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EL ÁCIDO PERACÉTICO COMO ALTERNATIVA PARA LA DESINFECCIÓN DE AGUAS RESIDUALES

REUTILIZADAS PARA USO AGRÍCOLA.

Congreso sobre Tecnologías del AguaWATER´09

Natividad Moya SánchezTécnico del equipo I+D+i del Departamento de Depuración de Aguas de Murcia

ÍNDICE

� Definición y objetivos.

�Contexto social y legislativo.

�Desarrollo del proyecto.

�Conclusiones.

DEFINICIÓN Y OBJETIVOS

Proyecto CENIT

Consorcios estratégicos nacionales de investigación técnica otorgado por CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial)

SOSTAQUA

Consorcio de 16 empresas (cooperación estable público-privada en investigación, desarrollo e innovación), lideradas por Aguas de Barcelona, que potencian la innovación y promueven el desarrollo de nuevas tecnologías, métodos, buenas prácticas, etc. orientadas a la mejora de la calidad del agua en el ciclo integral potenciando su autosostenibilidad.

Proyecto SOSTAQUAProyecto SOSTAQUA

Desarrollos Tecnológicos hacia el ciclo urbano del agua autosostenible.

Proyecto SOSTAQUA

DEFINICIÓN Y OBJETIVOS

LLíínea 2. Nuevos tratamientos avanzados en Depuracinea 2. Nuevos tratamientos avanzados en Depuracióón y n y RegeneraciRegeneracióón. n. InertizaciInertizacióónn biolbiolóógica.gica.

El objetivo del proyecto es la investigación de posibles tratamientos terciarios aplicables al efluente de salida de pequeñas plantas de depuración con el objeto de conseguir una inertización biológica permanente en el tiempo.

Se ha definido unos indicadores biológicos para representar mejor la calidad de un agua en relación a la persistencia de la desinfección en el tiempo, teniendo como referente el Real Decreto 1620/2007, de 7 de diciembre, por el que se establece el régimen jurídico de reutilización de las aguas depuradas.

Proyecto SOSTAQUA

CONTEXTO SOCIAL Y LEGISLATIVO

El agua residual es un recurso que se produce de una forma relativamente continua y que una vez tratada, supone una fuente de agua que cuenta mayoritariamente con cuatro aplicaciones:

En la Región de Murcia la agricultura es un sector con un enorme peso específico (económico, social, cultural y medioambiental).

�Riego agrícola �Riego de campos de golf �Recarga de acuíferos �Mantener el caudal ecológico de los ríos.

Contexto social de la Región de MurciaContexto social

Recogida y tratamiento de las aguas residuales(*)

En la Región de Murcia, del total de aguas residuales recogidas, el volumen de agua tratada corresponde al 96,77 % y se reutiliza el 86,83 % del total, esto representa el 18,69 % del total nacional y está muy por encima de la media (9,62 %).

(*)Fuente:Instituto Nacional de Estadística, 2009. Encuesta sobre el suministro y saneamiento del agua (año 2007).


Contexto social

Suministro y saneamiento del agua en la Región de Mu rcia

0,00E+00

5,00E+04

1,00E+05

1,50E+05

2,00E+05

2,50E+05

3,00E+05

3,50E+05

Tipo

Vol

umen

(m3/

día)

Aguas recogidas

Aguas tratadas

Agua reutilizada

Ventajas de la reutilización de aguas residuales para uso agrícola.


Contexto social

• Aprovechamiento de nutrientes presentes en el agua residual (p ej:

nitrógeno, fósforo y potasio)

• Reducción en consumos de fertilizantes sintéticos y mejora en las

propiedades del suelo

• Preservación de recursos hídricos

• Reducción de impactos medioambientales (eutrofización) al tiempo

que se aumenta la efectividad del ciclo del agua en una zona

determinada.

El RD 1620/2007 establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas y fija distintos criterios de calidad según el destino final del agua:

1.- Usos urbanos.

2.- USOS AGRíCOLAS.

3.- Usos industriales.

4.- Usos recreativos.

5.- Usos ambientales.

Marco legislativoCONTEXTO SOCIAL Y LEGISLATIVO

2.- USOS AGRÍCOLAS.

• CALIDAD 2.1.

a) Riego de cultivos que permita el contacto directo del agua con partes comestibles para alimentación humana en fresco.

• CALIDAD 2.2.

a) Riego de productos para consumo humano que son procesados antes de su consumo.

b) Riego de pastos para consumo de animales productores de leche o carne.

c) Acuicultura.


Marco legislativo

• CALIDAD 2.3.

a) Riego localizado de cultivos leñosos que impida el contacto del agua regenerada con los frutos consumidos en la alimentación humana.

b) Riego de cultivos ornamentales, viveros, invernaderos sin contacto directo del agua con las producciones.

c) Riego de cultivos industriales no alimentarios, viveros, forrajes, cereales y semillas oleaginosas.


Marco legislativo

USO DEL AGUA PREVISTO

VALOR MAXIMO ADMISIBLE (VMA)

NEMATODOS

INTESTINALES

E coli SS TURBIDEZ OTROS

CALIDAD 2.1 1 huevo/10 L 100 ufc/

100 ml

20 mg/L

10 UNT

Otros contaminantes contenidos en la autorización de vertido de aguas residuales.

Legionella spp. <1000 ufc/L

CALIDAD 2.2 1 huevo/10 L 1.000 ufc/

100 ml

35 mg/L

No se fija límite

Otros contaminantes contenidos en la autorización de vertido de aguas residuales

Taenia saginata y Taeniasolium: 1 huevo/ L

CALIDAD 2.3 1 huevo/10 L

10.000 ufc/

100 ml

35 mg/L

No se fija límite

Otros contaminantes contenidos en la autorización de vertido de aguas residuales

Legionella spp. <100 ufc/L


Marco legislativo

DESINFECCIÓN

REDUCCIÓN DE CARGA MICROBIOLOGICA

MINIMIZACIÓN TRANSMISIÓN ENFERMEDADES INFECCIOSAS

Los agentes oxidantes (Cloro, dióxido de cloro y cloraminas) son los desinfectantes más utilizados por su eficiencia en la eliminación de microorganismos y la oxidación de microcontaminantes, su bajo coste y que proporcionan un efecto residual.Las principales desventajas asociadas a su uso :

•Formación de subproductos de desinfección peligrosos para la salud humana ( THM ) •Fitotoxicidad del cloro residual.

AGENTES OXIDANTES.

DESARROLLO DEL PROYECTO

Antecedentes

El ácido peracético se encuentra disponible en el mercado en forma de una mezcla cuaternaria en equilibrio que contiene ácido acético, peróxido de hidrógeno, ácido peracético y agua, según se muestra en el siguiente esquema:

CHCH33--COOH + HCOOH + H22OO22 ↔↔ HH33COOOH + HCOOOH + H22OO

La molécula de ácido peracético consiste simplemente en una molécula de ácido acético con un oxígeno adicional unido por medio de un enlace O-O


Antecedentes

Ácido peracético (APA).

Características del APA:

• Su utilización como desinfectante está aumentando en sectores como la alimentación, la sanidad e industrias de tratamiento de aguas por su efectividad y su escaso impacto ambiental, reemplazando al cloro y otras sustancias desinfectantes.

• Su eficacia se multiplica al utilizarlo en combinación con UV. SINERGIA (más que la suma de efectos).

• Puede ser utilizado en un amplio rango de Tª (0-40 ºC) y de pH (3,0 –7,5).

• Es crítico crear una turbulencia en la dosificación de APA, para favorecer el contacto reactivo-muestra.

• El APA ataca a los metales con los que tiene contacto (agitadores, válvulas, equipamiento en general). Los componentes deben ser de acero inoxidable, PVC, PET,…


Antecedentes


Antecedentes

Lámpara UV.

• La desinfección mediante UV es un proceso físico de desinfección que actúa sobre el DNA y RNA dentro de la célula, de tal forma que los microorganismos no podrían volver a reproducirse (Jagger, 1967; EPA, 1992).

• Ciertos microorganismos, como los indicadores fecales, consiguen recuperarse de los daños: fenómeno de reparación de la célula y fotoreactivación (Liberti et al., 2001).


Ubicación

La instalación experimental en la que se ha desarrollado este estudio ha sido la EDAR de El Raal (Murcia). Es una planta de tratamiento de aguas residuales (de origen urbano-domiciliario) que gestiona un caudal medio de 7.500 m3/día mediante un proceso de fangos activados con eliminación de N (proceso LUDZACK-ETTINGER modificado o proceso A/O).

El vertido del agua depurada se realiza en el Merancho de los Giles que transcurre adyacente a la EDAR.

Localización

EDAR El Raal

Vista aérea de

la EDAR el

Raal


La instalación experimental consta de:CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS

Filtro de anillas Filtro doble AZUD Modular 300

Equipo desinfección mediante radiación ultravioleta

WEDECO LBX3, especialmente diseñado para el tratamiento de aguas residuales, equipado con una sola lámpara WEDECO Spektrotherm

Tanque de agitación

Con capacidad para 1 m3 y compuesto por depósito DOSAPRO y agitador VLA3530S140 (Motor 0,75 Kw y 1500 rpm)

Bomba impulsión de fluidos

Bomba helicoidal PCM Modelo 25M6S (Q medio= 2,5 m3/h)

Instalación experimental


filtros

Adición de reactivos

Tanque de agitación

Can

al de

cloración

21 3/4

5/6

Puntos de recogida de muestras

Lámpara UV

Instalación experimental

Esquema de proceso de la instalación experimental.

Descripción de las fases de estudio:

Muestras consideradas

Descripción

1 Aporte bruto

2 Aporte filtrado

3 Aporte filtrado + APA

4 Aporte filtrado + NaClO

5 Aporte filtrado + APA + radiación UV

6 Aporte filtrado + NaClO + radiación UV

• Fase 1. Muestras con concentraciones de [CLR] ≥ 0,5 ppm.• Fase 2. Muestras con concentraciones de [CLR] = 0,1-0,15 ppm.• Fase 3. Muestras con concentraciones de [APA] = 1,5-2,0 ppm.• Fase 4. Muestras con concentraciones de [APA] ≤1,0 ppm.

[CLR] → Cloro Libre Residual

Descripción de las fases de estudio


Descripción de las muestras consideradas:

Técnicas y unidades para el análisis de los parámetros seleccionados.

Parámetros Unidad Técnica

pH Ud. pH Potenciometría

Conductividad eléctrica µS/cm Conductimetría

Turbidez NTU Turbidimetría

Sólidos Suspendidos mg/l Gravimetría

DBO5 mgO2/l Método manométrico

DQO mgO2/l Método fotométrico

Eschericia Coli ufc/100ml Filtración en membrana

Coliformes totales ufc/100ml Filtración en membrana

Coliformes fecales ufc/100ml Filtración en membrana

Bacterias heterótrofas a 36ºC ufc/100ml Filtración en membrana

Enterococos ufc/100ml Filtración en membrana

Descripción de los parámetros analizados


APORTE [CLR>0,5 ppm[CLR]= 0,1-0,15

ppm[APA]= 1,5-2,0

ppmAPA<1,0 ppm

Min Med Max Min Med Max Min Med Max Min Med Max Min. Med Max

pH 7,4 7,8 8,1 7,8 7,9 8,0 7,4 7,8 8,2 7,6 7,8 7,9 7,4 7,9 8,4

Cond.[µS/cm]

1559 3079 3730 1800 3132 3650 2560 3114 3510 1822 3189 3600 1577 2667 3470

Turb.[NTU]

1,6 6,1 16,0 1,9 4,5 8,2 0,7 2,5 5,4 1,7 4,8 9,1 2,5 4,9 7,0

SS[mg/L]

0, 0 3,0 20,0 n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a.

DQO[mg/L]

29 50 63 36 49 61 55 59 65 14 57 78 57 63 69

Características físico-químicas de las muestras

Resultados parámetros físico químicos


• Los valores máximos de turbidez para las cuatro alternativas se sitúan por debajo de las 10,0 NTU( criterio de calidad 2.1).

• El valor medio de la DQO se incrementa ligeramente con respecto al valor del agua de aporte.

• El filtro de anillas consigue disminuir los SS un 43 % de media con respecto a los valores del agua de aporte.

Conclusiones parámetros físico químicos


Dada su representatividad, centramos la exposición de resultados en los referentes al grupo de E. coli.

El aislamiento de E. coli en el agua da alrededor del 99% de certeza de presencia de contaminación de origen fecal.

Parámetros microbiológicos


Resultados parámetros microbiológicos


Estadísticos descriptivos de los recuentos de E. coli realizados a muestras de agua de aporte y a las distintas opciones de desinfección mediante hipoclorito sódico a t= 1h y a t= 24 h.

E. coli [ufc/mL] a t=1 h E. coli [ufc/mL] a t=24 h

Media Min.-Max. Media Min.-Max

Aporte 13.997,65 90,00-84.000,00

[CLR]>0,5 ppm 6,33 0,00-22,00 1,22 0,00-4,00 FASE 1

[CLR]>0,5 ppm + UV 0,20 0,00-1,00 0,50 0,00-2,00

[CLR]=0,1-0,15 ppm 375,60 4,00-760,00 748,00 0,00-2.660,00 FASE 2

[CLR]=0,1-0,15 ppm + UV 9,67 0,00-38,00 1,40 0,00-7,00

Mín.=valor mínimo, Máx.=valor máximo,Med.= valor medio.



Estadísticos descriptivos de los recuentos de E. coli realizados a muestras de agua de aporte y a las opciones de desinfección mediante ácido peracetico a t= 1h y a t= 24 h.

E. coli [ufc/mL] a t=1 h E. coli [ufc/mL] a t=24 h

Media Min.-Max. Media Min.-Max.

Aporte 13.997,65 90,00-84.000,00

[APA]=1,5-2,0 ppm 1,30 0,00-4,00 2,36 0,00-19,00 FASE 3

[APA]=1,5-2,0 ppm + UV 0,00 0,00-0,00 0,00 0,00-0,00

[APA]<1,0 ppm 7,60 0,00-24,00 6,67 0,00-10,00 FASE 4

[APA]<1,0 ppm + UV 0,40 0,00-2,00 0,00 0,00-0,00

Mín.=valor mínimo, Máx.=valor máximo,Med.= valor medio.



0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 5 10 15 20 25 30tiempo[h]

log[

E c

oli]

[CLR]= 0,5 ppm

[CLR]= 0,10-0,15 ppm

[APA]=1,5-2,0 ppm

[APA]=1,0 ppm

Evolución de la concentración de E. coli de las diferentes fases consideradas.

CONCLUSIONES

Conclusiones parámetros microbiológicos

• Se confirma el incremento en la eficacia de la combinación de un agente desinfectante (APA, NaClO) con la radiación UV con respecto a la adición del biocida por separado.

• Es posible cumplir con los límites microbiológicos del RD1620/2007 simplemente con la dosificación del producto, en las condiciones experimentales consideradas ([APA]=1,5-2,0 ppm, [APA] ≤1,0 ppm, [NaClO]>0,5 ppm; 20 min de agitación; UV =72-90 Wm2).

• En los casos citados en el punto anterior, no cabe esperar recrecimientos bacterianos significativos en el plazo de tiempo fijado como límite (t=24 h).

• En términos medios, con [CLR]=0,1-0,15 ppm, no daríamos cumplimiento a los requisitos legislativos en cuanto a concentración de E coli.

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN

PARA MAS INFORMACIÓN, CONTACTAR CON:Natividad Moya Sá[email protected]

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