Foto: Tecate (México), Diario Séptimo Día

JULIO CÉSAR CORTÉSNIDIA ELENA ORTIZ

KAREN SOACHA GODOY

Diciembre, 2012

EXPERIENCIAS EN EL REUSO DE AGUAS RESIDUALES

Objetivos

• Realizar una caracterización básica del estado actual del reuso de aguas residuales.

• Identificar proyectos en los que se haya implementado el reuso de aguas residuales.

• Analizar las debilidades y oportunidades del reuso de aguas residuales.

(Siebel y Gijzen, 2002: Jaramillo M, 2010)

Para empezar…

Más del 80% de las aguas residuales en los países en vías de desarrollo se des carga sin tratamiento,

contaminando ríos, lagos y zonas costeras (UNESCO,2010)

Conceptos…

El concepto de reúso del agua residual está definido por el Ministerio de Medio Ambiente (2011), como el aprovechamiento de este tipo de aguas en

actividades diferentes a las cuales fueron originadas. Los diversos usos dependen de la destinación que reciben las aguas residuales se pueden

encontrar desde aplicaciones industriales, agrícolas hasta el mantenimiento de áreas verdes urbanas entre otros.

El reuso de agua residual es el aprovechamiento del agua previamente utilizada, una o más veces en alguna actividad para suplir las necesidades de

otros usos (Lavrador Filho, 1987) citado en (Jaramillo, 2010) Bajo este concepto el reuso se ha clasificado:

Reuso indirecto no planeado: Ocurre cuando el agua es utilizada y es descargada en forma diluida en los cuerpos de agua receptores y posteriormente es utilizada de manera no intencional.Reuso indirecto planeado: Ocurre cuando los efluentes tratados son descargados de manera planeada a los cuerpos receptores para ser utilizados de forma intencional y controlada en algún uso beneficio.Reuso directo planeado: Ocurre cuando los efluentes tratados son empleados directamente en alguna aplicación de reuso local.

(Siebel y Gijzen, 2002: Jaramillo M, 2010)

Algunas tecnologías utilizadas para el tto de AR

(Siebel y Gijzen, 2002: Jaramillo M, 2010)

(Siebel y Gijzen, 2002: Jaramillo M, 2010)

Constituyentes de aguas residuales que pueden afectar la salud pública

y los recursos hídricos

Fuente: Domingues, A & Salazar, . 2008.

Reuso de aguas residuales en el mundo

La reutilización del agua residual en agricultura es una práctica tradicional en ciertos países, particularmente en China, India, Indonesia y Vietnam. Dos de

las experiencias más grandes del mundo son el Valle Mezquital en México y la práctica acuicultura en Calcuta, India.

Uno de los países con mayor utilización de aguas residuales es Israel, debido a los problemas de escasez que este presenta. El 10% del consumo total de agua

en este país corresponde a reutilización de aguas residuales

Para generar mayores impactos, el reuso del agua residual se debe relacionar con el uso de agua en la agricultura, dado que es el principal usuario y emplea

el 70% del agua disponible en el mundo (Pimentel y Pimentel, 2008), incluyendo tanto fuentes superficiales como subterráneas. En América Latina, la agricultura emplea el 73% del agua disponible (FAO, 2010) mientras que en

Colombia se emplea el 54% (MAVDT, 2010). (Jaramillo, 2010)

(Siebel y Gijzen, 2002: Jaramillo M, 2010)

Reuso de aguas residuales en el mundo

(Siebel y Gijzen, 2002: Jaramillo M, 2010)

El Valle Mezquital

• Área más grande del mundo irrigada con aguas residuales (83.000 ha),historia de casi 100 años. • Aguas residuales no han recibido ningún tratamiento convencional y son transportadas por

canales. Se irrigan cultivos de alfalfa, maíz, habas, avena, tomate, ají y remolacha. • AR Altamente valoradas por los agricultores de la región debido a que mejoran la calidad del

suelo y por sus cargas de nutrientes. Sin embargo, debido a su origen doméstico e industrial, contienen patógenos y productos químicos tóxicos que constituyen un riesgo para la salud de agricultores y consumidores. Los análisis de Coliformes fecales en depósitos del Valle indican que estos valores son de 102 a 104 más altos que las pautas de la OMS para la reutilización del agua residual en agricultura

Uno de los países con mayor utilización de aguas residuales es Israel, debido a los problemas de escasez que este presenta. El 10% del consumo total de agua en este país corresponde a reutilización de aguas residuales. En la ciudad de Arad se han realizado evaluaciones de la contaminación de suelos por esta práctica, donde se identificó una alta remoción de microorganismos patógenos en el suelo, así mismo se mostró una buena correlación entre la reducción de indicadores fecales, el contenido de materia orgánica y el pH (Campos et al., 2000) citado en Silva (2008) citado en (Jaramillo, 2010).

» Las guías de uso seguro de aguas residuales, excretas y aguas grises del año 2006 generadas por la Organización

Mundial de la Salud (OMS), son una herramienta de manejo preventivo de aguas residuales en agricultura, proporcionan una orientación para los tomadores de

decisiones sobre su aplicación en los diferentes contextos locales. Tienen como objetivo principal apoyar la

formulación de normatividad y reglamentación nacional respecto al uso y manejo del agua residual, considerando aspectos propios de cada país (Blumenthal et al., 2007; Kramer y Mara, 2007; Mara y Bos, 2007; World Health

Organization, 2006) citado en (Jaramillo, 2010)

» Para suplir las necesidades básicas como la alimentación la FAO (2006) establece que se requiere de 3000 litros diarios para producir

alimento por persona empleados en riego agrícola. Este ritmo de consumo requiere de un suministro de agua constante sin que merme la

disponibilidad de la potable es así como una alternativa de aprovechar las aguas residuales en la actividad agrícola se convierte en una opción

fundamental en algunos casos para sostener este tipo de actividad.

Reuso de aguas residuales en Colombia

(Siebel y Gijzen, 2002: Jaramillo M, 2010)

En Colombia el total de superficie de riego irrigada con aguas residuales de 1.230.193 ha, con 27% de agua residual tratada y 73% sin tratar, por lo general diluida con aguas superficiales; al igual que

sucede en toda América Latina, no se cuenta con información completa y confiable sobre el tema del reúso, Min Ambiente (2011).

En Colombia no existe una directriz o guía que proponga valores de calidad permisibles para el reuso del agua residual. La reglamentación como la ley 373 del 97 estimula el reúso por diferencia en la tasa retributiva por captación directa de cursos y hídricos y de efluentes de aguas residuales para reúso. Sin embargo es necesario considerar la gestión y fortalecimiento de la infraestructura para

tratamiento del agua y del fortalecimiento institucional así como la de la acción y coordinación interinstitucional y sectorial que permita un reúso eficiente y seguro que obedezca a las

particularidades de cada región colombiana.

Experiencias evaluadas

Agrícola

Proyecto: Panorama de experiencias de tratamiento y uso de aguas

residuales en Lima Metropolitana y Callao

El 85.4% de la población de Lima cuenta con acceso al sistema de alcantarillado (SEDAPAL, 2005), que recolecta 17.5 m3/s de aguas residuales. Si bien existen más de

40 experiencias de tratamiento y reuso de aguas residuales, el volumen de tratamiento (1.6 m3/s) representa sólo el 9.2% del total (SEDAPAL, 2006). Como

consecuencia, la mayor parte de las aguas residuales (90.8%) son descargadas al río Rímac o al mar, originando problemas de contaminación tanto de los productos

regados como de los recursos marítimos de consumo directo, elevando el riesgo de proliferación de enfermedades endémicas y alteración del equilibrio ambiental.

El uso de las aguas residuales está más difundido en el riego de cultivos agrícolas ubicados en zonas periurbanas, en donde es posible manejar este recurso con mayor facilidad y aceptación, incluso sin tratamiento. En cambio, en el ámbito

intraurbano es más aceptable el uso de las aguas residuales en el riego de las áreas verdes que en la producción de alimentos.

Proyecto: Panorama de experiencias de tratamiento y uso de aguas

residuales en Lima Metropolitana y Callao

Las actividades productivas (agricultura y acuicultura) se desarrollan en el 77% del área actualmente irrigada con aguas residuales en Lima, aun cuando sólo

representan el 44% de las experiencias existentes. Un número mayor de casos (56%) están dedicados al reuso en actividades recreativas como áreas verdes, campos

deportivos y parques públicos, abarcando el 23% del área total irrigada con las aguas residuales. De las 37 experiencias listadas, 34 reusan el agua residual con algún tipo de tratamiento, mientras que en tres casos se riegan hortalizas con agua sin tratar y

representan el 48% del área total regada con aguas residuales en Lima.

El 44% de estas experiencias tienen un propósito ambiental, promovidos por las municipalidades distritales de Lima y el sector privado. La actividad más común es la generación y mantenimiento de áreas verdes como parques, jardines, bermas

centrales de avenidas, campos deportivos y cementerios, entre otros. Es importante resaltar las experiencias privadas para reemplazar el riego con agua

potable en áreas verdes como clubes de golf, cementerios y centros educativos, con el propósito de reducir el costo del agua que utilizan en estas áreas.

Proyecto: Panorama de experiencias de tratamiento y uso de aguas residuales en

Lima Metropolitana y Callao

Los tipos de tecnología empleada se han agrupado en 5 categorías: lagunas de estabilización, lagunas aireadas, lodos activados, humedales artificiales y filtros

percoladores.

Las lagunas de estabilización y las lagunas aireadas son utilizadas en el 58.8% de las experiencias (10 en cada caso) y riegan el 74.9% de la superficie inventariada. Las

plantas de lodos activados (8 casos) permiten el riego de 66 ha de áreas verdes y 49 ha agrícolas, que en conjunto constituyen el 22.2% de la superficie total irrigada con aguas residuales. Los humedales artificiales se encuentran presentes en 4

experiencias y los filtros percoladores en sólo dos casos, pero se tratan de pequeños proyectos que apenas atienden el riego de 3 y 12 ha respectivamente. Sin embargo, el 28% de los casos manifestaron que el propósito del reuso es la generación de ingresos, vinculándose a una actividad productiva (agricultura y

acuicultura). El resto de casos (27%) fueron generados con un propósito de seguridad alimentaria y educativa. En el primer caso se trata de pequeñas

experiencias de agricultura intraurbana de autoconsumo, y, en el segundo, de actividades de investigación y educativas para promover el uso eficiente del agua.

Proyecto: Panorama de experiencias de tratamiento y uso de aguas residuales en

Lima Metropolitana y CallaoMás de la mitad de las experiencias de reuso han desarrollado sobre suelos

arenosos, típicos de zonas desérticas y cercanas al mar como las existentes en el Sur de Lima. Es importante indicar que estos suelos, normalmente muy escasos en

materia orgánica, son favorecidos por el riego con aguas residuales abundantes en nutrientes básicos. Por esa razón, es evidente que durante los años trascurridos en experiencias como San Juan de Miraflores se observe un cambio importante de la textura del suelo y un incremento notable de su fertilidad, que como se discutió

antes mejora la productividad agrícola muy baja en este tipo de suelos. (Moscoso, J. & Alfaro, T. 2008).

La información recopilada sobre las plantas de tratamiento existentes en Lima muestra que la demanda de espacio es mayor en las plantas de lagunas aireadas (1.91 m2/habitante), seguidas por los lodos activados (1.61 m2/habitante) y las

lagunas de estabilización en tercer lugar (1.25 m2/habitante). Estos valores no son acordes con los reportados en la literatura, ya que esta atribuye una mayor demanda

de espacio a las lagunas de estabilización y menor a los lodos activados, quedando las lagunas aireadas en una posición intermedia.

Proyecto: Panorama de experiencias de tratamiento y uso de aguas residuales en

Lima Metropolitana y CallaoEl mayor costo de inversión para tratar las aguas residuales domésticas en Lima ha sido de US$ 191/habitante y corresponde a las plantas de tratamiento de lagunas

aireadas de San Juan de Miraflores y Huascar construidas al Sur de Lima, por lo que se deduce que SEDAPAL requeriría invertir cerca de US$ 1,500 millones para tratar las aguas residuales de todo Lima con esta tecnología. En contraposición se ha estimado

que las lagunas de estabilización constituyen la tecnología de más bajo costo (US$ 19/habitante), por lo que en este caso la inversión de SEDAPAL sería de US$ 150

millones, monto que sólo representaría el 10% de la alternativa anterior. Sin embargo es necesario reconocer que sería difícil encontrar la cantidad de terreno requerido, a menos que se decida invertir para trasladar las aguas a zonas desérticas cercanas a la

ciudad. Los sistemas de lodos activados reportan costos de inversión de US$ 70/habitante, por lo que aplicando esta alternativa tecnológica SEDAPAL requeriría una inversión de US$ 560 millones para tratar las aguas de la ciudad, un tercio de estimado para la opción de las lagunas aireadas como las construidas en el Sur de

Lima. Sin embargo, es necesario que en forma paralela se evalúen los costos de operación y mantenimiento para elegir la tecnología más apropiada, ya que los lodos

activados exigen incluir un sistema de desinfección adicional que eleva significativamente estos costos.

Doméstica

Fuente:http://www.herva.cz/es (Diciembre, 2012)

REÚSO DE AGUA RESIDUAL DOMÉSTICOSistema de reuso agua residual doméstico

Fuente:http://www.herva.cz/es (Diciembre, 2012)

REÚSO DE AGUA RESIDUAL DOMÉSTICOSistema de reuso agua residual doméstico

La DAR trabaja sobre el principio del reactor de discos bietápico rotatorio (compuesto de biodiscos) y del tanque de clarificación. Primero se realiza la pre-depuración mecánica en

cualquier colector (pozo negro, fosa séptica) o en la fosa séptica fabricada en plástico.

Los fangos sedimentados en el tanque de clarificación que se generan durante el proceso de depuración se podrán utilizar como abono o se podrán retornar a la primera cámara del

colector. Esta cámara se deberá vaciar periódicamente, una o dos veces al año.

Una vez realizada la pre-depuración mecánica del agua, el líquido parcialmente clarificado es llevado desde la fosa séptica (pozo negro) por el elevador de cangilones a la biozona en

la que giran muy despacio los biodiscos ( 5 ruedas/ min. ). El propio proceso de depuración se efectúa con ayuda de microorganismos (biomasa), formando la mayor parte

de ellos una película sobre la superficie de biodiscos y en parte flotan en la biozona. La energía que la biomasa necesita para su vida y multiplicación se recibe de la carga

contaminante contenida en los efluentes. El oxígeno imprescindible para la respiración de microorganismos se genera mediante difusión natural de aire.

Fuente: http://www.herva.cz/es (Diciembre, 2012)

Esquema de funcionamiento sistema de reuso agua residual doméstico

Industrial

Trabajo de investigación Recuperación de cromo de las aguas residuales del proceso de curtido de curtiembres de San Benito (Bogotá) y reutilización del agua y del cromo en el mismo proceso

» En el sector de San Benito localidad de Usme, (Bogotá) se encuentran registradas 265 curtiembres

que representan más del 50% de las industrias curtidoras que hay en el país. Aportan grandes

cargas contaminantes a las aguas del río Tunjuelito que a su vez vierte sus aguas al Río Bogotá, uno de

los principales afluentes del Río Magdalena; sus vertimientos tienen concentraciones de cromo

trivalente entre 2000 y 8000 mg/L (determinada por pre-experimentación), siendo la concentración

máxima permisible de 1 mg/L.

Nacimiento del Río Bogotá. Fuente: Autores

» El Río Bogotá, que recibe entre otros afluentes, las aguas del Río Tunjuelito, es uno de los más contaminados del mundo, es inviable para una inmensa gama de posibles usos del agua, y el riesgo ambiental que ofrece es elevado. Vierte sus aguas al Río Magdalena, impactando negativamente la vida acuática y su utilización como fuente de riqueza alimentaria (pesca), como abastecimiento de agua para uso humano y de riego

Río Tunjuelito. Fuente: Autores

El tiempo promedio de residencia de los Ríos, tr, o tiempo medio de su recorrido desde su nacimiento hasta llegar al Mar es aproximadamente de 17.3 días. Esto significa que en un tiempo aproximado de dos semanas y media, sin vertimientos industriales y domésticos, los ríos fluirían libres de esta contaminación.

» PROCEDIMIENTO PARA RECUPERAR Y REUTILIZAR CROMO DE LAS AGUAS RESIDUALES DE CURTIEMBRES

» Filtrar el agua residual del proceso de curtido

» Adicionar soda cáustica 4M hasta pH 9

En la Planta

» Agua residual filtrada

» Dejar sedimentar durante 24 horas

» Tratamiento del agua residual descontaminada de cromo

» Regeneración y reúso del cromo

Conclusiones

» Colombia tiene un gran potencial hídrico y parte de este potencial debe ser el aprovechar aguas residuales con el reúso en actividades productivas que

reglamentadas con las condiciones de seguridad y sanidad ofrecen una gran alternativa para el sector productivo especialmente en los sectores de cultivos

industriales.

» En el sector productivo el reúso del agua marca una pauta importante especialmente en la actividad agrícola industrial donde el riego para cultivos

como caña de azúcar y palma de aceite traen beneficios económicos ya que de acuerdo a Acodal el costo es de 40 centavos de dólar por metro cubico, lo que es bastante atractivo, en el caso de la caña de azúcar estos valores pueden ser ponderados a cultivos de biocombustible como la palma de aceite entre otros.

En estos cultivos el empleo del reúso ofrece un riesgo mínimo por la destinación final y garantizan un uso de las aguas residuales.

» Los beneficios ambientales se traducen a la reducción de vertimientos a cuerpos hídricos y la conservación de fuentes hídricas saludables,

tomando en cuenta que las diversas regiones del país tienen características climáticas e hídricas distintas, lo que representa

comportamientos y condiciones distintas lo que implica un enfoque particular por cada región siendo el reúso mas importante en regiones como la Caribe y en los llanos donde el factor crítico es el uso del agua

potable. Manga, Logreira y Serralt. (2001).

» La reglamentación como la ley 373 del 97 estimula el reúso por diferencia en la tasa retributiva por captación directa de recursos hídricos y de efluentes de aguas residuales para reúso. Sin embargo es necesario

considerar la gestión y fortalecimiento de la infraestructura para tratamiento del agua y del fortalecimiento institucional así como la de la acción y coordinación interinstitucional y sectorial que permita un reúso

eficiente y seguro que obedezca a las particularidades de cada región colombiana.

» La implementación de un proyecto de reuso de agua residual, es única y debe ser evaluada desde el contexto socio económico, cultura, técnico y

financiero. En este sentido es muy importante el análisis de las condiciones ambientales, suelos, recurso hídrico, actividades económicas,

entre otros aspectos, que permitirán definir el tipo de tratamiento, la dimensión de los sistemas, los posibles riesgos y beneficios de esta

actividad.

» Aunque el reuso de agua residual se prioriza para la agricultura, dada la alta demanda de agua de esta actividad, es importante involucrar esta

estrategia en todas las actividades desde las domésticas hasta las industriales, y sobre todo repensar el proceso de tratamiento de aguas

residuales como una solución de final de tubo para verlo con una estrategia encaminada a optimizar el uso eficiente del recurso hídrico.

» Beneficios reuso agua residual

» En algunos suelos mejoran la calidad del suelo por sus cargas de nutrientes.

» En algunos proyectos previa a filtración con arena, mejoró las características el suelo aumentando el pH, materia orgánica, potasio, calcio y magnesio

» Los principales efectos del riego con agua residual sobre el suelo evidencian un aumento de materia orgánica en los

primeros 15 cm, mejorando consecuentemente su estructura. El uso de agroquímicos se redujo debido al

aporte de carga orgánica del agua residual. Se identificaron impactos negativos en la salinidad del suelo

» En algunos proyectos la principal percepción de los agricultores al usar aguas residuales es la reducción de

fertilizantes químicos, que constituye un importante beneficio económico, ya que este rubro puede conformar

hasta el 40% del costo de producción.

El uso de este tipo de aguas resulta atractivo no solo por el hecho de aprovechar y optimizar el recurso hídrico si no porque los contenidos de materia orgánica, residuos inorgánicos y contenidos de minerales como

nitrógeno N, fosforo P y potasio K, son altos y teniendo en cuenta que estos elementos son básicos para el aporte productivo y nutricional del suelo,

constituyendo una fuente importante de fertilizante de bajo costo y rápida asimilación. Una de las características que señalan algunos autores es que el

uso de este tipo de aguas también puede generar no solo problemas sanitarios si no problemas de salinización del suelo por los contenidos de N que tiende a

salinizar por el riego. Cartwrigth (2006)

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