reutilización aguas residuales -...

Reutilización Aguas Residuales

Tratamientos

Ms. Ing. Miriam C. Marín

MARÍN PONS & ASOCIADOS, S.R.L. INGENIERÍA INDUSTRIAL, AGROINDUSTRIAL Y AGROPECUARIA CONSULTORÍA INTEGRAL EN: Diseño de Procesos, Tecnología de los Alimentos, Instalaciones Industriales, Prevención de Riesgos Laborales y Medioambiente Calle Olegario Tenares, Nº 20C, Los Restauradores, Santo Domingo, República Dominicana.

Teléfono: +809 5308003. Celular: +829 866 7770

Agosto de 2012

Tratamientos de reutilización de aguas residuales

Calle Olegario Tenares, Nº 20C, Los Restauradores, Santo Domingo, Rep. Dom.

Tel.: +809 5308003, Cel.: +829 866 7770. www.marinponsasociados.com Página 2 de 27

INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 3

1. TRATAMIENTOS TERCIARIOS CONVENCIONALES (FILTRACIÓN Y DESINFECCIÓN) ......................... 9

1.1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................... 9 1.2. FILTRACIÓN ....................................................................................................................................... 10 1.3. DESINFECCIÓN .............................................................................................................................. 12

1.3.1. Desinfección mediante rayos UV: ........................................................................................... 14 1.3.2. Desinfección con cloro: ........................................................................................................... 14 1.3.3. Desinfección con ozono: ......................................................................................................... 16

2. TRATAMIENTOS AVANZADOS, TECNOLOGÍAS DE MEMBRANA (MBR) ........................................... 16

2.1. DESCRIPCIÓN ..................................................................................................................................... 16 2.2. FUNCIONAMIENTO .............................................................................................................................. 18 2.3. APLICACIONES .................................................................................................................................... 19 2.4. INSTALACIÓN ..................................................................................................................................... 20 2.5. MANTENIMIENTO ............................................................................................................................... 20

3. SISTEMAS DE REUTILIZACIÓN DE AGUAS GRISES ............................................................................ 21

3.1. DESCRIPCIÓN ..................................................................................................................................... 21 3.2. FUNCIONAMIENTO .............................................................................................................................. 22 3.3. APLICACIONES .................................................................................................................................... 23 3.4. TRATAMIENTOS DE REUTILIZACIÓN .......................................................................................................... 23 3.5. INSTALACIÓN ..................................................................................................................................... 23

4. SISTEMAS DE RECICLAJE EN TÚNELES DE LAVADO .......................................................................... 24

4.1. DESCRIPCIÓN ..................................................................................................................................... 24 4.2. FUNCIONAMIENTO .............................................................................................................................. 24 4.3. APLICACIONES .................................................................................................................................... 25 4.4. CARACTERÍSTICAS ............................................................................................................................... 25 4.5. INSTALACIÓN ..................................................................................................................................... 26 4.6. MANTENIMIENTO ............................................................................................................................... 26




INTRODUCCIÓN

La reutilización de aguas residuales es un componente intrínseco del ciclo natural

del agua y es el proceso que permite utilizar las aguas residuales depuradas antes

de ser vertidas al dominio público hidráulico.

El incremento registrado por las dotaciones de agua de abastecimiento, junto con

el aumento de población experimentado por numerosas zonas urbanas, han hecho

que las fuentes de abastecimiento tradicionales sean insuficientes para atender las

demandas actuales. Las distancias crecientes entre las fuentes de abastecimiento y

los núcleos urbanos, las limitaciones ambientales para construir nuevos embalses y

las sequías han llevado a numerosas poblaciones a plantearse la utilización de

aguas depuradas como fuente adicional de agua para aprovechamientos que no

requieran una calidad de agua potable.

Por otra parte, las crecientes exigencias sanitarias y ambientales sobre la calidad

de las aguas continentales y marinas, junto con los requisitos de ubicación y los

niveles de tratamiento cada vez más estrictos impuestos a los vertidos de aguas

depuradas, han hecho que el agua regenerada se convierta en una fuente

alternativa de abastecimiento, económica y segura desde el punto de vista sanitario

y ambiental.

El proceso de tratamiento necesario para que un agua depurada pueda ser

reutilizada se denomina generalmente regeneración y el resultado de dicho proceso

agua regenerada. La regeneración de un agua consiste en devolverle, parcial o

totalmente, el nivel de calidad que tenía antes de ser utilizada.

La diferencia fundamental entre un tratamiento de depuración y uno de

regeneración es que el primero es consecuencia de un imperativo legal para

mantener unas calidades de vertido mientras que con el segundo se obtiene un

producto comercial que en algunos casos, dependiendo del uso, deberá cumplir

con unas normas de calidad mucho más estrictas.

La implantación de un proyecto de regeneración de agua tiene dos requisitos

esenciales y complementarios:

• Definir los niveles de calidad adecuados para cada uno de los posibles usos del

agua.

• Establecer los procesos de tratamiento y los límites de calidad del efluente

recomendados para cada uno de los usos previstos.

La reutilización del agua puede tener múltiples beneficios:




Una nueva fuente de suministro de agua, capaz de aportar recursos hídricos

adicionales.

Una disminución de los costes de tratamiento y de vertido del agua

depurada.

Una reducción del aporte de contaminantes a los cursos naturales de agua,

en particular cuando la reutilización se efectúa mediante riego agrícola, de

jardinería o forestal.

El aplazamiento, la reducción o incluso la supresión de instalaciones

adicionales de tratamiento de agua de abastecimiento, con la consiguiente

reducción que ello supone tanto de los efectos desfavorables sobre los

cursos naturales de agua como de los costes de abastecimiento de agua.

Un ahorro energético, al evitar la necesidad de aportes adicionales de agua

desde zonas más alejadas a la de la planta de regeneración de agua.

Una reducción de las aportaciones de dióxido de carbono a la atmósfera, en

razón de los menores consumos energéticos.

Un aprovechamiento de los elementos nutritivos contenidos en el agua,

especialmente cuando se usa para riego.

Una mayor garantía de suministro.

La reutilización exige tener en cuenta, entre otros, los siguientes

aspectos:

La disponibilidad de efluentes depurados.

La adopción de instrumentos normativos que reduzcan los riesgos

inherentes a la reutilización, hasta límites aceptables.

La realización de estudios de viabilidad, que analicen la sustentabilidad de

cada actuación.

La selección de los tratamientos de regeneración necesarios y de los

sistemas de transporte y regulación del agua regenerada.

La aceptación pública de la reutilización, mediante la información y la

participación de los ciudadanos y agentes implicados en el desarrollo de los

proyectos.

El agua regenerada se viene empleando para múltiples usos, entre los que

cabe destacar:

Usos urbanos: jardinería, incendios, lavado de calles y automóviles. Usos

industriales: refrigeración, etc.…

Riego agrícola, forestal y de jardinería.

Usos ornamentales y recreativos.

Mejora y preservación del medio natural.

Recarga de acuíferos.




La reutilización agrícola constituye el aprovechamiento más extendido del agua

regenerada, tanto para cultivo hortícola como para cultivos con procesamiento

posterior, cereales, cítricos y viñedos.

Otra posible clasificación es la reutilización para uso potable y no potable, siendo

estos últimos los que han adquirido el mayor desarrollo y han alcanzado unas

excelentes cotas de fiabilidad y de aceptación por parte de los usuarios y del público

en general.

Procesos de regeneración

Al plantearse un tratamiento de regeneración hay que tener en cuenta los

siguientes aspectos:

Calidad del agua regenerada obtenida: debe perseguirse la calidad máxima, por

lo que se hace necesario un marco legal vigente.

Fiabilidad del tratamiento: Dada la inestabilidad de la calidad del agua depurada

parece aconsejable la existencia de varias etapas sucesivas en la línea de

tratamiento de regeneración, de forma que cada una de ellas actúe de barrera

de control frente a la siguiente, minimizando los efectos de la variabilidad en las

características del influente.

Coste del tratamiento.

El objetivo de la línea de regeneración es obtener una adecuada calidad sanitaria,

por lo que las etapas anteriores a la desinfección son preparatorias para ésta.

La línea de tratamiento más extendida es la compuesta por un físico químico con

decantación lamelar más una filtración de arena por gravedad, seguida de una

desinfección por ultravioletas. Si se requiere desalar el agua la línea más extendida

la constituye algún tipo de filtración más una electrodiálisis reversible (EDR) u

ósmosis inversa (OI).




Esta línea se basa en un criterio multibarrera para evitar los riesgos sanitarios. El

rendimiento de las distintas etapas es el siguiente:

Reglamentación

La legislación que rige la reutilización de agua en España es el Real Decreto 1620/2007, que incluye:

Condiciones básicas de reutilización.

Aspectos concesionales.

Criterios de calidad de la reutilización.

Frecuencia mínima de muestreos y análisis, así como los métodos analíticos de referencia.

Criterios de evaluación de la calidad de aguas regeneradas.

Modelo de solicitud para obtener la autorización de reutilización. Se prohíbe la reutilización de aguas depuradas para los siguientes usos:

Para el consumo humano.

Para los usos propios de la industria alimentaria.

Para usos de refrigeración en instalaciones hospitalarias y similares.

Para el cultivo de moluscos filtradores en acuicultura. Para la determinación de los criterios de calidad de las aguas regeneradas se




han tenido en cuenta las recomendaciones de la OMS y los nuevos planteamientos incluidos en la normativa EPA. Los criterios físico-químicos y biológicos se resumen en los siguientes esquemas. RUEDA 1, y RUEDA 2 Se establecen 13 usos agrupados en cinco grandes apartados:

• Urbanos.

• Agrícolas.

• Industriales.

• Recreativos.

• Ambientales.

Para cada tipo de uso se establecen las calidades mínimas aceptables respecto a

los siguientes parámetros:

• Biológicos: Huevos de nematodos intestinales y escherichia coli.

• Físico-químicos: Sólidos en suspensión y turbidez.

• Otros parámetros: Legionella spp, Taenia saginata y Taenia solium, fósforo

total o nitrógeno total.




1. TRATAMIENTOS TERCIARIOS CONVENCIONALES (FILTRACIÓN Y DESINFECCIÓN)

1.1. Introducción

El objetivo de los tratamientos terciarios de “regeneración” es mejorar la

calidad del efluente de la EDAR de cara a su posterior reutilización. Dentro

de estos tratamientos tiene gran aplicación la filtración seguida de desinfección.

Los filtros que se suelen emplear son:

Filtros de lecho (a presión y a gravedad).

Filtros de anillas.

Filtros de limpieza en contínuo.

Filtros de tamíz.




El efluente filtrado se desinfecta mediante:

Rayos ultravioleta.

Cloración.

Ozonización.

Existen numerosas combinaciones de estas tecnologías, seleccionándose la

más adecuada en cada caso en función de la calidad del efluente para ser

reutilizado. Seguidamente describiremos estos procesos en mayor

profundidad.

1.2. Filtración

Las características generales de los tipos de filtración anteriormente

mencionados se muestran en la siguiente tabla:




Todos estos tipos de filtros tienen como objetivo conseguir una calidad del agua

para una óptima desinfección. La elección de uno u otro vendrá dada en función de

los costes de implantación y explotación junto con su fiabilidad mecánica.

En referencia a los parámetros de calidad adoptados (SS, NTU, E.coli y

Nematodos) esta etapa de tratamiento consigue unas reducciones, indicadas en la

tabla, dependiendo fundamentalmente de la granulometría y espesor del lecho.

Seguidamente se describen estos tipos de filtración:

Filtros a presión y gravedad: Cuando el agua llegue con cierta presión, el utilizar

los filtros a presión ahorra un bombeo posterior permitiendo aprovechar dicha

energía potencial. Presentan la ventaja frente a los de gravedad de una rápida

modulación según necesidades.

El objetivo de ambos es la eliminación de SS (10 ppm) y turbidez (5 NTU) a niveles

que permitan una adecuada desinfección. Se lavan con agua y aire, siendo el

consumo de agua de lavado del orden del 2 al 3%.

Son filtros muy extendidos, con bajos costes de implantación y explotación, dado

su menor consumo energético.

Filtros de anillas: Su implantación en tratamientos de regeneración de aguas

residuales no está muy extendida, ya que necesitan un tamizado previo y una

desinfección para evitar crecimientos bacterianos, por lo que tienen mayores costes

de implantación.

Filtros de lavado en contínuo: Pueden obtener resultados equivalentes a los de

una microfiltración. Necesitan la adición de 4 a 5 ppm de hipoclorito sódico para

evitar el crecimiento bacteriano que aglomera los granos de arena. No es

necesario emplear coagulante, salvo que se requiera rendimiento superior al 50%




de reducción de SS y del 60% de reducción de turbidez.

Filtro de tamíz: Se trata de un filtro constituido por discos con paneles de tejido de

poliéster de 10-500 micras de poro absoluto. La filtración, por gravedad, se realiza

desde el interior de los discos al exterior y la limpieza se realiza a contracorriente.

Cuando se detecta una pérdida de carga predeterminada, los discos giran

presentando una nueva sección al filtrado lavándose a contracorriente y de forma

automática los paneles.

Actualmente este tipo de filtros se instala para evitar el paso de huevos de

nemátodos al tener estos entre 30 y 60 micras y por tanto mayor tamaño que el poro

de paso.

Este sistema tiene como ventaja su compacidad y facilidad de instalación, pero su

coste de instalación es tres veces mayor que el de un filtro convencional. La

calidad de efluente obtenida es similar a la de otros filtros.

Para asegurar una calidad microbiológica por debajo de 1.000 e.coli/100 ml se

hace necesaria la combinación de una etapa de tratamiento previa y una etapa de

desinfección posterior.

1.3. Desinfección

Desde el punto de vista de la salud es la etapa más importante del tratamiento de

regeneración. Se define como el proceso de eliminación de microorganismos

patógenos mediante procedimientos físicos y químicos.

Existen tres tipos principales de microorganismos que deben preocuparnos:

Bacterias, Virus y Protozoos. Algunos de los potenciales agentes infecciosos

presentes en el agua depurada y que se pueden eliminar con esta etapa, son los

siguientes:

Entero-bacterias: Escherichia coli u otros coniformes, salmonella typhosa,

shigella….

Virus: Poliomelitis, hepatitis infecciosa, echo virus, coxsackie virus,…

Protozoos y otros: Giardia lamblia, crytosporidium, huevos de nematodos….

Para el control de esta etapa de tratamiento es importante definir un indicador. En

opinión de muchos investigadores, el grupo de colifomes, que es el utilizado, no da el

suficiente margen de seguridad dependiendo del agente desinfectante utilizado.

Existe un riesgo de que microorganismos patógenos no siempre presentes en el

agua depurada y más resistente al agente desinfectante que el organismo indicador

permanezcan en el efluente regenerado. En los parámetros adoptados hasta el

momento (SS, T, E.Coli y huevos de nematodos), existen diferentes opiniones sobre




la validez de los mismos a la hora de reflejar la calidad sanitaria del agua

regenerada.

Los métodos usuales para la desinfección de aguas residuales depuradas son:

Agentes físicos: Luz (Radiación UV).

Agentes químicos: ClONa, Cl02, 03.

Los microorganismos patógenos ligados al agua tienden a presentarse, cuando

están dispersos en ella, como organismos individuales. Como consecuencia, los

principios aplicables a la desinfección del agua son los que se refieren a la

desvitalización de células individuales, por lo que la acción germicida puede

considerarse como una reacción química. Según esto, el grado de eliminación de

microorganismos dependerá de los siguientes parámetros, que deben ser

considerados a la hora de establecer los efectos de un desinfectante:

La naturaleza del organismo a desvitalizar.

La naturaleza del producto letal.

La concentración o intensidad del producto.

El tiempo de contacto.

La temperatura.

La naturaleza del medio.

pH y otros.

Los factores a considerar en la evaluación e las diferentes alternativas de

desinfección son:

Eficacia: Capacidad de alcanzar los niveles de desinfección

requeridos, amplitud del espectro de desinfección y eficacia.

Costes: Inversión, amortización, operación y mantenimiento y coste

de pre-tratamiento del agua depurada en su caso.

Aplicabilidad: Facilidad de transporte, almacenamiento o

generación in situ, aplicación y control, operación y mantenimiento,

flexibilidad, complejidad, capacidad para predecir los resultados de la

desinfección y seguridad.

Necesidad de estudios piloto: Determinación de la dosis necesaria

y detalles de diseño.

Efectos adversos potenciales: Toxicidad para la vida acuática,

formación y transmisión de tóxicos bioacumulables, mutagénicos o

cancerígenos.

De acuerdo con estos aspectos, el hipoclorito es el método más popular




para la desinfección de las aguas regeneradas, aunque cada vez se instalan

más tratamientos ultravioleta, debido a que no producen compuestos

orgánicos perjudiciales, su amplio espectro de desinfección y menor

necesidad de espacio. La única desventaja es que es un proceso físico, y

por tanto, sólo desinfectan el agua durante su paso por la cámara de

radiación, no pudiendo aportar una capacidad residual de desinfección

como el hipoclorito, por lo que recientemente se tiende a combinar las dos

técnicas.

1.3.1. Desinfección mediante rayos UV:

Los rayos ultravioletas forman parte del espectro electromagnético y tienen

longitudes de onda comprendidas entre 150 y 400 nrn. Su efecto se debe a

que la radiación ultravioleta origina cambios químicos en el ácido

desoxirribonucleico de los microorganismos, impidiendo su reproducción y,

por consiguiente, inactivándolos. Mientras la desinfección química requiere,

en el caso del cloro, tiempos de contacto superiores a 10 minutos, en el caso

de los rayos ultravioletas el tiempo requerido oscila entre 2 y 3 segundos, es

decir, es cientos de veces menor.

Los rayos ultravioletas se generan mediante una descarga eléctrica en

vapor metálico, siendo la lámpara de vapor de mercurio la más indicada para

generación de radiación germicida. El rendimiento de inactivación depende,

directamente, de la exposición de los microorganismos a dichas radiaciones.

La exposición o dosis, se calcula multiplicando la intensidad la radiación por

el tiempo de exposición.

Dos son los criterios fundamentales para el diseño de la cámara de rayos

ultravioletas, para evitar, en lo posible, la acción protectora de las partículas

sobre los microorganismos y posibles cortocircuitos que originen que parte

del caudal a desinfectar no reciba la dosis adecuada:

El flujo, a través de la misma, debe ser turbulento.

El agua debe recibir los rayos ultravioletas desde todas direcciones.

Físicamente, pueden considerarse dos tipos de reactor, abierto o en canal y

cerrado en tubería.

1.3.2. Desinfección con cloro:

El Cl2 se encuentra en la naturaleza únicamente en combinación, principalmente

como ClNa. Es un gas amarillo-verdoso, halógeno, fácilmente compresible a

líquido ámbar. Tóxico, corrosivo y asfixiante, por lo que será necesario disponer de

equipos de absorción y neutralización y conocer medidas de emergencia frente a




un posible escape. Se puede almacenar en contenedor, y está completamente

líquido a una temperatura de 67,8ºC. Su eficacia germicida depende principalmente

del ClOH presente.

Se define el cloro libre total como la suma del ClOH y el ClO-. La cantidad de cloro

libre dependerá de las distintas reacciones que tenga el cloro con los distintos

componentes del agua a desinfectar. La materia orgánica y agente reductora como eI

SH2, SO2 y sulfitos solubles consumen oxígeno, pudiendo estar estos asociados con

condiciones sépticas. Tales reacciones son inmediatas y el cloro libre disponible

sólo permanecerá, probablemente, fracciones de segundo en la mayoría de las

aguas residuales, reduciéndose el ClOH a ión cloruro, estable y no bactericida. Esta

demanda inmediata de cloro, proporcional a la cantidad de sustancias reductoras

presentes, oscila desde 5 mg/l (agua residual “fresca”), hasta 100 mg/l (agua

residual “séptica”). En el caso de las aguas regeneradas que son las que nos

ocupan, es improbable la existencia de agentes reductores, siendo además mínima

la cantidad de materia orgánica, DBO5 ≤ 20 mg/l, por lo que la demanda de cloro se

reduce del orden de cuatro a cinco veces. Las aguas residuales contienen

cantidades apreciables de nitrógeno amoniacal, El ClOH y el NH3, al reaccionar en

soluciones acuosas diluidas forman, sucesivamente, 3 cloraminas. La

monocloramina, aunque con menos importancia como desinfectante, será la forma

más activa como germicida presente en la mayoría de las aguas residuales que no

hayan sido sometidas a un proceso de nitrificación.

Se llama cloro combinado disponible al que está en combinación con el NH3 o

compuestos orgánicos del nitrógeno.

El cloro es un buen bactericida pero no destruye completamente los bacilos de la

tuberculosis, quistes de E. histolytica o huevos de nematodos, siendo aconsejables

otros medios como la coagulación + filtración.

En cuanto a los virus, su inactivación con cloro depende de:

La cantidad y tipo de cloro residual (libre o combinado).

Temperatura, pH y tiempo de contacto.

Número y tipo de virus presentes.

Presencia de sustancias protectoras, como S.S.

Con respecto a la inactivación con cloro combinado, los tiempos de contacto y la

cantidad de cloro residual es, incluso para un grado modesto de inactivación, mucho

más alta que la utilizada en la práctica normal de la desinfección.

Siempre que se pretenda la inactivación de virus, será necesario 2 mg/l de cloro

residual libre, con un tiempo de contacto de 30 minutos, para un pH < 8, lo cual

resulta bastante costoso. Es importante la disposición de un sistema de filtración




previo a la desinfección, que garantice una turbidez menor a 6 NTU para evitar

presencia de sustancias protectoras.

El cloro se suministra normalmente en Cl2 o ClONa siendo este último el más utili-

zado en la desinfección de agua regenerada. El ácido hipocloroso, al contrario que

el ClO-, es un desinfectante extraordinariamente potente.

El hipoclorito sódico es sensible a la luz, debiendo almacenarse en zonas secas,

frescas y oscuras. Se recomienda la utilización de hipoclorito con el 10-15% de

cloro disponible. Es fuertemente alcalino y deben tomarse precauciones para

manejarlo. La solución acuosa es extremadamente corrosiva.

La dosificación es muy sencilla, se precisa de un depósito de almacenamiento,

otro donde se haga la disolución y bombas dosificadoras de caudal constante o

variable según la aplicación.

1.3.3. Desinfección con ozono:

El ozono es un gas de color azul pálido, tóxico y corrosivo. Es uno de los agentes

oxidantes más poderosos que se conocen. La solubilidad en el agua es un factor

limitante: a 20ºC es sólo de 570 ppm (12 veces menos que el cloro).

El ozono se forma por disociación de oxígeno molecular en atómico, con

subsiguiente formación de O3, con un consumo elevado de energía para la rotura

de un enlace fuerte. Necesita ser generado in situ en un generador- reactor y no se

almacena. Esto limita la concentración de ozono que puede producirse

económicamente al 1% cuando se utiliza aire y al 2% cuando se usa oxígeno.

La dosis se determina mediante la expresión: O3 (ppm)= 1,5 + 0,38 x TSS, siendo

TSS los sólidos suspendidos del efluente secundario, y el tiempo de contacto 10

minutos. Dado que la vida media del ozono en el agua es de 20 minutos, es

necesario suministrarlo escalonadamente para alcanzar el tiempo de contacto

necesario.

La dosificación se debe realizar con burbujas finas, la máxima turbulencia y

elevada diferencia concentración entre la fase líquida (agua a desinfectar) y

gaseosa. Los mejores rendimientos de transferencia están en torno al 90%.

2. TRATAMIENTOS AVANZADOS, TECNOLOGÍAS DE MEMBRANA (MBR)

2.1. Descripción

Las tecnologías de membranas se basan en la capacidad de estos elementos




para rechazar contaminantes y permitir el paso del agua.

Las membranas se pueden clasificar como densas o porosas. Las primeras

están constituidas por polímeros, y las segundas por polímeros y materiales

inorgánicos. La separación con las membranas densas (ósmosis inversa y

electrodiálisis) se basa en las interacciones físico-químicas entre los componentes

del permeado y el material de la membrana, y se refieren a los procesos de

separación que tienen la mayor selectividad. Las membranas porosas

(ultrafiltración (UF) y microfiltración) consiguen la separación mecánicamente (por

tamizado).

Los biorreactores de membrana (MBR) combinan los procesos biológicos de

fangos activos con la filtración sobre membranas, sustituyendo la separación de

biomasa de los decantadores por una separación con membranas de mucha más

alta eficiencia, lo que posibilita una mayor concentración de bacterias en el reactor y

por consiguiente una menor necesidad de volumen del mismo, además de una

calidad superior del agua de salida, que permite generalmente su reutilización

directa.

La primera generación de reactores MBR constaba de membranas operadas en

cross flow instaladas en la parte exterior del reactor. Este sistema implica altas

velocidades de flujo para evitar la acumulación de sólidos en la superficie de las

membranas. Ello requiere un alto consumo energético de las bombas para generar

velocidad a lo largo de la superficie de la membrana y superar la pérdida de carga

para conseguir el paso del perneado.

Posteriormente se han desarrollado las membranas sumergidas, en las que se

consigue el paso del permeado generando una depresión. Se reduce con ello el

consumo de energía. Seguidamente veremos el funcionamiento de este tipo de

instalaciones.




2.2. Funcionamiento

Los MBRs más usados son los de membranas sumergidas de fibra hueca, trabajo

por aspiración y disposición externa al reactor.

Las membranas que se emplean corresponden a membranas de ultrafiltración,

las cuales no permiten el paso de los sólidos en suspensión, coloides, ni de la

mayoría de los microorganismos, incluyendo los virus, ya que tienen un poro nominal

(90%) de 0,04 mm. Están concebidas con un refuerzo interno, son fibras flexibles y

presentan una elevada resistencia a la tensión.

Las membranas están sumergidas directamente en el agua a filtrar y el agua

bruta pasa desde el exterior de la fibra hueca hacia el interior, filtrándose gracias

a una ligera presión de vacío creada por las bombas de permeado. Se introduce

aire por la parte inferior, creando turbulencia y provocando la agitación de las

membranas para que se desprendan los contaminantes atrapados en la superficie

externa de las fibras, aportando además oxígeno al proceso.

Los parámetros y consideraciones importantes para el diseño son:

Tamaño de la instalación, ya que el caudal de agua residual a tratar deter-

mina la configuración y disposición de la membrana a emplear.

Flujo a través de la membrana (l/m2/h), oscilando según el tipo de

membrana entre 15 y 25 l/m2/h.

Disposición respecto al reactor: sumergidas en él o en compartimento separado.




Concentración a mantener en el licor mezcla, no siendo aconsejable superar

el valor de 10 – 12 g/l, ya que a mayor concentración menor será la trans-

ferencia de oxígeno, con el consiguiente incremento en el consumo energé-

tico y coste de los equipos de aireación. Esto implica unas edades de fangos

muy altas por lo que la nitrificación está asegurada.

En esta tabla observamos la calidad del efluente tipo de un MBR

Las ventajas de los MBR se pueden resumir como sigue:

Alta calidad del efluente.

Flexibilidad ante incrementos de caudal: Podría incrementarse la

presión de trabajo.

Menor espacio requerido, por la elevada carga bacteriana y la ausencia

de decantadores.

Menor cantidad de fangos purgados. Incremento de la fase de

respiración endógena.

Menores problemas de bulking (crecimientos de filamentosas).

Alta eliminación de componentes refractarios macromoleculares, ya

que se retienen en las membranas hasta su biodegradación.

Diseño modular.

Los inconvenientes son los siguientes:

Mayor costo de implantación y tasa de reposición de membranas.

Necesidad de limpiezas químicas.

Mayor consumo energético.

Para conseguir un agua totalmente libre de patógenos hay que incluir

una desinfección a la salida.

2.3. Aplicaciones

En el caso de aguas residuales urbanas se emplean actualmente exclusivamente

las membranas sumergidas en el mismo tanque o en tanques separados. La




filtración externa está limitada a aplicaciones industriales e investigación en

urbanas.

La tecnología de membranas tiene aplicación como tratamiento de regeneración

único de efluentes depurados biológicamente, siempre que estos cumplan unas

condiciones de calidad determinadas, para reutilización del agua así regenerada,

cuyas características bacteriológicas posibilitarían su empleo para usos

domiciliarios (riego de jardines, descarga de sanitarios, etc.….).

2.4. Instalación

Las fibras se encuentran agrupadas en módulos, los cuales son estructuras

rectangulares que contienen haces de fibras huecas. Estas fibras se montan

verticalmente entre los colectores, permitiendo el movimiento, la penetración del

aire y la renovación del agua dentro del haz.

Los módulos están ensamblados de forma adyacente en casetes, dejando espacio

para la circulación del agua y limpieza con aire. Los casetes tienen integrados

colectores para recoger el permeado (agua filtrada o efluente) y distribuir el aire.

Son bloques que se sumergen dentro del tanque de filtración y están conectados a

su vez con los colectores principales de aire y de permeado.

Los casetes de membranas están sumergidos en contenedores adyacentes al

reactor, así como los equipos que implican la limpieza y mantenimiento de éstos.

Esta última configuración facilita las limpiezas pero obliga a bombear el licor

mezcla hacia el tanque de las membranas, mientras que retorna por gravedad,

hecho que implica mayor consumo energético.

2.5. Mantenimiento

Los problemas más frecuentes que nos podemos encontrar en un MBR son el

clog-ging o ensuciamiento de la parte superior y el sludging o ensuciamiento de la

parte inferior del sistema, con la consiguiente bajada de rendimiento en la filtración.

La solución del Fabricante a estos problemas es la inyección de aire en la parte

inferior del sistema, evitando los atascamientos.

Las membranas requieren una limpieza mecánica para remover las acumulaciones

que producen el “fouling” y mantener la pérdida de permeabilidad hidráulica en un

cierto rango. Los procesos usuales de limpieza son:

Contralavado con perneado: automáticamente con intervalos de minutos. Se

produce la expansión de los poros, liberándose las partículas atrapadas o

adheridas en la membrana.

Lavado químico reforzado: Frecuencia diaria, lavado con productos

químicos como ácidos o agentes oxidantes.

Limpieza de Mantenimiento: Frecuencia semanal, lavado con hipoclorito sódico




y ácido cítrico.

Limpieza de recuperación: 1 o 2 veces al año, para restaurar la permeabilidad de

las membranas, se realizará con reactivos químicos durante un tiempo

comprendido entre 12 y 24 h.

Los reactivos normalmente son ácidos como nítrico, sulfúrico, clorhídrico o ácidos

débiles para eliminar el “scaling” y agentes oxidantes como hipoclorito sódico,

even-tualmente con sosa para ajustes de pH.

La disposición de membranas sumergidas en compartimento separado facilita la

extracción o aislamiento de los módulos de membranas para la limpieza de recuperación.

3. SISTEMAS DE REUTILIZACIÓN DE AGUAS GRISES

3.1. Descripción

Las aguas grises son las procedentes de lavabos, bañeras y duchas, así como las

empleadas en la higiene de la vivienda y sus utensilios. En hoteles, residencias,

complejos de apartamentos, instalaciones deportivas, etc.…., el porcentaje de esta agua

puede suponer hasta el 50%. Se distingue de las aguas negras porque no contienen

bacterias escherichia coli.

El resultado del análisis del agua gris de una vivienda se muestra en la siguiente tabla,

donde también se exponen a efectos comparativos los de un agua residual urbana, los

valores que requiere la normativa CEE para el vertido y los resultados que se obtiene

con las aguas grises una vez filtradas con 45 micras.

Sólo en la Comunidad Autónoma de Andalucía hay un marco normativo exigente y

preciso sobre el reuso de aguas grises y pluviales mediante el Decreto 47/2004 de la

Consejería de Ocio y Turismo, en el cual en el artículo 49 se definen las

especificaciones de reutilización y depuración de aguas grises en instalaciones

hoteleras. Actualmente a nivel del Estado no hay ninguna referencia legislativa que




implique la obligatoriedad de reutilizar las aguas grises y pluviales, existiendo un

anteproyecto de ley del Ministerio de Medio Ambiente donde se contemplan 14

posibles uso de agua residual depurada siendo uno de ellos la reutilización de

aguas grises.

Los beneficios de la reutilización de las aguas grises incluyen:

Un menor uso de las aguas frescas.

Una menor generación de aguas residuales.

Una purificación altamente efectiva.

Una solución para aquellos lugares en donde no puede utilizarse otro tipo de

tratamiento.

Un menor uso de energía y químicas por bombeo y tratamiento.

La posibilidad de sembrar plantas donde no hay otro tipo de agua.

La recuperación de nutrientes que se pierden.

Incremento del conocimiento y sensibilidad hacia los ciclos naturales

Ahora bien, los sistemas de reutilización de aguas no pueden utilizarse en cualquier

lugar, puesto que es necesario un espacio suficiente que permita desarrollar el pro-

ceso del tratamiento del agua y que reúna las condiciones climáticas adecuadas. Hay

que tener en cuenta que aunque las aguas grises normalmente no son tan peligrosas

para la salud o el medio ambiente como las aguas negras, provenientes de los retre-

tes, poseen cantidades significativas de nutrientes, materia orgánica y bacterias, por lo

que si no se realiza un tratamiento eficaz previo a su descarga o reutilización, causan

efectos nocivos a la salud, contaminación del medio y mal olor.

En las islas y costas el agua de aporte es más cara (agua osmotizada) y es lamenta-

ble devolverla al mar pudiendo ser reutilizada en cisternas y jardines. Por todo ello se

ha desarrollado una línea de tratamiento de aguas grises para rentabilizar su

reutilización y dar soluciones a la necesidad de economizar en el consumo de agua.

Estos tratamientos de aguas grises pueden conseguir el ahorro de entre un 30 y 45%

de agua potable.

3.2. Funcionamiento

Con un pretratamiento de las aguas grises y un tratamiento sobre membranas esta

agua se podrían reusar en cisternas y riego, ya que una vez tratadas no portan virus,

bacterias ni quistes, son transparentes e inodoras. Una línea de tratamiento

completa incluiría:

Tamizado.

Desengrase.

Balsa de acumulación aireada.

Bombeo.

Microfiltración.




Filtración sílex-antracita/carbón activo.

Desinfección para posible uso.

Ultrafiltración.

Osmosis Inversa.

Desinfección.

Balsa de acumulación de agua depurada.

Esta línea se verá modificada en función de las características de agua de partida y los

objetivos de calidad.

3.3. Aplicaciones

Uno de los usos principales del agua gris regenerada es en cisternas, que es un elemento

con un consumo elevado y que requiere agua de menor calidad. No se puede utilizar

directamente porque genera malos olores y manchas si se deja por más de un día.

3.4. Tratamientos de reutilización Son una fuente de gran valor como abonos para la agricultura. El mismo fósforo, po-

tasio y nitrógeno que convierte las aguas grises en una fuente de contaminación para

lagos, ríos y aguas del terreno puede utilizarse de manera beneficiosa como exce-

lentes nutrientes para el regado de plantas. Otro posible uso es la limpieza de zonas

exteriores.

3.5. Instalación

La instalación de un sistema de tratamiento de aguas grises implica un doble circuito

de desagües y suministro en el interior del edificio, convenientemente señalizado para

evitar posibles confusiones. Se hace necesaria la planificación de los edificios, sobre

todos los de usos colectivos, hoteles, oficinas, urbanizaciones recreativas (con campo

de golf) con una red que recoja las aguas de bañeras y lavabos para su reutilización.

Básicamente la instalación consta de un depósito de recogida de aguas de duchas y

lavabos, un conjunto de equipos para su tratamiento y un depósito de acumulación de

agua tratada. Normalmente el conjunto se instala en sótanos o buhardillas.

Si por algún motivo no hay aporte de aguas grises o existe un consumo muy alto en los

inodoros, el depósito tiene un mecanismo de boyas y válvulas que suple esta carencia

tomado agua de la red de abastecimiento general. Si por el contrario es muy alta la

producción de aguas grises y produce un sobrellenado del depósito, éste dispone de

un rebosadero que recoge y lleva el sobrante hasta la red general de desagües.




4. SISTEMAS DE RECICLAJE EN TÚNELES DE LAVADO

4.1. Descripción

El sistema de recuperación y reciclaje de aguas de túneles de lavado RECY - WASH,

respeta la naturaleza evitando el uso de productos químicos, consiguiendo con un

mantenimiento mínimo que en torno al 85% del agua de lavado de automóviles quede

en condiciones óptimas para ser reutilizada.

Las ventajas que presentan estos módulos son las siguientes:

Instalación compacta.

Posibilidad de instalación completamente enterrada.

Funcionamiento inmediato.

Bajo nivel sonoro en funcionamiento.

Mantenimiento reducido y fácil operación.

Bajo consumo de energía eléctrica.

Los módulos RECYWASH obtienen altos rendimientos de depuración con bajas nece-

sidades de espacio y volumen.

4.2. Funcionamiento El equipo RECYWASH está integrado por tres módulos que se describen a continuación:

a) Módulo de pretratamiento

El módulo de pretratamiento consiste en un separador de grasas e hidrocarburos. En

este módulo se verifica un desbaste y decantación de los materiales pesados, así como

una separación de grasas e hidrocarburos de tipo coalescente, mediante filtro especial y

flotador. Este último se puede dotar de varillas indicadoras y/o alarma para controlar el

nivel de flotantes.

Desde este equipo se efectúa el bombeo hasta el 2º módulo mediante bomba

sumergible. El módulo se puede equipar opcionalmente de un difusor con el fin de

inyectar aire para acelerar el tratamiento.

b) Módulo de tratamiento

Está formado por un depósito prefabricado en polipropileno o acero inoxidable de forma

prismática con tabiques que lo compartimentan interiormente. Las dimensiones de

este módulo varían en función del caudal a tratar.

En la primera cámara se encuentra un rotobiofiltro. Por uno de los extremos de su eje se

succiona el agua a tratar y por el otro se introduce el agua para limpieza del cilindro

filtrante.




El cilindro filtrante de acero inoxidable se dispone concéntrico con el eje y sobre él

una malla también cilíndrica de radio mayor. Entre los dos cilindros, existe un relleno

plástico de alta superficie específica para facilitar la proliferación de bacterias.

Todo el conjunto se hace girar mediante un pequeño motorreductor de forma que en su

giro parte de la superficie del rotobiofiltro queda sumergida y parte se airea. De este

modo sobre el relleno se desarrollan colonias de bacterias aeróbicas, anaeróbicas y

facultativas que degradan la materia orgánica convirtiéndola en CO2 y H2O. El grosor

de las capas de microorganismos va aumentando hasta que se desprenden y son sus-

tituidas por otras nuevas. El agua succionada mediante una electrobomba se recircula a

cabecera del módulo para mantener el equilibrio en el mismo. El agua tratada pasa a la

cámara final, desde donde se extrae mediante una bomba y se conduce a un depósito

de acumulación (aireado para evitar olores), donde reúne las condiciones para ser

reutilizada.

Los motores de ambos módulos están protegidos y son accionados automáticamente

mediante autómata programable y juego de electroniveles, todo ello desde un cuadro

integrado en el segundo módulo.

c) Módulo de afino

Tras el grupo de presión de agua tratada se recomienda colocar este módulo. El afino

final del agua tratada se realiza mediante un filtro autolimpiante de malla de 50 micras y

esterilizador de rayos UV para evitar contaminación por aerosoles. Sólo el agua a

usar directamente se trata con el módulo de afino.

Opcionalmente se suministra el grupo de presión adecuado a la capacidad del túnel.

4.3. Aplicaciones

Los módulos compactos RECYWASH están especialmente diseñados para depuración

y reutilización de aguas de lavado de vehículos procedentes tanto de túneles como de

boxes de lavado.

4.4. Características

Los módulos RECYWASH se fabrican en acero inoxidable o polipropileno y su gama

cubre las necesidades usuales de depuración de este tipo de instalaciones.

Los vertidos que resultan tras el tratamiento cumplen la normativa vigente. La si-

guiente tabla muestra su nomenclatura y capacidad de tratamiento.




4.5. Instalación

El agua empleada en el lavado de los vehículos se recoge por las canaletas situadas en el

suelo del túnel de lavado, cubiertas por rejillas necesarias para evitar la introducción

de materiales gruesos, y se conduce hasta el módulo de pretratamiento, situado

normalmente por debajo de la cota del terreno y entre las guías del túnel. Desde este

módulo el agua se bombea al módulo de tratamiento y finalmente pasa por el módulo

de afino.

El montaje del equipo es sencillo, con sólo conectar las tuberías de entrada y salida y

realizar el conexionado eléctrico del motor. En caso de ser necesario el enterramiento

de los módulos se realiza una excavación holgada (unos 50 cm. de más por cada lado) y

una solera de hormigón HA – 20 de unos 15 cm. El relleno se realiza con tierras no

expansivas y exentas de cantos vivos por tongadas, al tiempo que se llena interiormente

con agua limpia.

4.6. Mantenimiento

El nivel en la cuba de agua reutilizada se mantiene bien mediante el aporte de las

aguas del lavado final de los vehículos, que debe ser nueva, o bien por aporte de agua

nueva directamente a través de una válvula de flotador.

Mientras el túnel no funciona es conveniente tener en marcha el equipo para, de

acuerdo con una programación, mantener el proceso biológico activo y el agua en con-

diciones de ser aplicada en buenas condiciones de olor y transparencia.

Periódicamente y en función de sus niveles se deben conducir los lodos del segundo

módulo hasta el decantador del primer módulo. Los lodos decantados así como las

grasas e hidrocarburos del módulo de pretratamiento se extraen mediante bomba es-

pecial, indicada esta operación por las alarmas de nivel.

Con menor frecuencia se debe limpiar la malla coalescente del separador de hidro-

carburos para lo cual se extrae fácilmente y se baldea.




En caso de que haya perdido su eficacia se procede a su sustitución por otra nueva.

Los lavados de la rejilla del cilindro filtrante se ejecutan en función de su capacidad

filtrante y de forma manual. Para ello se para el bombeo de entrada y el de succión,

cerrando además su válvula. Se abre la válvula de red del eje con lo que el agua entra

en el sentido contrario y arrastra la materia colmatante hacia el fondo de la cuba.

El filtro de finos es autolimpiante, de forma que el sistema procede a su limpieza con

agua a presión. Se ha optado por un filtro de mallas metálico a 50 micras.

Para estas maniobras es necesario cerrar las válvulas de entrada y salida correspon-

dientes y parar las bombas.

Es necesario comprobar el rendimiento del equipo con analíticas periódicas de mues-

tras del agua de entrada y de salida, para cumplir las exigencias establecidas por el

organismo que autoriza los vertidos.

reutilización aguas residuales -...

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