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Secuencia de recuperación desde la izquierda: prima de aguas residuales , planta de tratamiento de aguas residuales de efluentes, y el agua finalmente recuperada (después de varias etapas de tratamiento)

La recuperación de agua (también llamada reutilización de aguas residuales ) es el proceso de convertir las aguas residuales municipales ( aguas residuales) o aguas residuales industriales en agua que se puede reutilizar para una variedad de propósitos. Los tipos de reutilización incluyen: reutilización urbana, reutilización agrícola (riego), reutilización ambiental, reutilización industrial, reutilización potable planificada, reutilización de facto de aguas residuales (reutilización potable no planificada). Por ejemplo, la reutilización puede incluir el riego de jardines y campos agrícolas o la reposición de aguas superficiales y subterráneas (es decir, recarga de aguas subterráneas ). El agua reutilizada también puede destinarse a satisfacer ciertas necesidades en las residencias (p. Ej.descarga de inodoros ), empresas e industria, e incluso podrían recibir tratamiento para alcanzar los estándares de agua potable . La reutilización de aguas residuales municipales tratadas para riego es una práctica establecida desde hace mucho tiempo, especialmente en los países áridos . La reutilización de las aguas residuales como parte de la gestión sostenible del agua permite que el agua siga siendo una fuente alternativa de agua para las actividades humanas. Esto puede reducir la escasez y aliviar las presiones sobre las aguas subterráneas y otros cuerpos de agua naturales. [1]

Existen varias tecnologías que se utilizan para tratar las aguas residuales para su reutilización. Una combinación de estas tecnologías puede cumplir con estrictos estándares de tratamiento y garantizar que el agua procesada sea higiénicamente segura, es decir, libre de patógenos . Las siguientes son algunas de las tecnologías típicas: Ozonización , ultrafiltración , tratamiento aeróbico ( biorreactor de membrana ), ósmosis directa , ósmosis inversa , oxidación avanzada . [2] Algunas actividades que demandan agua no requieren agua de alto grado. En este caso, las aguas residuales se pueden reutilizar con poco o ningún tratamiento.

El costo del agua recuperada supera al del agua potable en muchas regiones del mundo, donde el suministro de agua dulce es abundante. Los costos de las opciones de recuperación de agua podrían compararse con los costos de las opciones alternativas que también logran efectos similares de ahorro de agua dulce , a saber , sistemas de reutilización de aguas grises , recolección de agua de lluvia y recuperación de aguas pluviales o desalinización de agua de mar .

El reciclaje y la reutilización del agua tienen una importancia cada vez mayor, no solo en las regiones áridas, sino también en las ciudades y los entornos contaminados. [3] La reutilización de aguas residuales municipales es particularmente alta en la región de Medio Oriente y África del Norte , en países como los Emiratos Árabes Unidos, Qatar, Kuwait e Israel. [4]

Resumen

El agua de riego se bombea desde este tanque que almacena el efluente recibido de un humedal construido en Haran-Al-Awamied, Siria.
Signo de agua recuperada en Dunedin , Estados Unidos.

Definiciones

En pocas palabras, el agua recuperada es agua que se usa más de una vez antes de volver al ciclo natural del agua. Los avances en la tecnología de tratamiento de aguas residuales municipales permiten a las comunidades reutilizar el agua para muchos propósitos diferentes. El agua se trata de manera diferente según la fuente y el uso del agua y cómo se entrega.

En ciclos repetidos a través de la hidrosfera planetaria, toda el agua de la Tierra es agua reciclada, pero los términos "agua reciclada" o "agua recuperada" generalmente significan aguas residuales enviadas desde una casa o negocio a través de un sistema de alcantarillado a una planta de tratamiento de aguas residuales , donde se trata. a un nivel consistente con su uso previsto.

Fuerzas impulsoras

La Organización Mundial de la Salud ha reconocido las siguientes fuerzas impulsoras principales para la reutilización de aguas residuales municipales: [5] [6]

  1. aumento de la escasez de agua y el estrés,
  2. el aumento de la población y los problemas relacionados con la seguridad alimentaria ,
  3. el aumento de la contaminación ambiental por la eliminación inadecuada de aguas residuales, y
  4. aumentar el reconocimiento del valor de los recursos de las aguas residuales , las excretas y las aguas grises .

El reciclaje y la reutilización del agua tienen una importancia cada vez mayor, no solo en las regiones áridas, sino también en las ciudades y los entornos contaminados. [3]

Los acuíferos subterráneos que utilizan más de la mitad de la población mundial ya están sobredimensionados. [7] La reutilización seguirá aumentando a medida que la población mundial se urbanice y se concentre cada vez más cerca de las costas, donde los suministros locales de agua dulce son limitados o solo están disponibles con grandes gastos de capital . [8] [9] Se pueden ahorrar grandes cantidades de agua dulce mediante la reutilización y el reciclaje de las aguas residuales municipales, lo que reduce la contaminación ambiental y mejora la huella de carbono . [3] La reutilización puede ser una opción alternativa de suministro de agua .

Lograr un saneamiento y una gestión de aguas residuales más sostenible requerirá hacer hincapié en acciones vinculadas a la gestión de recursos, como la reutilización de aguas residuales o la reutilización de excretas que mantendrán disponibles valiosos recursos para usos productivos. [1] Esto, a su vez, respalda el bienestar humano y una sostenibilidad más amplia .

Beneficios potenciales

La reutilización de agua / aguas residuales, como fuente alternativa de agua, puede proporcionar importantes beneficios económicos, sociales y ambientales, que son motivadores clave para implementar dichos programas de reutilización. Estos beneficios incluyen: [10] [11]

  • Para las ciudades y los hogares: Mayor disponibilidad de agua ( sustitución del agua potable : mantener el agua potable para beber y el agua recuperada para uso no potable (es decir, industria, limpieza, riego, usos domésticos, descarga de inodoros, etc.)
  • Para el medio ambiente: reducción de las cargas de nutrientes en las aguas receptoras (es decir, ríos, canales y otros recursos hídricos superficiales ); reducción de la sobreextracción de aguas superficiales y subterráneas; mayor protección ambiental mediante la restauración de arroyos, humedales y estanques; Reducción del consumo de energía asociado con la producción, el tratamiento y la distribución de agua en comparación con el uso de recursos de aguas subterráneas profundas, la importación de agua o la desalinización.
  • Costos de fabricación reducidos por el uso de agua recuperada de alta calidad.
  • En agricultura: El riego con aguas residuales tratadas puede contribuir a mejorar los rendimientos de producción, reducir la huella ecológica y promover beneficios socioeconómicos. [12] También puede conducir a una reducción de la aplicación de fertilizantes (es decir, la conservación de los nutrientes y la reducción de la necesidad de fertilizantes artificiales (por ejemplo, la nutrición del suelo por los nutrientes existentes en los efluentes tratados).

Recuperar agua para aplicaciones de reutilización en lugar de utilizar suministros de agua dulce puede ser una medida de ahorro de agua. Cuando el agua usada finalmente se descarga nuevamente en fuentes de agua naturales, aún puede tener beneficios para los ecosistemas , ya que mejora el flujo de los arroyos, nutre la vida vegetal y recarga los acuíferos , como parte del ciclo natural del agua . [13]

Escala

La reutilización mundial de aguas residuales tratadas se estima en 40.700 millones de m 3 por año, lo que representa aproximadamente el 11% del total de aguas residuales domésticas y de fabricación producidas. [4] La reutilización de aguas residuales municipales es particularmente alta en la región de Oriente Medio y África del Norte , en países como los Emiratos Árabes Unidos, Qatar, Kuwait e Israel. [4]

Para el Objetivo de Desarrollo Sostenible 6 de las Naciones Unidas, la Meta 6.3 establece "Reducir a la mitad la proporción de aguas residuales sin tratar y aumentar sustancialmente el reciclaje y la reutilización segura a nivel mundial para 2030". [14]

Tipos, métodos y aplicaciones

Las aguas residuales tratadas pueden reutilizarse en la industria (por ejemplo, en torres de enfriamiento ), en la recarga artificial de acuíferos, en la agricultura y en la rehabilitación de ecosistemas naturales (por ejemplo, en humedales ). Las principales aplicaciones de agua regenerada en el mundo se muestran a continuación: [15] [16] [17]

Reutilización urbana

En casos más raros, el agua recuperada también se utiliza para aumentar los suministros de agua potable. La mayoría de los usos de la recuperación de agua son usos no potables como lavado de autos, descarga de inodoros, agua de enfriamiento para plantas de energía, mezcla de concreto, lagos artificiales, riego para campos de golf y parques públicos, y para fracturamiento hidráulico. Cuando corresponda, los sistemas funcionan con un sistema de tubería doble para mantener el agua reciclada separada del agua potable.

Los tipos de uso se distinguen de la siguiente manera:

  • Sin restricciones: El uso de agua recuperada para aplicaciones no potables en entornos municipales, donde el acceso público no está restringido.
  • Restringido: El uso de agua recuperada para aplicaciones no potables en entornos municipales, donde el acceso público está controlado o restringido por barreras físicas o institucionales, como cercas, señalización de avisos o restricción de acceso temporal. [11]

Reutilización agrícola

El riego con aguas residuales municipales recicladas también puede servir para fertilizar plantas si contiene nutrientes, como nitrógeno, fósforo y potasio.

Existen beneficios de usar agua reciclada para riego, incluido el menor costo en comparación con otras fuentes y la consistencia del suministro independientemente de la temporada, las condiciones climáticas y las restricciones de agua asociadas. Cuando el agua regenerada se utiliza para el riego en la agricultura, el contenido de nutrientes (nitrógeno y fósforo) de las aguas residuales tratadas tiene la ventaja de actuar como fertilizante . [18] Esto puede hacer que la reutilización de excretas contenidas en las aguas residuales sea atractiva. [5]

El agua de riego se puede utilizar de diferentes formas en diferentes cultivos:

  • Cultivos alimentarios que se consumen crudos: cultivos destinados al consumo humano que se consumen crudos o sin procesar.
  • Cultivos alimentarios procesados : cultivos destinados al consumo humano que no deben consumirse crudos sino después del proceso de tratamiento (es decir, cocidos, procesados ​​industrialmente).
  • Cultivos no alimentarios: cultivos que no están destinados al consumo humano (por ejemplo, pastos, forrajes, fibras, ornamentales, semillas, bosques y césped). [19]

Riesgos de la reutilización agrícola

En los países en desarrollo , la agricultura utiliza cada vez más las aguas residuales municipales sin tratar para el riego, a menudo de manera insegura. Las ciudades ofrecen mercados lucrativos para los productos frescos, por lo que son atractivas para los agricultores. Sin embargo, debido a que la agricultura tiene que competir por los recursos hídricos cada vez más escasos con la industria y los usuarios municipales, a menudo los agricultores no tienen otra alternativa que usar agua contaminada con desechos urbanos directamente para regar sus cultivos.

Puede haber importantes peligros para la salud relacionados con el uso de aguas residuales no tratadas en la agricultura. Las aguas residuales municipales pueden contener una mezcla de contaminantes químicos y biológicos. En los países de bajos ingresos, a menudo hay altos niveles de patógenos de las excretas. En las naciones emergentes , donde el desarrollo industrial está superando la regulación ambiental, existen crecientes riesgos de los químicos inorgánicos y orgánicos. La Organización Mundial de la Salud ha elaborado directrices para el uso seguro de las aguas residuales en 2006. [5]Estas directrices abogan por un enfoque de "barreras múltiples" en el uso de aguas residuales, por ejemplo, al alentar a los agricultores a adoptar diversos comportamientos de reducción de riesgos. Estos incluyen suspender el riego unos días antes de la cosecha para permitir que los patógenos mueran a la luz del sol, aplicar agua con cuidado para que no contamine las hojas que probablemente se comerán crudas, limpiar las verduras con desinfectante o permitir que los lodos fecales utilizados en la agricultura se sequen antes de usarse. como abono humano. [18]

Los inconvenientes o riesgos que se mencionan a menudo incluyen el contenido de sustancias potencialmente nocivas como bacterias, metales pesados ​​o contaminantes orgánicos (incluidos productos farmacéuticos, productos para el cuidado personal y pesticidas). El riego con aguas residuales puede tener efectos tanto positivos como negativos en el suelo y las plantas, dependiendo de la composición de las aguas residuales y de las características del suelo o de la planta. [20]

Reutilización ambiental

El uso de agua recuperada para crear, mejorar, mantener o aumentar los cuerpos de agua, incluidos los humedales , los hábitats acuáticos o el flujo de arroyos, se denomina "reutilización ambiental". [11] Por ejemplo, los humedales artificiales alimentados por aguas residuales proporcionan tanto tratamiento de aguas residuales como hábitats para la flora y la fauna. [ cita requerida ]

Reutilización industrial

Las aguas residuales tratadas se pueden reutilizar en la industria (por ejemplo, en torres de refrigeración ).

Reutilización potable planificada

La reutilización potable planificada se reconoce públicamente como un proyecto intencional para reciclar agua para beber. Hay dos formas en las que se puede entregar agua potable para su reutilización: "Reutilización potable indirecta" (IPR) y "Reutilización potable directa". Ambas formas de reutilización se describen a continuación y, por lo general, implican un proceso público más formal y un programa de consulta pública que en el caso de la reutilización de facto o no reconocida. [11] [21]

Algunas agencias de agua reutilizan efluentes altamente tratados de aguas residuales municipales o plantas de recuperación de recursos como una fuente confiable de agua potable a prueba de sequías. Mediante el uso de procesos de purificación avanzados, producen agua que cumple con todos los estándares de agua potable aplicables. La confiabilidad del sistema y el monitoreo y las pruebas frecuentes son imperativos para que cumplan con controles estrictos. [2]

Las necesidades de agua de una comunidad, las fuentes de agua, las regulaciones de salud pública, los costos y los tipos de infraestructura hídrica existentes, como los sistemas de distribución, los reservorios artificiales o las cuencas naturales de agua subterránea, determinan si el agua recuperada puede ser parte de la el suministro de agua potable. Algunas comunidades reutilizan el agua para reponer las cuencas de agua subterránea. Otros lo colocan en depósitos de agua superficial. En estos casos, el agua recuperada se mezcla con otros suministros de agua y / o se almacena durante un cierto período de tiempo antes de que se extraiga y se vuelva a tratar en un sistema de tratamiento o distribución de agua. En algunas comunidades, el agua reutilizada se coloca directamente en tuberías que van a una planta de tratamiento de agua o sistema de distribución. [ cita requerida ]

Las tecnologías modernas como la ósmosis inversa y la desinfección ultravioleta se utilizan comúnmente cuando el agua recuperada se mezcla con el suministro de agua potable. [2]

Muchos humanos asocian un sentimiento de disgusto con el agua recuperada y el 13% de un grupo de encuesta dijo que ni siquiera la bebería. [22] No obstante, el principal riesgo para la salud del uso potable del agua regenerada es la posibilidad de que los productos farmacéuticos y otros productos químicos domésticos o sus derivados ( contaminantes farmacéuticos persistentes ambientales ) persistan en esta agua. [23] Esto sería menos preocupante si las excretas humanas se mantuvieran fuera de las aguas residuales mediante el uso de inodoros secos o sistemas que tratan las aguas negras por separado de las aguas grises .

Reutilización indirecta de agua potable

La reutilización potable indirecta (IPR) significa que el agua se entrega al consumidor de forma indirecta. Después de que se purifica, el agua reutilizada se mezcla con otros suministros y / o permanece un tiempo en algún tipo de almacenamiento, artificial o natural, antes de que llegue a una tubería que conduce a una planta de tratamiento de agua o sistema de distribución. Ese almacenamiento podría ser una cuenca de agua subterránea o un depósito de agua superficial.

Algunos municipios están utilizando y otros están investigando la Reutilización Potable Indirecta (DPI) de agua recuperada. Por ejemplo, el agua recuperada se puede bombear (recarga subterránea) o filtrar hasta (recarga superficial) acuíferos subterráneos, bombear, tratar nuevamente y finalmente utilizar como agua potable. Esta técnica también puede denominarse recarga de agua subterránea . Esto incluye procesos lentos de varios pasos de purificación adicionales a través de las capas de tierra / arena (absorción) y microflora en el suelo (biodegradación).

Los derechos de propiedad intelectual o incluso el uso potable no planificado de aguas residuales regeneradas se utilizan en muchos países, donde estas últimas se descargan en las aguas subterráneas para contener la intrusión salina en los acuíferos costeros. En general, los derechos de propiedad intelectual han incluido algún tipo de amortiguador ambiental, pero las condiciones en ciertas áreas han creado una necesidad urgente de alternativas más directas. [24]

Los derechos de propiedad intelectual se producen mediante el aumento de los suministros de agua potable con aguas residuales municipales tratadas a un nivel adecuado para los derechos de propiedad intelectual, seguido de un amortiguador ambiental (por ejemplo, ríos, presas, acuíferos, etc.) que precede al tratamiento del agua potable. En este caso, las aguas residuales municipales pasan por una serie de pasos de tratamiento que abarcan procesos de filtración y separación por membranas (por ejemplo, MF, UF y RO), seguidos de un proceso de oxidación química avanzada (por ejemplo, UV, UV + H 2 O 2 , ozono). [11] En aplicaciones de reutilización potable 'indirecta', las aguas residuales regeneradas se utilizan directamente o se mezclan con otras fuentes. [ cita requerida ]

Reutilización potable directa

Reutilización potable directa (DPR) significa que el agua reutilizada se coloca directamente en tuberías que van a una planta de tratamiento de agua o sistema de distribución. La reutilización potable directa puede ocurrir con o sin "almacenamiento diseñado", como tanques subterráneos o sobre el suelo. [11] En otras palabras, DPR es la introducción de agua recuperada derivada de aguas residuales domésticas después de un extenso tratamiento y monitoreo para asegurar que los estrictos requisitos de calidad del agua se cumplan en todo momento, directamente en un sistema de suministro de agua municipal. La reutilización potable directa también se denomina "inodoro a grifo". [ cita requerida ]

Reutilización en estaciones espaciales

La recuperación de aguas residuales puede ser especialmente importante en relación con los vuelos espaciales tripulados . En 1998, la NASA anunció que había construido un biorreactor de recuperación de desechos humanos diseñado para su uso en la Estación Espacial Internacional y una misión tripulada a Marte . La orina y las heces humanas se introducen en un extremo del reactor y el oxígeno puro, el agua pura y el compost ( humanure ) salen por el otro extremo. El suelo podría usarse para cultivar vegetales , y el biorreactor también produce electricidad.. [25] [26]

A bordo de la Estación Espacial Internacional , los astronautas han podido beber orina reciclada gracias a la introducción del sistema ECLSS . El sistema cuesta $ 250 millones y ha estado funcionando desde mayo de 2009. El sistema recicla las aguas residuales y la orina de nuevo en agua potable que se usa para beber, preparar alimentos y generar oxígeno. Esto reduce la necesidad de reabastecer la estación espacial con tanta frecuencia. [27]

Reutilización de facto de aguas residuales (reutilización potable no planificada)

La reutilización potable de facto, no reconocida o no planificada se refiere a una situación en la que la reutilización de aguas residuales tratadas se practica, de hecho, pero no se reconoce oficialmente. [28] Por ejemplo, una planta de tratamiento de aguas residuales de una ciudad puede descargar efluentes a un río que se utiliza como suministro de agua potable para otra ciudad aguas abajo. [ cita requerida ]

El uso potable indirecto no planificado [29] existe desde hace mucho tiempo. Las grandes ciudades del río Támesis aguas arriba de Londres ( Oxford , Reading , Swindon , Bracknell ) descargan sus aguas residuales tratadas ("agua no potable") en el Támesis, que abastece de agua a Londres río abajo. En los Estados Unidos, el río Mississippi sirve como destino de los efluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales y como fuente de agua potable. [ cita requerida ]

Consideraciones de diseño

Distribución

Una tubería de color lavanda que transporta agua no potable en un sistema de tubería doble en Mountain View, California, EE.

El agua recuperada no potable a menudo se distribuye con una red de tubería doble que mantiene las tuberías de agua recuperada completamente separadas de las tuberías de agua potable.

En muchas ciudades que usan agua recuperada, ahora tiene tanta demanda que los consumidores solo pueden usarla en los días asignados. Algunas ciudades que anteriormente ofrecían agua recuperada ilimitada a una tarifa plana ahora están comenzando a cobrar a los ciudadanos por la cantidad que usan. [ cita requerida ]

Procesos de tratamiento

Existen varias tecnologías que se utilizan para tratar las aguas residuales para su reutilización. Una combinación de estas tecnologías puede cumplir con estrictos estándares de tratamiento y garantizar que el agua procesada sea higiénicamente segura, es decir, libre de patógenos . Las siguientes son algunas de las tecnologías típicas: Ozonización , ultrafiltración , tratamiento aeróbico ( biorreactor de membrana ), ósmosis directa , ósmosis inversa , oxidación avanzada . [2] Los proveedores de agua recuperada utilizan procesos de tratamiento de barreras múltiples y un monitoreo constante para garantizar que el agua recuperada sea segura y se trate adecuadamente para el uso final previsto.

Algunas actividades que demandan agua no requieren agua de alto grado. En este caso, las aguas residuales se pueden reutilizar con poco o ningún tratamiento. Un ejemplo de este escenario es el entorno doméstico, donde los inodoros se pueden descargar con aguas grises de baños y duchas con poco o ningún tratamiento.

En el caso de las aguas residuales municipales, las aguas residuales deben pasar por numerosos pasos del proceso de tratamiento de aguas residuales antes de que puedan utilizarse. Los pasos pueden incluir detección, sedimentación primaria, tratamiento biológico, tratamiento terciario (por ejemplo, ósmosis inversa) y desinfección.

Las aguas residuales generalmente se tratan con un tratamiento de nivel secundario cuando se usan para riego.

Una estación de bombeo distribuye agua recuperada a los usuarios de la ciudad. Esto puede incluir campos de golf, usos agrícolas, torres de enfriamiento o en vertederos.

Opciones alternativas

En lugar de tratar las aguas residuales municipales con fines de reutilización, otras opciones pueden lograr efectos similares de ahorro de agua dulce :

  • Sistemas de reutilización de aguas grises: a nivel doméstico, las aguas grises tratadas o no tratadas se pueden usar para inodoros o para regar el jardín.
  • Recolección de agua de lluvia y recuperación de aguas pluviales : los sistemas de diseño urbano que incorporan la recolección de agua de lluvia y reducen la escorrentía se conocen como Diseño Urbano Sensible al Agua (WSUD) en Australia, Desarrollo de Bajo Impacto (LID) en los Estados Unidos y Sistemas de Drenaje Urbano Sostenible (SUDS) en los Estados Unidos. Reino.
  • Desalinización de agua de mar : un proceso de uso intensivo de energía en el que la sal y otros minerales se eliminan del agua de mar para producir agua potable para beber y para riego, generalmente mediante filtración por membrana ( ósmosis inversa ) y destilación al vapor .

Costos

El costo del agua recuperada supera al del agua potable en muchas regiones del mundo, donde el suministro de agua dulce es abundante. Sin embargo, el agua recuperada se suele vender a los ciudadanos a un precio más económico para fomentar su uso. A medida que los suministros de agua dulce se vean limitados por los costos de distribución, el aumento de la demanda de la población o las fuentes que reducen el cambio climático , las relaciones de costos también evolucionarán. La evaluación del agua regenerada debe considerar todo el sistema de suministro de agua, ya que puede aportar un valor importante de flexibilidad al sistema general [30].

Los sistemas de agua recuperada generalmente requieren una red de tuberías dual , a menudo con tanques de almacenamiento adicionales , lo que aumenta los costos del sistema.

Barreras para la implementación

Las barreras para la recuperación de agua pueden incluir:

  • La implementación y operación a gran escala de los esquemas de reutilización del agua aún enfrentan desafíos regulatorios, económicos, sociales e institucionales. [31]
  • Baja viabilidad económica de los esquemas de reutilización del agua. [31] Esto puede deberse en parte a los costos del control de la calidad del agua y la identificación de contaminantes. [32] Las dificultades en la identificación de contaminantes pueden incluir la separación de contaminantes orgánicos e inorgánicos , microorganismos , coloides y otros. [33] La recuperación total de los costos de los planes de reutilización del agua es difícil. Hay una falta de sistemas financieros de tarificación del agua comparables a las plantas de tratamiento convencionales ya subvencionadas. [34]
  • Las barreras psicológicas, a veces denominadas el "factor asco", también pueden ser un impedimento para la implementación, en particular para los planes directos de reutilización de agua potable. Estos factores psicológicos están estrechamente asociados con el disgusto, específicamente la evitación de patógenos . [35]

Aspectos de salud

El agua recuperada se considera segura cuando se usa adecuadamente. El agua recuperada planificada para su uso en la recarga de acuíferos o el aumento de agua superficial recibe un tratamiento adecuado y confiable antes de mezclarse con agua natural y someterse a procesos de restauración natural. Parte de esta agua eventualmente se convierte en parte de los suministros de agua potable.

Un estudio sobre la calidad del agua publicado en 2009 comparó las diferencias en la calidad del agua del agua recuperada / reciclada, el agua superficial y el agua subterránea. [36] Los resultados indican que el agua regenerada, el agua superficial y el agua subterránea son más similares que diferentes con respecto a los componentes. Los investigadores analizaron 244 constituyentes representativos que se encuentran típicamente en el agua. Cuando se detectaron, la mayoría de los componentes se encontraban en el rango de partes por billón y partes por billón. DEET (un repelente de insectos) y cafeína se encontraron en todos los tipos de agua y prácticamente en todas las muestras. El triclosán (en el jabón y la pasta de dientes antibacterianos) se encontró en todos los tipos de agua, pero se detectó en niveles más altos (partes por billón) en el agua recuperada que en el agua superficial o subterránea. Se detectaron muy pocas hormonas / esteroides en las muestras y, cuando se detectaron, estaban en niveles muy bajos. Se encontraron ácidos haloacéticos (un subproducto de la desinfección) en todo tipo de muestras, incluso en el agua subterránea.La mayor diferencia entre el agua regenerada y las otras aguas parece ser que el agua regenerada ha sido desinfectada y, por lo tanto, tiene subproductos de la desinfección (debido al uso de cloro).

Un estudio de 2005 titulado "Irrigación de parques, patios de recreo y patios escolares con agua recuperada" encontró que no ha habido incidentes de enfermedades ni de patógenos microbianos ni de sustancias químicas, y que los riesgos de usar agua recuperada para el riego no son significativamente diferentes del riego. utilizando agua potable. [37]

Un estudio de 2012 realizado por el Consejo Nacional de Investigación en los Estados Unidos de América encontró que el riesgo de exposición a ciertos contaminantes microbianos y químicos al beber agua recuperada no parece ser mayor que el riesgo experimentado en al menos algunos tratamientos actuales de agua potable. sistemas, y pueden ser órdenes de magnitud menores. [38] Este informe recomienda ajustes al marco regulatorio federal que podrían mejorar la protección de la salud pública para la reutilización planificada y no planificada (o de facto) y aumentar la confianza pública en la reutilización del agua.

Aspectos ambientales

Usos del agua reciclada en California , 2011

El uso de agua recuperada para usos no potables ahorra agua potable para beber, ya que se utilizará menos agua potable para usos no potables. [39]

A veces contiene niveles más altos de nutrientes como nitrógeno , fósforo y oxígeno que pueden ayudar de alguna manera a fertilizar las plantas de jardín y agrícolas cuando se usan para riego. [ cita requerida ]

El uso de la recuperación de agua disminuye la contaminación enviada a entornos sensibles. También puede mejorar los humedales , lo que beneficia a la vida silvestre en función de ese ecosistema . También ayuda a detener las posibilidades de sequía, ya que el reciclaje de agua reduce el uso del suministro de agua dulce de fuentes subterráneas. Por ejemplo, la Planta de Control de la Contaminación del Agua de San José / Santa Clara instituyó un programa de reciclaje de agua para proteger las marismas naturales de agua salada del área de la Bahía de San Francisco . [39]

Los principales riesgos potenciales asociados con la reutilización de aguas residuales regeneradas con fines de riego, cuando el tratamiento no es adecuado, son los siguientes: [40] [41]

  1. contaminación de la cadena alimentaria con microcontaminantes, patógenos (es decir , bacterias , virus , protozoos , helmintos ) o determinantes de la resistencia a los antibióticos ;
  2. salinización del suelo y acumulación de varios componentes desconocidos que podrían afectar negativamente la producción agrícola;
  3. distribución de las comunidades microbianas del suelo indígena ;
  4. alteración de las propiedades fisicoquímicas y microbiológicas del suelo y contribución a la acumulación de contaminantes químicos / biológicos (por ejemplo , metales pesados , productos químicos (es decir , boro , nitrógeno , fósforo , cloruro , sodio , pesticidas / herbicidas ), productos químicos naturales (es decir, hormonas ), contaminantes de interés emergente (CEC) (es decir, productos farmacéuticos y sus metabolitos , productos de cuidado personal , productos químicos domésticos yaditivos alimentarios y sus productos de transformación), etc.) en él y su posterior absorción por plantas y cultivos;
  5. crecimiento excesivo de algas y vegetación en canales que transportan aguas residuales (es decir, eutrofización );
  6. Degradación de la calidad de las aguas subterráneas por los diversos contaminantes del agua recuperada, que migran y se acumulan en el suelo y los acuíferos.

Directrices y reglamentos

Organizaciones internacionales

  • Organización Mundial de la Salud (OMS): “Directrices para el uso seguro de aguas residuales, excretas y aguas grises” (2006). [5]
  • Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA): “Directrices para la reutilización de aguas residuales municipales en la región del Mediterráneo” (2005).
  • Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo de Capacidades del Decenio del Agua (UNW-DPC): Actas sobre el proyecto de UNWater “Uso seguro de las aguas residuales en la agricultura” (2013).

Unión Europea

Desde el 25 de mayo de 2020 existe un reglamento de la UE sobre los requisitos mínimos para la reutilización del agua con fines de riego. [42] Se aplicará a partir del 26 de junio de 2023. Los requisitos de calidad del agua se dividen en cuatro categorías según lo que se riega y cómo se realiza el riego. Los parámetros de calidad del agua incluidos son E. coli , DBO5, sólidos suspendidos totales (TSS), turbidez, legionela y nematodos intestinales (huevos de helmintos).

En la Directiva Marco del Agua , la reutilización del agua se menciona como una de las posibles medidas para lograr los objetivos de calidad de la Directiva; sin embargo, esto sigue siendo una recomendación relativamente vaga más que un requisito: la Parte B del Anexo VI se refiere a la reutilización como una de las medidas que los Estados miembros de cada distrito de cuenca hidrográfica pueden optar por adoptar como parte del programa de medidas exigido en el artículo 11, apartado 4 ”. [43]

Además de eso, el artículo 12 de la Directiva de tratamiento de aguas residuales urbanas relativo a la reutilización de aguas residuales tratadas establece que “las aguas residuales tratadas se reutilizarán cuando sea apropiado”, no es lo suficientemente específico para promover la reutilización del agua y deja demasiado margen para la interpretación de lo que puede ser considerada como una situación “apropiada” para reutilizar las aguas residuales tratadas.

A pesar de la falta de criterios comunes de reutilización del agua a nivel de la UE, varios Estados miembros (EM) han emitido sus propios marcos legislativos, reglamentos o directrices para diferentes aplicaciones de reutilización del agua (por ejemplo, Chipre, Francia, Grecia, Italia y España).

Sin embargo, después de una evaluación realizada por la Comisión Europea (CE) sobre los estándares de reutilización del agua de varios estados miembros, se concluyó que difieren en su enfoque. Existen importantes divergencias entre las diferentes normas con respecto a los usos permitidos, los parámetros a monitorear y los valores límite permitidos. Esta falta de armonización entre las normas de reutilización del agua podría crear algunas barreras comerciales para los productos agrícolas regados con agua regenerada. Una vez en el mercado común, el nivel de seguridad en los estados miembros productores puede no ser considerado suficiente por los países importadores. [44] Las normas más representativas sobre reutilización de aguas residuales de los estados miembros europeos son las siguientes: [43]

  • Chipre: Ley 106 (I) 2002 de control de la contaminación del agua y el suelo y reglamentos asociados (KDP 772/2003, KDP 269/2005) (Instituciones emisoras: Ministerio de Agricultura, Recursos Naturales y Medio Ambiente, Departamento de Desarrollo del Agua).
  • Francia: Jorf núm. 0153, 4 de julio de 2014. Orden de 2014, relacionada con el uso de agua de aguas residuales urbanas tratadas para riego de cultivos y áreas verdes (Instituciones emisoras: Ministerio de Salud Pública, Ministerio de Agricultura, Alimentación y Pesca, Ministerio de Ecología, Energía y Sostenibilidad).
  • Grecia: CMD No 145116. Medidas, límites y procedimientos para la reutilización de aguas residuales tratadas (Entidades emisoras: Ministerio de Medio Ambiente, Energía y Cambio Climático).
  • Italia: DM 185/2003. Medidas técnicas para la reutilización de aguas residuales (Instituciones emisoras: Ministerio de Medio Ambiente, Ministerio de Agricultura, Ministerio de Salud Pública).
  • Portugal: NP 4434 2005. Reutilización de agua urbana regenerada para riego (Instituciones emisoras: Instituto Portugués de Calidad).
  • España: RD 1620/2007. El marco legal para la reutilización de aguas residuales tratadas (Instituciones emisoras: Ministerio de Medio Ambiente, Ministerio de Agricultura, Alimentación y Pesca, Ministerio de Salud).

Estados Unidos

En los EE. UU., La Ley de Agua Limpia de 1972 ordenó la eliminación de la descarga de desechos no tratados de fuentes municipales e industriales para hacer que el agua sea segura para la pesca y la recreación. El gobierno federal de los Estados Unidos otorgó miles de millones de dólares en subvenciones para la construcción de plantas de tratamiento de aguas residuales en todo el país. Las plantas de tratamiento modernas, que generalmente utilizan oxidación y / o cloración además del tratamiento primario y secundario, debían cumplir con ciertos estándares. [45]

Condado de Los Angeles 's distritos de saneamiento comenzaron a proporcionar aguas residuales tratadas para el riego de jardines en parques y campos de golf en 1929. La primera instalación de agua regenerada en California fue construido en San Francisco ' s Golden Gate Park en 1932. El agua Reposición del Distrito del Sur de California se la primera agencia de aguas subterráneas en obtener el uso permitido de agua reciclada para la recarga de aguas subterráneas en 1962.

El Proyecto de Demostración de Reutilización Directa de Agua Potable de Denver [46] examinó los aspectos técnicos, científicos y de aceptación pública del DPR desde 1979 hasta 1993. Un estudio de efectos crónicos en la salud de animales enteros de por vida en el producto de planta de tratamiento avanzado de 1 MGD aumentó una evaluación integral de la calidad del agua química y microbiológica. El estudio de $ 30 millones encontró que el agua producida cumplía con todos los estándares de salud y se comparaba favorablemente con el agua potable de alta calidad de Denver. Además, el costo proyectado fue menor que las estimaciones para obtener nuevos suministros de agua distantes.

El agua recuperada no está regulada por la Agencia de Protección Ambiental (EPA), pero la EPA ha desarrollado pautas de reutilización del agua que se actualizaron más recientemente en 2012. [47] [48] Las pautas de la EPA para la reutilización del agua representan el estándar internacional para las mejores prácticas en reutilización del agua. El documento fue desarrollado bajo un Acuerdo de Investigación y Desarrollo Cooperativo entre la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional (USAID) y la consultora global CDM Smith. Las Directrices proporcionan un marco para que los estados desarrollen regulaciones que incorporen las mejores prácticas y aborden los requisitos locales.

Otros países

  • Canadá: "Directrices canadienses para el uso de agua recuperada en el baño y urinarios" (2010).
  • China: Norma nacional de calidad del agua recuperada de China; Estándar nacional de China GB / T 18920-2002, GB / T 19923-2005, GB / T 18921-2002, GB 20922-2007 y GB / T 19772-2005.
  • Israel: Reglamento del Ministerio de Salud (2005).
  • Japón: Instituto Nacional para la Gestión de la Tierra y la Infraestructura: Informe del Proyecto de Calidad del Agua Microbiana sobre Aguas Residuales Tratadas y Aguas Residuales Reclamadas (2008).
  • Jordania: base técnica jordana n. 893/2006 Plan de gestión de la reutilización del agua de Jordania (política).
  • México: Norma mexicana NOM-001-ECOL-1996 que regula la reutilización de aguas residuales en la agricultura.
  • Políticas de Sudáfrica: La última revisión de la Ley de Servicios de Agua de 1997 relacionada con aguas grises y efluentes tratados (Departamento de Asuntos del Agua y Silvicultura, 2001).
  • Túnez: Norma para el uso de aguas residuales tratadas en la agricultura (NT 106-109 de 1989) y lista de cultivos que pueden regarse con aguas residuales tratadas (Ministerio de Agricultura, 1994).
  • EE. UU. Nacional: Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA) “Pautas para la reutilización del agua” (2012).
  • Australia Directrices a nivel nacional: Gobierno de Australia (el Consejo Ministerial de Gestión de Recursos Naturales, el Consejo de Protección del Medio Ambiente y Patrimonio y la Conferencia de Ministros de Salud de Australia (NRMMC-EPHC-AHMC)): Directrices para el reciclaje de agua: gestión de riesgos para la salud y el medio ambiente ”Fase 1, 2006. [43]

Historia

La reutilización de aguas residuales (planificada o no planificada) es una práctica antigua, que se ha aplicado desde los albores de la historia de la humanidad y está estrechamente relacionada con el desarrollo de la provisión de saneamiento. [49]

Ejemplos

Australia

Cuando hay sequías en Australia , aumenta el interés en las opciones de efluentes recuperados. Dos importantes capitales de Australia, Adelaide y Brisbane , ya se han comprometido a agregar efluentes recuperados a sus presas cada vez más reducidas. El primero también ha construido una planta desalinizadora para ayudar a combatir cualquier escasez de agua en el futuro. Brisbane ha sido visto como un líder en esta tendencia, y otras ciudades y pueblos revisarán el Proyecto de Agua Reciclada del Corredor Occidental una vez que esté terminado. [50] [51] Goulbourn, Canberra , Newcastle y Regional Victoria, Australiaya están considerando construir un proceso de efluentes regenerados. La reutilización potable indirecta (IPR) se ha considerado para las comunidades regionales en Goulburn , NSW, el Territorio de la Capital Australiana (ACT) y Toowoomba , Queensland.

Israel

A partir de 2010, Israel lidera el mundo en la proporción de agua que recicla. [52] Israel trata el 80% de sus aguas residuales (400 mil millones de litros al año) y el 100% de las aguas residuales del área metropolitana de Tel Aviv se trata y reutiliza como agua de riego para la agricultura y las obras públicas. En 2012, la planta de tratamiento de aguas residuales de la región de Dan fue citada como modelo mundial por las Naciones Unidas. La planta, conocida localmente como Shafdan, fue alabada por su método único de utilizar las cualidades de filtración natural de la arena para mejorar la calidad de las aguas residuales. [53] [54] En 2010, se reutilizaron alrededor de 400 millones de metros cúbicos / año de aguas residuales tratadas, principalmente en la agricultura. [55] Esto constituye alrededor del 40 por ciento del uso de agua en la agricultura.

Namibia

La reutilización de aguas residuales tratadas se practica en Namibia en muchas áreas urbanas como Swakopmund , Walvis Bay , Tsumeb , Otjiwarongo , Okahandja , Mariental , Oranjemund y Windhoek . En la mayoría de las localidades, el agua se reutiliza para riego. En Windhoek, el agua regenerada también se utiliza para usos potables. Un ejemplo representativo de reutilización potable directa es el caso de Windhoek (Namibia, planta de recuperación de agua de New Goreangab (NGWRP)), donde las aguas residuales tratadas se han mezclado con agua potable durante más de 45 años. Se basa en el concepto de barreras de tratamiento múltiples (es decir, pre-ozonización, coagulación mejorada/ flotación por aire disuelto / filtración rápida en arena, y posterior ozono , carbón activado biológico / carbón activado granular , ultrafiltración (UF), cloración) para reducir los riesgos asociados y mejorar la calidad del agua. [56] [57] Desde el año 1968, la capital de Namibia, Windhoek, ha utilizado aguas residuales regeneradas como una de sus fuentes de agua potable, [58] que hoy en día representan alrededor del 14% de la producción de agua potable de la ciudad. [59] En 2001, la ciudad de Windhoek construyó la nueva planta de recuperación de Goreangab (NGWRP) y comenzó a suministrar agua potable en 2002 (alrededor de 21.000 m 3 de agua por día). [59] [60]

Singapur

En Singapur, el agua recuperada se marca como NEWater y se embotella directamente desde una instalación avanzada de purificación de agua con fines educativos y de celebración. Aunque la mayor parte del agua reutilizada se utiliza para la industria de alta tecnología en Singapur, una pequeña cantidad se devuelve a los depósitos de agua potable. NEWater es la marca que se le da al agua ultrapura que se produce a partir de agua recuperada. Las aguas residuales , que se denominan "agua usada" en Singapur, se tratan en plantas de tratamiento de aguas residuales avanzadas convencionales que se denominan plantas de recuperación en Singapur. El efluente de las plantas de recuperación se vierte al mar o se somete a una mayor microfiltración, ósmosis inversa y tratamiento ultravioleta.

Sudáfrica

En Sudáfrica, el principal impulsor de la reutilización de las aguas residuales son las condiciones de sequía. [61] Por ejemplo, en Beaufort West , Sudáfrica, se construyó una planta de recuperación directa de aguas residuales (WRP) para la producción de agua potable a finales de 2010, como resultado de la aguda escasez de agua (producción de 2300 m 3 por día). . [62] [63] La configuración del proceso se basa en el concepto de barrera múltiple e incluye los siguientes procesos de tratamiento: filtración de arena, UF , RO de dos etapas y permeado desinfectado por luz ultravioleta (UV).

La ciudad de George enfrentaba escasez de agua y había decidido una estrategia de DPI (2009/2010), donde los efluentes finales de su PTAR de Outeniqua se tratan con una calidad muy alta mediante UF y desinfección antes de ser devueltos a la instalación de almacenamiento principal, Garden Route. Presa, donde se combinan con los actuales suministros de agua cruda. Esta iniciativa aumenta el suministro existente en 10.000 m 3 por día, aproximadamente un tercio de la demanda de agua potable. La configuración del proceso incluye los siguientes procesos de tratamiento: tamiz de tambor, UF y desinfección con cloro. Se ha previsto la adición de carbón activado en polvo (PAC) en George WTW, si es necesario, como una barrera operativa adicional. [61]

Estados Unidos

La reutilización del agua recuperada es una respuesta cada vez más común a la escasez de agua en muchas partes de los Estados Unidos. El agua recuperada se está reutilizando directamente para varios usos no potables en los Estados Unidos, incluido el riego del paisaje urbano de parques, patios escolares, carreteras y campos de golf; protección contra incendios; usos comerciales como lavado de vehículos; reutilización industrial como agua de refrigeración, agua de calderas y agua de proceso; usos ambientales y recreativos como la creación o restauración de humedales; así como riego agrícola. [64] En algunos casos, como en el distrito de agua de Irvine Ranch en el condado de Orange , también se utiliza para la descarga de inodoros. [sesenta y cinco]

Se estimó que en 2002 se reutilizaba directamente un total de 1.700 millones de galones estadounidenses (6.400.000 m 3 ) por día, o casi el 3% del suministro público de agua. California reutilizó 0,6 y Florida 0,5 mil millones de galones estadounidenses (1,900,000 m 3 ) por día, respectivamente. Veinticinco estados tenían regulaciones sobre el uso de agua recuperada en 2002. [64] La reutilización directa planificada de agua recuperada se inició en 1932 con la construcción de una instalación de agua recuperada en el Golden Gate Park de San Francisco . El agua recuperada generalmente se distribuye con una red de tubería doble codificada por colores que mantiene las tuberías de agua recuperada completamente separadas de las tuberías de agua potable. [66]

Ver también

  • Conservación del agua
  • WateReuse

Referencias

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