Reúso de aguas tratadas. Ventajas y posibles impactos

PROYECTO ARCAL RLA/7/018

“MEJORA DEL CONOCIMIENTO DE AGUAS SUBTERRÁNEAS

PARA CONTRIBUIR A SU PROTECCIÓN, GESTIÓN

INTEGRADA Y GOBERNANZA”

REPÚBLICA DEL ECUADOR.

Lucila Candela. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental.

Universidad Politécnica de Catalunya, UPC, Barcelona, España

Quito, Ecuador, 4-8 Julio 2016

Zonas con reutilización

2

3

Reutilización en España (hm3). ASERSA 2010

Tipos

Generación

Características

Usos

Legislacion????????

Objetivo: INCREMENTAR LOS RECURSOS

HÍDRICOS DISPONIBLES

Aguas usadas

Desalinizadas/desaladas

Aguas tratadas

Otras (generación lluvia, water harvesting)

REÚSO DE AGUAS (Aguas no convencionales)

4

Reúso de aguas

Campo de Cartagena. Desaladoras privadas

5

Desalación

6

Desalacion

Salinidad natural acuíferos: 6000-9000 mg/l

(Cuaternario, Plioceno, Mesinisiniense, Tortoniense)

Importancia creciente reutilización aguas residuales

urbanas tratadas

Aumento de los RRHH disponibles

Gestión de los RRHH in situ

Minimizar costes infraestructuras

Reducción/eliminación de descargas al medio ambiente

Solución a problemas políticos, locales, institucionales

Factores económicos

Obligatoriedad de cumplir con legislación vigente

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

7

Reúso

Las aguas usadas constituyen una reserva

importante PERO………

Problemas de salud (presencia patógenos)

Problemas de higiene

Problemas en plantas (salinidad, B…)

Normas calidad (OMS, EU) centradas en impactos

en agricultura o salud

Efectos en el suelo (salinidad, colmatación)

No se contemplan impactos derivados de su afección

a los acuíferos (efectos medioambientales)

8

Aguas Usadas

Usos ambientales: Qué se conoce?

Larga historia de aplicación

Criterios calidad (OMS, CE,…)

Experiencias controladas en EEUU, Israel, España….

Existencia legislación

Experiencias relacionadas con el lixiviado de

substancias aplicadas a la superficie del terreno

Impactos y riesgos?

9

Usos ambientales

Diferentes tipos de aguas…….

Aguas regeneradas: aguas residuales depuradas, que,

en su caso, han sido sometidas a un proceso de

tratamiento adicional o complementario que permite

adecuar su calidad al uso al que se destinan. (RD 2006)

(reclaimed water, new-water…)

‘agua residual tratada’ o ‘efluente tratado’, que satisface

los criterios para poder ser usada nuevamente

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Reúso de aguas

El transporte desde la planta de regeneración hasta el

lugar de utilización

Almacenamiento o regulación para adecuar el caudal

suministrado por la planta a los caudales consumidos

Normas de utilización que permitan minimizar los posibles

riesgos directos o indirectos para el medio ambiente, las

personas que la utilizan, la población circundante al lugar

de uso y los consumidores de cualquier producto

cultivado con el agua regenerada

11

Elementos técnicos a considerar

no técnicas!!!!!!!!!!!!

Institucionales (legislación, capacidad local)

Económicas

Organización (gobernanza)

Percepción pública/educación (procesos participativos)

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Barreras al reúso

Reutilización urbana: Riego de parques públicos, campos deportivos,

jardines, áreas verdes de edificios públicos, industrias, centros

comerciales y carreteras.Usos ornamentales: fuentes y estanques.

Lavado de vehículos, ventanas, agua de mezcla para fertilizantes

líquidos. Limpiezas de calles. Protección contra incendios. Agua de

cisternas para urinarios públicos y en edificios comerciales

Reuso industrial: Refrigeración, Procesos industriales, Construcción.

Reuso para riego: agrícola, campos de golf.

Reutilización ambiental: Restauración de hábitats naturales y mejora

del entorno. Recarga de acuíferos. Aumento de los recursos

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Usos

Impactos mayoritariamente centrados en presencia

salinidad y contenido microbiológico que afectan a la salud

(sanitarios)

Efectos sobre el suelo/plantas: salinidad, colmatación

(encharcamiento)

Presencia de microcontaminantes, patógenos,

agroquímicos….

Efectos sobre los acuíferos (no deseados): calidad

Coste, aceptación,…

14

Riesgos: que se conoce?

Usos ambientales

15

Aplicación a regadío

Recarga de acuíferos:

Infiltración

Inyección directa

16

Usos ambientales

Procedimientos a realizar en la reutilización para riego y recarga de acuíferos

Procedimientos comunes Procedimientos específicos

Caracterización climática

Uso para riego

Consideraciones climáticas

Caracterización hidrogeológica y edáfica del medio receptor Parámetros agronómicos

Caracterización del agua a utilizar Elección de la especie

Estudio de las interacciones del agua utilizada con el medio

Recarga artificial

Estudio hidrogeológico de detalle

Evaluación de las afecciones a las captaciones Elección método y dispositivos

Normas de seguridad e higiene

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Alta salinidad del efluente (en general

Efectos económicos si el agua se trata para eliminar salinidad

Medio poroso: comportamiento hidrológico

• Cambios en las propiedades hidráulicas

18

I - Regadío

• Datos mayoritariamente de estudios experimentales en

laboratorio. Ensayos de infiltración de columnas de suelo (!!)

•Reducción de la porosidad, disminución permeabilidad

Presencia de sales

Necesidad investigación in situ (colmatación)

Tipo de plantas a las que se aplique (tubérculos, hortalizas,

no comestibles)

Tipo aplicación agua (inundacion, aerosol…)

Drenaje del suelo

Problemas en la zona radicular

Calidad del agua

En campos de golf prever problemas de backflow

www.consolider-tragua.com/documentos/guia_metodologica_tragua.pdf?id=5217

Consideraciones riego

19

Riego en campo de golf

0 100 m.

Green 18

20

Suelos: incremento salinidad

21

Suelos: microbiología

Bacterias en agua aplicada

Bacterias aeróbicas

en perfil del suelo

Limo arenoso 22

Suelos:

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1999 2000 2001 2002

mm

/y

Aquifer recharge Rain

Irrigation Water input (Irrigation + rain) 23

Acuífero,

efecto recarga

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

oct-00 abr-01 nov-01 may-02 dic-02 jun-03

Niv

el (

m.s

.n.m

)

24

Acuífero: Evolución calidad

Simulación con HYDRUS 25

Suelos: Variación permeabilidad

Almacenamiento subterráneo de escorrentía superficial no

regulada.

Reducción o eliminación del descenso piezométrico.

Apoyo a determinados esquemas de utilización conjunta

Mantenimiento de caudales ecológicos.

Reducción de costes de almacenamiento y bombeo

Actuaciones sobre problemas de subsidencia

Disminución o corrección de problemas de intrusión

marina.

Aprovechamiento de las propiedades del suelo y de la ZNS

como elemento de tratamiento

Dilución del excesivo contenido en nitratos, cloruros u otros

constituyentes químicos

… 26

II – Recarga artificial acuíferos (MAR)

Incremento de los recursos disponibles!!!!

Qué se requiere?

Disponer de agua suficiente (superficial, subterránea,

tratada…., calidad, volumen, periodo)

Identificación de posibles unidades acuíferas receptoras (parámetros hidrogeológicos)

Selección método de recarga apropiado

$$$$$$

27

Requisitos

Filtración

Adsorción

Intercambio

Iónico

Precipitación

Dispersión

Dilución

Biodegradación

Volatilización

ACUÍFERO

1. Métodos extensivos: capacidad depuradora ZNS

28

• Tecnología de bajo coste

• Basado en el poder depurador de la ZNS (SAT)

• Necesidad de gran extensión de terreno

• Válida agua con tratamiento secundario

• Requiere evitar reacciones químicas que produzcan colmatado

(clogging). Monitoreo específico

• Limitación para eliminar microcontaminantes

• NO aplicables en terrenos fracturados o kársticos

• Suelos permeables de arenas gruesas o muy gruesas no son

eficientes

29

1. Métodos extensivos de recarga

Recent Quaternary

Old Quaternary

Shales

Induced Recharge

S.G.AB. extraction

S.G.AB. recharge

extraction area

Industrial extraction

MEDITERRANEAN SEA

Recarga Inducida

S. G. AB. Bombeo

Bombeo Industrial

Pizarras

Cuaternario Antiguo

Cuaternario Reciente

S. G. AB. Recarga

Bombeo

30

1. Métodos extensivos

Río Llobregat, Carrión de los Céspedes, …

Korba (Tunez, 2008)

Objetivo: recarga riego agrícola

Aguas residuales urbanas y parte

industrial (Tratamiento secundario)

TSA-MAR(recarga+tratamiento)

Control intrusión marina

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• Tres balsas de recarga, 4500 m2

• 1500 m3/dia recarga agua (tratamiento secundario)

• Red monitoreo 16 piezómetros

• Agua infiltrada: 8.3 (pH), 4.2-4.8 CE mS/cm. Alto contenido en Al,

B, Sr, Mn y algunos mayoritarios

( a) Before recharge (2008)

( d) After 3 years of recharge (2011)

( b) After 1 year of recharge (2009)

( c) After 2 years of recharge (2010)

( a) Before recharge (2008)

( d) After 3 years of recharge (2011)

( b) After 1 year of recharge (2009)

( c) After 2 years of recharge (2010)

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1. Métodos extensivos: Balsas de recarga

Tratamiento avanzado recarga artificial recuperación

Planta de

Tratamiento Agua Residual

Agua

Tratada

Pozos de

Inyección

Recuperación Acuífero

Tiempo de residencia +

Distancia entre pozos de

inyección y recuperación

2. Métodos puntuales: Inyección directa

33

• Generalmente en acuíferos confinados

• El agua debe cumplir con tratamientos mas restrictivos

• Basados en pozos de inyección (existentes o no)

• En zonas con escasa extensión de terreno

• Generalmente con objetivo de ‘aquifer storage & recovery’

• Posibles problemas de colmatación por mezclas de aguas

químicamente distintas

• Necesarios estudios hidrogeológicos detallados

• Mantenimiento y construcción más costosa

• Monitoreo exhaustivo

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2. Métodos inyección

Parámetro Infiltración Inyección

Disponibilidad del terreno Pequeño: precisan poco espacio.

Factores estéticos y ambientales Escasos.

Permeabilidad del acuífero Media alta.

Construcción de instalaciones Instalaciones de inyección complicadas.

Volumen recargable Puede llegar a ser muy significativo.

Pérdidas por evaporación Nulas.

Colmatación Los problemas derivados de la

colmatación son generalmente

moderados.

Variable. Se emplean de una forma

generalizada en terrenos formados por

una alternacia de niveles permeables e

impermeables o cuando existen niveles

poco permeables entre la superficie del

suelo y el acuífero.

Notablemente inferior si se compara

con las instalaciones superficiales.

Precisa, en general una gran superficie

de terreno. Puede ser muy difícil o

imposible establecerlos en una zona

poblada o muy cultvada por no

disponer de espacio o por la carestía

de los terrenos.

Pueden presentar problemas de

proliferación de insectos y roedores.

Requieren cercados y vallas para

proteger a personas y animales

Pueden requerir acondicionar el

terreno: nivelación, retirar coberturas

poco permeables o arcillosas, retirar

vegetación, obtener diques resistentes,

construir estructuras para la conducción

del agua, etc.

En determinados casos pueden llegar

a ser muy grandes.

Muy grandes. El coste de

mantenimiento puede ser muy

35

Barrera contra intrusión

Marina. Delta Llobregat

36

2. Met. Puntuales: Barrera hidráulica

Barrera hidráulica- Fase 1

37

Resultados

Pero!!!

• Importancia creciente por presencia compuestos emergentes y

prioritarios (fármacos, plaguicidas, productos higiene personal…)

• De 170 compuestos analizados (fármacos, uso personal,

pesticidas, metales), 36 son detectados en el influente y 33 en el

efluente

Evolución de

cloruros

38

39

40

Agua tratada Concentración agua subterránea

0

200

400

600

800

Mar-07 Oct-07 Apr-08 Nov-08 May-09 Dec-09 Jul-10

ng

/L

TWW

0

100

200

300

400

ng

/L

RL5 WELL

0

100

200

300

400

ng

/L RL2 WELL

0

100

200

300

400

ng

/L RL1 WELL

0

100

200

300

400

Mar-07 Oct-07 Apr-08 Nov-08 May-09 Dec-09 Jul-10

ng

/L

RL3 WELL

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MUCHAS GRACIAS

El agua debe ser juzgada por su calidad y no por su historia

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