Tecnologías Emergentes & No...

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Tecnologías Emergentes & No Convencionales Agosto, 2013 MSc. Cecilia Vidal Cruz

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Tecnologías Emergentes & No Convencionales

Agosto, 2013

MSc. Cecilia Vidal Cruz

Tecnologías de Aguas- parte II:

Eficiencias, ventajas y desventajas

Introducción al reuso de aguas

Casos de Estudio

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© Denise Dourojeanni

Recomendaciones

Tecnologías de Aguas -parte I: Procesos

de tratamiento y parámetros de diseño

Tipos de tecnologías para el tratamiento de aguas residuales Cecilia Vidal Línea de Gestión Hídrica de Fundación Chile

Santa Cruz, Bolivia 28 de Agosto de 2013

¿Por qué implementar tecnologías para tratar aguas residuales?

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Normas de Emisión y Calidad

más estrictas

Escasez Hídrica

Tecnologías de Aguas

Deterioro de la Calidad

de las Aguas

Tipos de Tratamiento de Aguas Servidas

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Tratamiento Pasivos Tratamiento Activos

•Para eliminar sólidos

•Ej. Desarenador, filtros, etc

Tratamiento Primario o físico

•Degradar materia orgánica

•Lodos activados, lagunas de aireación, biofiltros, etc

Tratamiento Secundario o

biológico •Remoción de contaminantes específicos

•Intercambio iónico, técnicas de membrana, tratamiento químico, desinfección, etc

Tratamiento terciario o avanzado

Tipos de Tecnologías de Tratamiento de aguas

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Procesos Intercambio Oxidación avanzada

Coalescencia Extracción por solvente

Técnicas de Membrana

Electrodiálisis

Procesos Biológicos

Adsorción

Coagulación y Floculación Aireación; FAD

Presión Aplicada

Membrana Semipermeable

Agua Tratada

Dirección del fluido

Presión Aplicada

Membrana Semipermeable

Agua Tratada

Dirección del fluido

Filtros de microfibra

Desinfección

Reuso de aguas tratadas (desafíos, tendencias y situación de América Latina) Cecilia Vidal Línea de Gestión Hídrica de Fundación Chile

Santa Cruz, Bolivia 28 de Agosto de 2013

Principales Desafíos para el Reuso de Aguas

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1. En el último siglo la población se triplicó y el

uso de agua se multiplicó por 6.

2. Se proyecta que con el cambio climático y

el uso excesivo de agua casi una de cada

dos personas vivirán en áreas bajo estrés

hídrico para el año 2030.

3. Los hogares, la industria y la agricultura

competirán cada vez más por el agua,

dejando muy poco para mantener los

ecosistemas.

Uso de agua por sector Fuente: OECD Environmental Outlook Baseline

Uso de agua X 6

Población X 3

Estadísticas

ESCASEZ DE AGUA

CONTAMINACIÓN

EXTREMOS HIDRO METEOROLÓGICOS

CONFLICTOS POR EL AGUA

DETERIORO AMBIENTAL DE

CUENCAS Y ACUÍFEROS

PRINCIPALES RETOS

DEMOGRAFÍA

PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS

DEMANDA DE ENERGÍA

CAMBIO CLIMÁTICO

GESTIÓN INEFICIENTE DEL

AGUA

• Crecimiento Población • Urbanización • Crecimiento económico

• Incremento de la demanda • Cambios en la dieta

• Menor precipitación • Deshielo de glaciares • Eventos extremos • Elevación del nivel del mar • Mayor demanda de agua • Contaminación • Marco legal inadecuado • Deficiencias institucionales • Falta de participación pública • Gobernanza pobre

FUERZAS MODELADORAS DEL RIESGO

• Incremento de la demanda •Biocombustibles

Retos y fuerzas que se ejercen sobre la Gestión del Agua

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Reuso de Aguas tratadas: una gran oportunidad

Riego: de parques públicos y

centros recreativos, campos deportivos, jardines de escuelas y campos de juego

Riego de cultivos Usos comerciales: como lavado de vehículos, ventanas, agua mezcla pesticidas, herbicidas y fertilizantes.

• Reuso Industrial como aguas de refrigeración • Recarga de acuíferos

Protección contra incendios

Reuso de aguas servidas en el Mundo

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Israel 75% España 12%

Singapore 15 % con proyección 30%

próximos años

Australia 9 % con

proyección 30% al año 2015

EEUU 5-6%

México 10% (sólo

trata un 20%)

Grecia 5%

Italia 8%

Israel País con mayor Reuso de Aguas

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350 millones de metros cúbicos de aguas fueron reusados en

Israel el año 2005

75 % del total de aguas servidas tratadas

La recarga anual promedio son 11.7 millones de metros cúbicos

El sistema aprovecha la gravedad entre las fuentes de aguas y

pozos de recarga el consumo de energía son bajos

Costos de bombeo de sólo 0,02-0,03 US/m3

Israel País con Reuso de Aguas-recarga de acuíferos

1. Dentro de los objetivos de la política de recarga artificial se pueden

mencionar:

• Incrementar la disponibilidad de agua dentro del balance hídrico

• Mejorar el manejo de acuíferos

• Maximizar la capacidad de almacenamiento de los acuíferos

• Maximizar el reuso de aguas residuales tratadas

• Manejar el riesgo de inundaciones

3. Los programas de recarga artificial han mejorado la calidad de las aguas

subterráneas y han sido exitosas en lograr aumentar los niveles de aguas

subterráneas en las zonas costeras evitando la intrusión marina.

4. También, han logrado mantener el equilibrio entre las extracciones y la

recarga. El uso de los acuíferos como zonas de almacenamiento de agua

han minimizado las perdidas de agua anteriores por evaporación o

desbordamiento en el Mar de Galilea.

Israel País con Reuso de Aguas – Recarga de acuíferos

En el tratamiento terciario se bombea el agua a través de

arena hacia los acuíferos

La presión y la arena purifican el agua

Posteriormente, el agua se bomea para su transporte a

Negev

Anualmente, la cantidad de agua entregada para uso agrícola alcanza los 216 millones de

metros cúbicos

Israel País con Reuso de Aguas- recarga de acuíferos

El agua se clora dos veces: entrada y salida acuífero

La composición química se mide cada 5 segundos

Para asegurar la calidad existen programas de mantención y monitoreo

para las zonas de captación y sistemas de recarga

Se bombea un mayor volumen de agua infiltrada para evitar mezcla con napas

naturales

Existe un reglamento estricto sobre el tipo de aplicaciones permitidas de las

aguas reusadas

Situación en América del Sur: disponibilidad

En Bolivia, la oferta de agua está estimada en más de 500,000 Mm3/año y la demanda consuntiva actual estimada es tan sólo de 2,000 Mm3/año. Esto por habitante corresponde a 50,000

m3/hab./año. El problema principal es la baja cobertura de servicios de agua potable. El 30% de la población

boliviana no cuenta con agua

potable

El riego para la agricultura consume el 94% de la demanda total. La industria y la minería son los otros usuarios importantes de agua con 31.5 Mm3/año, lo que equivale a 1% de la demanda total del país.

Principales Desafíos en Chile

1. Amplias zonas de escasez y limitada infraestructura de regulación.

2. Marco regulatorio con insuficientes instrumentos de gestión integrada (nivel

cuencas)

3. Carencia de cultura de uso eficiente y conservación del agua.

4. Nuevas exigencias de los consumidores y de los mercados internacionales.

5. Creciente competencia entre distintos sectores productivos.

6. Política Integral de Recursos Hídricos: jerarquización y coordinación de acciones.

7. Nuevos instrumentos para resolver las imperfecciones del mecanismo de

mercado de asignación del agua

8. Consideración de la amplia variabilidad climática del país en las políticas y

efectos del cambio climático (eventos extremos más frecuentes)

9. Más y mejor información sobre el funcionamiento de los sistemas hídricos

superficiales y subterráneos (cantidad, calidad).

¿QUIÉN GOBIERNA A QUIÉN EN LA GESTIÓN DEL AGUA?

Ges

tió

n

amb

ien

tal

inte

grad

a

Ges

tió

n d

e re

curs

os

nat

ura

les

Gestión multisectorial

del agua

Gestión

sectorial del agua

Manejo de cuencas

Calidad y Seguridad

De acuerdo al uso o tipo de aplicación de las

aguas se requiere diferente tipo de calidad de

las aguas.

Para ello, cada país cuenta con su propia

legislación de reuso de aguas.

En Chile la norma vigente es la Norma Chilena

Oficial 1333. Of78, modificada en 1987

“Requisitos de Calidad del Agua para

Diferentes Usos”

Calidad y Seguridad

La NCh 1333 incluye:

• Estándar para agua de riego

• Estándar para agua destinada a uso recreativo

• Estándar para agua destinada a vida acuática

(aguas dulces)

La norma chilena sólo incluye estándares de

calidad.

Normas de reuso de aguas de otros países incluyen

además:

• Criterios de métodos de riego y equipamientos

• Procedimientos operacionales de riego

• Procedimientos para asegurar la protección

ambiental

• Procedimientos para el monitoreo ambiental

Requisitos para el reuso de aguas tratadas

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Criterios de Calidad y seguridad

Compuesto Parámetro que se mide

Efecto y/o limitación del reuso

Sólidos suspendidos Sólidos suspendidos (SST, SSV)

Los contaminantes orgánicos, metales pesados se adsorben sobre las partículas. La materia suspendida protege a los microorganismos de los agentes desinfectantes. Cantidades excesivas de SS taponan los sistemas de irrigación

Materia Orgánica biodegradable

DBO5, DQO, COT Problemas estéticos negativos. La materia orgánica es alimento para los microorganismos, afecta negativamente los procesos de desinfección, hace al agua inadecuada para algunos usos industriales y otro tipo de usos. Consumo oxígeno y puede causar efectos crónicos y agudos si el agua reciclada se usa para fines potables.

Nutrientes Nitrógeno, fósforo y potasio

Estos elementos son nutrientes esenciales para el crecimiento de las plantas y su presencia revalora el agua para irrigación. Cuando el agua contiene estos nutrientes se favorece el crecimiento indeseable de vida acuática. Cuando se aplica en exceso al suelo, el nitrógeno puede generar concentraciones elevadas como nitratos en el agua subterránea.

Requisitos para el reuso de aguas tratadas

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Criterios de Calidad y seguridad

Compuesto Parámetro que se mide Efecto y/o limitación del reuso

Orgánicos tóxicos Compuestos específicos (pesticidas, hidrocarburos clorados)

Muchos de estos compuestos son recalcitrantes o difícilmente biodegradables y tóxicos al ambiente y su presencia en aguas tratadas puede limitar el uso de éstas en riego u otros usos.

Concentración de iones hidrógeno

pH El pH del agua afecta los procesos de desinfección, coagulación, solubilidad de los metales y la alcalinidad de los suelos. El pH usual de las aguas residuales está entre 6,5 y 8,5, en aguas industriales estos valores pueden cambiar drásticamente

Metales pesados Elementos específicos (Cd, Zn, Ni, Cu, Cr, Pb y Hg)

Algunos metales pesados se acumulan en el ambiente y son tóxicos a plantas y animales.

Inorgánicos disueltos

Sólidos disueltos totales, conductividad eléctrica, elementos específicos (Na, Ca, Mg, Cl, B)

La salinidad excesiva puede dañar a las cosechas. Iones específicos como el sodio, los cloruros y el boro son tóxicos para algunos cultivos. El sodio puede afectar la permeabilidad de los suelos.

Cloro residual Cloro libre o combinado Concentraciones excesivas de cloro libre disponible (>0,05 mg/L) pueden afectar las hojas y dañar ciertos cultivos. Además puede formar compuestos halogenados orgánicos como AOX y THM