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

 

Auditorias técnicas en las EDARI

EDARI
Font: Water World

Las auditorías técnicas en las EDARI son una herramienta imprescindible, las cuales tendrían que formar parte del plan anual de explotación puesto que nos ayudará a tener una visión global del proceso, resaltar las carencias y añadir puntos de mejora.

Cuando podemos utilizar esta herramienta? Aquí teneis algunos ejemplos:

  • Visitas iniciales de asesoramiento y consultoría.
  • Seguimiento periódico para evitar futuros problemas.
  • Detección de necesidades de ampliación o modificación.
  • Reducción de consumos, por ejemplo en productos químicos o gasto energético.
  • Propuestas de aprovechamiento del agua depurada para reutilización.

Hay que remarcar que una auditoría necesita de la colaboración imprescindible del cliente, puesto que el auditor tiene que recopilar el máximo de datos posible para hacer un buen diagnóstico. Desgraciadamente no siempre es así, y a menudo hay que tener unas cualidades propias de un detective para conseguir la información adecuada. Esto suele pasar porque el cliente separa mentalmente el proceso de producción del de depuración cuando realmente forman parte del mismo proceso. Es decir, si se generan aguas residuales es porque ha habido una etapa previa de consumo de agua para fabricar un producto (zumos, bolleria, fármacos, papel, galvanizados, etc.). En definitiva, hay que insistir en este aspecto y cambiar el esquema mental para incorporar la etapa de depuración al esquema global de producción.

Para finalizar, os dejo un video del profesor Jorge Chamorro en el que concreta los puntos críticos a trabajar dentro del marco de una auditoría técnica:

 

Pretratamiento de aguas residuales industriales

Hoy os explico la importancia de tener un buen pretratamiento de las aguas residuales industriales, concretamente en las que contienen una elevada concentración de aceites, grasas y sólidos en suspensión. Como ejemplos de aguas donde podemos encontrar estos componentes fruto de su proceso productivo están los mataderos, los fabricantes de masas (bolleria y pan) y los de sopas y caldos.

DAF Toro
DAF instalado en una depuradora de aguas industriales. Font: CiM Aigua

La presencia excesiva de grasas provoca una bajada del oxígeno en el reactor aerobio y un riesgo de proliferación de bacterias filamentosas que acaba alterando el equilibrio, así como una bajada en picado del rendimiento. Para evitar estos problemas necesitamos un pretratamiento adecuado, en este caso un equipo de flotación que separe la mayor cantidad de grasas posible del agua de entrada a la depuradora y permita dirigirla al reactor en condiciones óptimas para seguir con el proceso.

Esquema DAF
Esquema de una unidad de flotación o DAF. Fuente: Wikimedia

En el video podéis ver como trabaja un DAF, en este caso trata aguas de limpieza de un matadero. Si la unidad tiene un buen rendimiento podremos eliminar hasta el 90% de sólidos en suspensión y el 70% de materia orgánica. Con esto el reactor aerobio podrá acabar de eliminar la materia orgánica restante reduciéndola a unos valores que cumplen con la legalidad.

Para terminar, no sólo tenemos la ayuda de los DAF en los pretratamientos sino que también tenemos a los CAF, que funcionan mediante un sistema más sencillo pero con resultados parecidos a los primeros. La explicación a fondo y las diferencias entre unos y otros las dejo para otro post!

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