Validación técnica de una nueva tecnología de regeneración y

Tema C: Agua y Ciudad
Validación técnica de una nueva tecnología de regeneración
y reutilización de aguas residuales
en el Centa
Patricia Simal Campos(*),Gonzalo Alfonsín Soliño(**),Juan José Salas Rodríguez(***)
(*)Directora técnica de Soluciones Medioambientales y Aguas, S.A.
[email protected]
(**) Director del Departamento de Medio Ambiente de Facet Ibérica, S.A.
[email protected]
(***) Coordinador del Área de I+D+i del Centro Experimental de Nuevas Tecnologías del
Aguas (CENTA) [email protected]
1 Introducción
El 7 de diciembre de 2007 se aprobó el Real Decreto 1620/2007, por el que se establece el régimen jurídico de la
reutilización de las aguas depuradas. Esta normativa ha abierto en España una nueva era en el aprovechamiento
de los recursos hídricos y su adaptación a los nuevos modelos de consumo humano del agua.
La carencia de sistemas de depuración adecuados de aguas residuales domésticas ha contribuido
tradicionalmente a destruir o desperdiciar los recursos hídricos. Es realmente ineficiente e insostenible
medioambientalmente utilizar el agua potable en el mantenimiento de espacios verdes y limpieza de calles, por
lo que es ya una exigencia ineludible el regenerar las aguas residuales para que sean reutilizadas. El desafío, es
hacerlo con tecnologías avanzadas, fiables y a precios competitivos. Por ello, se presenta en este artículo una
solución que ya está dando resultados de forma práctica y que se basa en acercar la solución al problema, frente a
las tradicionales soluciones de grandes infraestructuras con costosas inversiones en redes de saneamiento.
Muy en consonancia con lo regulado en el R.D. 1620/07, el enfoque estratégico de esta nueva tecnología se basa
en dotar de solución al problema allí donde éste se produce. Ya no es necesario trasladar las aguas residuales a
lugares remotos, a través de costosas redes de saneamiento a depuradoras de gran dimensión. La regeneración y
reutilización puede ser llevada a cabo por sistemas diseñados y construidos para ser instalados de forma rápida y
eficiente en el lugar donde se encuentra el agua residual que ha de ser regenerada y/o el lugar donde se aplique el
agua regenerada. La realidad en la comunidad gallega ha llevado a SMA a concebir que la depuración de las
aguas residuales urbanas precisaban de un enfoque tecnológico y de solución constructiva no convencional,
debido a su gran dispersión poblacional, donde las entidades menores de 2.000 habitantes ascienden a 29.857
(99,7% del total) de los que la mayoría no superan los 500 habitantes.
El planteamiento convencional de depuración de las aguas residuales domésticas provenientes de núcleos
dispersos ha venido siendo el de la construcción de depuradoras de tamaño grande o mediano para dar servicio a
áreas geográficas extensas que comprendan varios núcleos de población. La agrupación de estos núcleos, en un
medio orográfico difícil como el gallego, ha estado determinada por el objetivo de unir un número de habitantes
suficientes que justifiquen las inversiones en redes de alcantarillado y estaciones de bombeo, donde el riesgo de
infiltraciones de aguas pluviales es muy importante. Esto ha conllevado no solamente la necesidad de una
inversión en infraestructura importante, sino también en un significativo coste de explotación y mantenimiento
de la depuradora y de los bombeos de agua residual.
Tema C: Agua y Ciudad
2 Fundación centro de las nuevas tecnologías del agua
La Fundación Centro de las Nuevas Tecnologías del Agua (CENTA) ocupa en la actualidad un papel destacado
en el sector del agua, abarcando una multiplicidad de funciones y tareas encaminadas a promover una mejor
gestión de los recursos hídricos desde un enfoque más innovador, solidario y participativo.
Con una trayectoria investigadora avalada por más de quince años de experiencia en el campo de las tecnologías
para la depuración y regeneración de las aguas residuales, el CENTA forma parte del Sistema Andaluz del
Conocimiento, como Instituto de Investigación, Plataforma de Transferencia y Validación Tecnológica y Agente
Dinamizador del Sector.
La Fundación complementa su actividad principal de I+D+i con actuaciones de difusión y divulgación del
conocimiento, educación ambiental, transferencia tecnológica y cooperación internacional al desarrollo.
Los principales objetivos en los que enmarca su actividad son:
-
Promover una mejor gestión de los recursos hídricos, con un enfoque más sostenible, solidario y
participativo.
-
Contribuir al desarrollo científico, tecnológico y social de Andalucía, favoreciendo la mejora de la
competitividad de las empresas, profesionales y organizaciones del sector del agua.
-
Poner el conocimiento al servicio de la sociedad respondiendo así al compromiso social y
medioambiental que mueve a la entidad y que forma parte de sus fines fundacionales.
La I+D+i en materia de depuración de aguas residuales y reutilización constituye la tarea fundamental del
CENTA, siendo especialmente destacable su línea de investigación en tratamientos extensivos, especialmente
adecuados para la depuración en áreas rurales. Herramienta fundamental para el desarrollo de esta labor es la
Planta Experimental de Carrión de los Céspedes (PECC).
La PECC se erige como la plataforma experimental de mayor escala que existe en el mundo, tanto por su
dimensión como por el elevado número de prototipos que en ella se investigan, desarrollan y validan,
coexistiendo así en un mismo espacio las tecnologías más avanzadas y sofisticadas con sistemas naturales de
depuración.
Destacable sin duda es la proyección internacional de la Planta Experimental, a través de su programa de
Transferencia Tecnológica, que permite trasladar los avances tecnológicos a otras áreas geográficas, destacando
el Mediterráneo y América Latina.
Por otro lado, la evolución de los trabajos desarrollados en el Centro Experimental ha propiciado la creación de
una extensa red de colaboradores y socios para la ejecución de proyectos de diversa envergadura, tanto en el
ámbito universitario, de la administración pública y el sector privado.
A nivel internacional, la Fundación mantiene una estrecha colaboración con organizaciones y entidades de
distintos países, entre ellas L’Office Internacional de l’Eau (Francia), la IWA (International Water Association)
y el Instituto UNESCO-IHE para la Educación en materia de agua (Holanda).
Igualmente, el CENTA colabora con instituciones privadas y públicas, entre ellas la Fundación Biodiversidad, el
Ministerio de Medio Ambiente, Medio Rural y Marino, la Agencia Española de Cooperación Internacional al
Desarrollo, la Agencia Andaluza de Cooperación Internacional al Desarrollo, etc.
Figura 1
Vista aérea de la Planta Experimental de Carrión de los Céspedes
Tema C: Agua y Ciudad
3 Características del sistema de tratamiento estudiado
De acuerdo a las estrategias europeas en materia de medioambiente la depuración de las aguas residuales de
pequeños núcleos pasa por acercar la solución al punto de origen, aportando un tratamiento localizado y
específico para cada núcleo poblacional, edificación singular o instalación deportiva, etc., según las
características propias de los mismos. Al instalar una planta de tratamiento próxima al origen de la producción
de las aguas residuales, además de evitar las redes extensas de colectores y las estaciones de bombeo, se
consigue que el aporte a la planta se desvirtúe en menor medida, presentando las características de un agua
residual doméstica tipo, dado que se caracteriza de forma precisa el foco generador de esta agua residual.
Siguiendo estas premisas, los equipos FACET – STP fueron diseñados para responder a requerimientos
ambientales y económicos como:
-
Ausencia de olores.
Ausencia de ruidos.
Espacio reducido para la ubicación de la instalación.
Impacto visual adecuado al entorno.
Sin efectos adversos colaterales como la producción de lodos.
Inversión competitiva en infraestructura total por habitante equivalente.
Reducidos costes de explotación y mantenimiento.
Funcionamiento autómata.
Cumplimiento de la normativa de tratamiento de aguas residuales.
1
Las unidades de regeneración/reutilización FACET-STP , que constituyen la solución aportada por la empresa
SMA, se basan en un proceso biológico por aireación prolongada mediante fangos activos y recirculación de los
mismos, seguido de un proceso de desinfección por ozonización. Estos sistemas permiten la construcción de
pequeñas unidades prefabricadas de fácil instalación que, correctamente diseñadas y mantenidas, no ofrecen
problemas de olores ni ruidos, además de no generar fangos excedentes del sistema. Se concibieron modelos
estándares, que requiriesen de una superficie de implantación muy reducida, autómatas y autónomos, de forma
que la explotación y mantenimiento requiriesen la mínima aportación de mano de obra y que cumplieran con los
requerimientos legales más exigentes de DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno), DQO (Demanda Química de
Oxígeno) y SST (Sólidos en Suspensión Totales), resolviendo de forma eficiente la depuración y regeneración de
las aguas residuales de las pequeñas comunidades o edificaciones singulares.
3.1. Esquema de funcionamiento de una planta FACET-STP
Figura 2
Diagrama de flujo de funcionamiento
1
Las unidades de regeneración/reutilización FACET-STP, son fabricadas por FACET IBERICA, S.A., socio industrial de
Soluciones Medioambientales y Aguas, S.A. (SMA) (www.smasa.net).
Tema C: Agua y Ciudad
Las unidades FACET-STP están compuestas por tres cámaras:
-
-
-
Cámara de aireación: mediante un sistema de trituración-bombeo, recibe las aguas sucias
procedentes del pozo de bombeo. En esta cámara, la materia orgánica sufre un proceso de
degradación biológica por medio de bacterias aerobias. La aireación que facilita el crecimiento
microbiano crea, además, un ambiente turbulento, en el que el líquido contenido está en continuo
movimiento, impidiendo la decantación de los lodos.
Cámara de decantación: su forma es de tronco de pirámide invertida con sección en “V”. En esta
cámara, la ausencia de turbulencias provoca la separación del lodo activo y el agua. El
funcionamiento presurizado favorece la decantación hacia el fondo de la misma. Esta cámara
dispone de un medio lamelar que mejora la decantación de los sólidos finos, así como tuberías para
la recirculación periódica de todos los lodos decantados y grasas flotantes a la cámara de aireación.
Cámara de desinfección y descarga: el líquido, ya clarificado y procedente de la cámara de
decantación, es desodorizado y desinfectado en un proceso terciario a través de un circuito cerrado
en el que se inyecta ozono al agua aspirada, para después devolverla a la cámara de descarga, donde
se realiza el vertido por gravedad.
Asimismo, las unidades FACET-STP disponen de una cabina de control, externa al cuerpo de la planta, donde se
encuentran todos los equipos electromecánicos necesarios para la realización de los distintos procesos, sus
elementos de protección, control y mando. Dentro de éstos, un autómata dotado de módem permite desarrollar la
comunicación entre los equipos y el SAT (Servicio de Asistencia Técnica).
4 Experiencia en el centro de las nuevas tecnologías del agua
(centa)
Las pruebas realizadas después de varios meses de funcionamiento en la planta STP-25, ubicada en las
instalaciones de la Planta Experimental de Carrión de los Céspedes (PECC), en Sevilla, y gestionada por la
Fundación Centro de Nuevas Tecnologías del Agua (CENTA), han permitido constatar el alto grado de
regeneración de las aguas residuales tratadas, sin necesidad de extracción periódica de fango. Los resultados
analíticos de este período de pruebas se recogen en la tabla siguiente:
Tabla 1 Resultados analíticos de la planta STP-25 ubicada en el PECC
Parámetros
DQO (mg O2/l)
DBO5 (mg O2/l)
SST (mg/l)
Media
aritmética de
los datos del
influente
694,1
372,3
244,9
Desviación
estándar del
influente
300,6
128,1
89,3
Media
aritmética de
los datos del
efluente
92,2
24,9
44,1
Desviación
estándar del
efluente
67,1
20,0
29,1
Nº de analíticas
tomadas entre el
28/01/2008 y el
20/07/2008
23
23
23
En un nuevo desafío como solución de depuración, se ha concebido un nuevo modelo de depuradora de reducido
tamaño, con el fin de ser transportado a cualquier lugar del mundo utilizando el medio de transporte intermodal
más desarrollado, el container de 20 pies. El nuevo sistema, denominado SMS-16, acerca todavía más la
solución al problema debido a su sencillez para las operaciones de transporte, y ha sido diseñado para cumplir
los requerimientos de calidad más exigentes, recogidos en el Real Decreto 1620/2007, de reutilización de las
aguas depuradas.
Esta planta tiene una capacidad de tratamiento de 40 m3/día de agua regenerada, con un consumo energético que
se estima en de 86 kWh/día y cuenta con la tecnología descrita en este documento utilizada para las Plantas STP,
además de una serie de mejoras que se describen a continuación.
-
Inclusión de un medio Biofilm en el Reactor, que provee de una elevada superficie específica para sostener
los microorganismos digestores del agua residual.
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-
Adición de un filtro de arena a la descarga del Clarificador, para la reducción de los parámetros de SST
(Sólidos en Suspensión Totales) y Turbidez del agua tratada por la planta
Desinfección reforzada por UV (Ultravioleta) a la descarga del filtro, para garantizar la ausencia total de E.
Coli y Nemátodos.
División del reactor en zonas anóxicas y aerobias para fomentar la eliminación de nutrientes en forma de
compuestos derivados de Nitrógeno y Fósforo.
Figura 3
Elementos del Sistema de depuración SMS-16
Los primero resultados, obtenidos tras varias semanas de pruebas son altamente positivos, y confirman el alto
grado de depuración del agua tratada en este nuevo modelo de depuradora, que está siendo validada actualmente
en la Planta Experimental de Carrión de los Céspedes.
Tabla com parativa de los re s ultados obte nidos e n la SM S-16
Dir 91/271/CEE
RD 849/1986
media aritm resultados
180
160
valor numérico
140
120
100
80
60
40
20
0
DBO5 (mg/l)
DQO (mg/l)
SST (mg/l)
Parám e tros
Figura 4
Resultados preliminares de la SMS-16
Tema C: Agua y Ciudad
5 Conclusiones
Aportar una solución al tratamiento de las aguas residuales urbanas, contribuye a maximizar la disponibilidad de
un bien escaso -actualmente el volumen de agua reutilizada en España es solo del 13%-, al tiempo que se
convierte en una fuente alternativa o complementaria de recursos. Se trata de una actividad que reduce el
impacto sobre el medio natural de los asentamientos humanos, y es por ello que se debe promover e integrar en
el marco de otras políticas ambientales, al tratarse de un recurso limitado y fundamental para el desarrollo social
y económico. Desde SMA; en colaboración con FACET IBÉRICA; se ha tratado de dar respuesta a estas
necesidades que la sociedad demanda de entidades públicas y privadas relacionadas con la gestión del agua, fruto
de ese trabajo se han diseñado las depuradoras FACET- STP, y FACET SMS, que aúnan tecnología de
vanguardia y respeto por el medio ambiente.
En definitiva, la reutilización de las aguas residuales domésticas trae consigo numerosas ventajas:
-
-
La regeneración de efluentes supone una mejora de calidad en el vertido y, también, sobre el medio receptor.
Posibilidad de un incremento sustancial de los recursos hídricos existentes en las zonas donde el efluente
depurado se vierte al mar.
Mejor gestión de los recursos y ahorro de los mismos al sustituir con aguas regeneradas volúmenes de agua
de mayor calidad que pueden, de esta forma, utilizarse para fines como el abastecimiento humano.
Reducir el aporte de contaminantes a los cursos naturales de agua.
Facilitar el ahorro energético, al evitar la necesidad de aportar caudales adicionales de agua desde zonas más
alejadas a la que se encuentra la planta de depuración del efluente regenerado, y la consecuente instalación
de sistemas de bombeo intermedios.
Aprovechamiento de los elementos nutritivos contenidos en el agua depurada.
Mayor fiabilidad y regularidad del agua disponible.
Cumplir la normativa recientemente aprobada sobre reutilización de agua depurada.
5.1. Diversos usos del agua regenerada
Campos
deportivos
Optimización
Campos de Golf
de los recursos
hídricos
Figura 5
Jardines
Posibles usos del agua regenerada
Conjuntos
residenciales