revista RETEMA (Gen-Feb 2016) fa referència a les opcions que tenim per a poder obtenir aigua potable a partir d’aigua de mar, salobre o residual; és a dir, a partir d’aigües de difícil potabilització i que fa un temps ni eren considerades un recurs.

Es parla de dessalinització, regeneració, reutilització indirecta i directa d’aigua potable. En aquest últim cas es parla de la obligació d’instal·lar una barrera múltiple com pot ser un biorreactor de membrana (MBR) seguit d’una osmosi inversa (RO) i una desinfecció (llum UV, ozó, cloració), per a obtenir una aigua de qualitat i segura per al seu consum, amb la contrapartida de costos semblants a les de la dessalinització, 0,5-1€/m3.

mbr
MBR acoplat a Osmosi Inversa (RO). Esquema publicat per  Sunmanyang

El projecte OMBReuse pretén reduir els costos de generar aigua potable per a la reutilització directa mantenint-ne la qualitat i seguretat en el consum. És per això que s’ha apostat per la Osmosi Directa (FO).

La FO ja ha estat provada a escala laboratori i pilot, i a diferència de la RO l’obtenció del permeat es produeix per diferència de gradient de salinitat entre les dues bandes de la membrana. L’ús d’una solució d’alta salinitat o “solució extractora” (aigua de mar o clorur sòdic) forma part del sistema empleat, la qual es barreja amb l’aigua residual per llavors ser separada per la RO convencional. En aquest sentit, i degut a que el sistema utilitza la doble barrera (FO+RO) és de possible aplicació a la reutilització d’aigua residual com a potable.

ombr
OMBR. Esquema de la revista Environmental Science

Aplicada en el context dels MBR, la novetat que ens aporta el projecte OMBReuse és la substitució en el reactor de les membranes habituals (de micro o ultrafiltració) per les d’osmosi directa, aconseguint unes elevades taxes d’eliminació de contaminants a més d’una disminució en l’embrutament. En definitiva, ens segueix aportant aigua d’alta qualitat però a un menor cost. Aquest nou esquema de depuració ha rebut el nom de OMBR (Osmotic Membrane Bioreactor) i té un futur prometedor, però també cal resoldre certs inconvenients.

fo
Fonaments de l’osmosi directa. Imatge de Porifera

Vistos els avantatges de la FO, l’acumulació de sals al reactor biològic i la posterior validació a escala real es presenten com els principals reptes a superar. En el cas de l’augment de salinitat, els microorganismes del reactor se’n veuen afectats i provoca inestabilitat en el procés de OMBR.

Però tornant al projecte en sí aquest té 5 eixos definits:

  1. Optimització del procés de membranes.
  2. Avaluació del benefici d’usar 2 membranes denses (FO i RO) com a concepte de doble barrera contra els contaminants.
  3. Avaluació de la problemàtica de l’embrutiment en comparació al MBR habitual.
  4. Desenvolupament d’eines de control per a la concentració de sals i optimització d’operació i neteja.
  5. Desenvolupament d’un sistema d’ajuda a la decisió per integrar la OMBR en l’esquema de tractament d’aigües residuals en àmbit local.

Aquest projecte va començar el 2015 i té una duració de 2 anys, així que properament podrem saber els resultats de tota l’experiència acumulada.

Complementa-ho:

· “Eight technologies for drinkable seawater” (Sprectrum ieee)

· “What is Forward Osmosis?” (Porifera)

· “The osmotic membrane bioreactor: a critical review” (Environmental Science: Water Research & Technology)