REGENERACIÓ D’AIGÜES

Lluís SalaConsorci de la Costa Brava

L’aigua a Catalunya: l’estat de la qüestió

Universitat de GironaGirona, 19 de maig de 2005

Definicionsz Aigua residual urbana: residu líquid que circula per una xarxa de

clavagueram i que ha de ser tractat en una EDAR abans de serabocat al medi

z Tractament de depuració (=tractament secundari): tractament,habitualment de tipus biològic, que s’aplica a l’aigua residual per apoder ser abocada al medi. Paràmetres de referència: DBO i MES (i Ni P, en determinats casos)

z Tractament de regeneració (=tractament terciari): tractamentaddicional que s’aplica a l’aigua ja depurada per a fer-la segura per ala reutilització projectada

z Reutilització: procés per al qual es produeix una segona utilitzaciód’una aigua. Habitualment el segon ús és diferent del primer(reutilització en EDAR urbanes)

z Reciclatge: ídem, però quan l’aigua és regenerada per a serincorporada al mateix primer ús (reutilització en indústries)

Introduccióz La reutilització és una pràctica creixent arreu del món, no

només on hi ha manca d’aiguaz Doble naturalesa:

y Abastament: recuperació d’un recurs que abans era abocat i alqual se li ha millorat la qualitat

y Sanejament: reducció d’abocaments al medi

z Excepte en el cas de les grans EDAR (Besòs, Depurbaix), lesmillores sobre la gestió dels recursos i ambientals que produeixes limiten generalment a un àmbit municipal o supramunicipal

z Existeix capacitat tecnològica suficient per arribar a produiraigua de la qualitat que es desitgi -fins i tot potable-, però lautilitat principal és produir aigua per a atendre usos nopotables.

La reutilització millorael sanejament

Característiques de l’aiguaresidual depurada

z DBO < 25 mg/lz MES < 35 mg/lz Nitrogen: 10-60 mg N/l variable en funció tipus

EDARz Fòsfor: 2-15 mg P/l, ídem i en funció del propi

metabolisme dels microorganismes del fangactivat

z CE variable en funció salinitat aigua potable iabocaments a xarxa clavagueram

z Coliformes fecals: 105-107 ufc/100 ml. Altresmicroorganismes indicadors i patògens

z En general, qualitat variable, encara quedins d’uns límits

z Explotació basada en mitjanes

Tractaments de regeneracióa la Costa Brava

z Criteri protecció salut públicay La desinfecció és l’element principal. Cal assolir

una reducció significativa de microorganismesindicadors

y Poden caldre tractaments previs de preparació del’aigua abans de la desinfecció (coag, floc, sed,filt)

y Filtres:x Oberts, llit pulsat (Hydroclear): 2x Oberts, contrarrentat continu (tipus Dynasand): 1x Tancats, multicapa (Culligan): 5

y Desinfecció amb llum UV:x Trojan baixa pressió: 5x Wedeco, baixa pressió i alt rendiment: 1x Berson pressió mitjana: 3

z Criteri ambientaly Aiguamolls construïts: 1

Característiques de l’aiguaregenerada

z DBO < 5 mg/lz MES < 10 mg/lz Nitrogen: 10-60 mg N/l variable en funció tipus

EDARz Fòsfor: 2-10 mg P/l, ídem i en funció del propi

metabolisme dels microorganismes del fangactivat. Lleugera reducció per ús de coagulants

z CE variable en funció salinitat aigua potable iabocaments a xarxa clavagueram

z Coliformes fecals: < 200 ufc/100 ml. Reducciód’altres microorganismes indicadors i patògens

z En general, qualitat relativament constantz Explotació basada en percentil 90

La qualitat en perspectiva (I)

C O M P A R A C IÓ Q U A L IT A T M IC R O B IO L Ò G IC A E N T R E L E S A IG Ü E S R E G E N E R A D E S (D A D E S C C B ) I L A Q U A L IT A T D E L S R IU S G IR O N IN S (D A D E S A C A )

1

1 0

1 0 0

1 .0 0 0

1 0 .0 0 0

1 0 0 .0 0 0

1 .0 0 0 .0 0 0

1 0 .0 0 0 .0 0 0

G e n F e b M a r A b r M a i J u n J u l A g o S e t O c t N o v D e s

M e s o s

Con

cent

raci

ó, u

fc/1

00 m

l

R iu T e r - 2 0 0 2 P re s a C o lo m e rs C T R iu M u g a - 2 0 0 2 C a s te lló d 'E m p ú r ie s C TT e rc ia r i C a s te ll d 'A ro 2 0 0 4 M e d ia n a C F T e rc ia r i P a ls 2 0 0 4 M e d ia n a C FT e rc ia r i T o s s a 2 0 0 4 M e d ia n a C F T e rc ia r i P o r t d e la S e lv a 2 0 0 4 M e d ia n a C FT e rc ia r i B la n e s 2 0 0 4 M e d ia n a C F

L ím it a ig ü e s d e re g (D e p t. S a n ita t/A C A )

La qualitat en perspectiva (III)

D A D E S S O B R E E L P R O C É S D E R E G E N E R A C IÓ D 'A IG Ü E S A L 'E D A R D E B L A N E S

1

10

1 0 0

1.0 0 0

1 0.0 00

1 0 0.0 00

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0

D ie s (d e s d e 1 /1 /0 4 )

Clo

strid

is s

ulfit

-red

ucto

rs, e

spor

es/1

00 m

l

E fl 2 a r i E fl 3 a riE n tra d a E T A P E m p u r ia b ra v a L in e a l (E fl 2 a ri)L in e a l (E f l 3 a ri) L in e a l (E n tra d a E T A P E m p u r ia b ra va )

Clostridis sulfit-reductors

Evolució de la regeneració a laCosta Brava

EVOLUCIÓ DE LA PRODUCCIÓ D'AIGUA REGENERADA EN LA COSTA BRAVA (1989-2004)

0

1.000.000

2.000.000

3.000.000

4.000.000

5.000.000

6.000.000

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

Any

Volu

m, m

3

Usos de l’aigua regenerada ala Costa Brava

z Reg de camps de golf i de jardineriaz Reg agrícolaz Recreació i/o restauració d’ecosistemes

aquàticsz Recàrrega d’aqüífersz Usos urbans no-potablesz Millora dels abocaments

Reg de camps de golf

z Volum subministrat el 2004 = 700,000 m3

z Previsions per al 2005 = 1,000,000 m3 (entradaen servei Golf L’Empordà i P&P Castelló)

Reg agrícola

z Volum subministrat el 2004 = 200,000 m3

z Previsions per al 2005 = 300,000 (possibleincrement del subministrament per al reg deblat de moro)

Usos urbans no-potables

z Volum subministrat el 2004 = 90,000 m3

(incloent usos interns EDAR)z Previsions per al 2005 = 100,000 - 150,000 m3

Usos ambientals

z Volum subministrat el 2004 = 1,500,000 m3

(inclou millora abocaments)z Previsions per al 2005 = 1,500,000 m3

Recàrrega aqüífers

z Volum subministrat el 2004 =3,000,000 m3

z Previsions per al 2005 =3,000,000 m3

Motius per a la reutilitzacióa la Costa Brava

z Sobreexplotació, esgotament i contaminació dels aqüíferslocals els darrers 40 anys

z Augment de la demanda urbana no-potable, deguda al’augment del nombre de camps de golf i de zonesenjardinades

z Inversions molt importants en els anys 80 i 90 per a laportada d’aigües potables a la costa, i a primers 00 endessalació

z Elevada inversió en sanejament i depuració d’aigües residualsfins a nivell secundari, i posterior abocament a mar

z Un tractament addicional per produir una aigua segura desdel punt de vista sanitari per a cobrir la demanda no-potablepermet una gestió més eficient i lògica dels recursos hídrics

Projectes en desenvolupament

z Xarxa de distribució d’aigua regenerada aPortbou

z Xarxa de distribució d’aigua regenerada aColera

z Canvi punt d’abocament efluent terciari en lariera (anys secs) i xarxa de distribució d’aiguaregenerada de Port de la Selva

z Xarxa de distribució d’aigua regenerada aCadaqués

z Xarxa de distribució d’aigua regenerada aTossa de Mar

z Xarxa de distribució d’aigua regenerada aLloret de Mar

La reutilització i la sostenibilitat

z Sostenibilitat: referència clauen la gestió dels recursos en elsegle XXI

z Qüestions cabdalsy Fins a quin extrem la

reutilització contribueix a lasostenibilitat?

y Quins criteris caldria utilitzarper valorar el grau desostenibilitat?

Criteris de sostenibilitaten la gestió dels recursos hídrics

z Assignació eficient de recursos -per a què estalviem aigua?

z Anàlisi ecològica del cicle delsprincipals contaminants - depurarés endreçar

z Aspectes sanitaris - que el llegirno ens faci perdre l’escriure

z Aspectes energètics - cal fer 4números

z Externalitats positives - els altresbeneficis

Assignació eficientdels recursos hídrics (I)

z L’objectiu principal de la reutilització és produir aigua d’unaqualitat adient per als usos que no requereixen que aquesta siguicom la de l’aigua potable

z El Consell Social i Econòmic de l’ONU (1958) va declarar que“excepte en situacions de recursos excedentaris, no s’had’emprar aigua de qualitat superior per a usos que poden seratesos amb aigua d’una qualitat inferior”

z Tan sols un 15 % de l’aigua emprada en àrees urbanes (als USA)caldria que tingués els nivells de qualitat de l’aigua potable(Okun, 1998)

z Gran potencial per a una reutilització urbana no-potable, la qualhauria de permetre una reorganització de recursos i demandes

z En els projectes de reutilització amb finalitat de recuperació derecursos cal maximitzar l’alliberament d’aigua de primeraqualitat, per ser re-assignat a l’ús més valuós de la zona

z Usos més valuososy Països desenvolupats: Ben probablement, millora de la qualitat o de

la garantia de l’abastament, o millora ambientaly Països en vies de desenvolupament: Ben probablement, reg agrícola

per millorar la producció d’aliments

z Beneficis de la reutilització encara més grans en cas d’aplicacióde programes paral· lels de contenció de la demanda

z Necessitat de revertir la tendència universal -i curiosament genscontestada- del creixement etern de la demanda. Cal identificarles demandes no-essencials (~ “demerit goods”) i valorar-ne laseva transcendència

Assignació eficientdels recursos hídrics (II)

Anàlisi ecològica del cicle delsprincipals contaminants (I)

z El tractament de les aigües residuals es desenvolupa per reduir lesconcentracions d’aquells elements que produeixen efectesadversos en el medi ambient (C, N, P)

z No obstant, les decisions rarament es prenen segons la ideoneïtatdel seu destí final des del punt de vista ecològic (de la ciència del’ecologia).

z Per assolir l’efecte més beneficiós pel medi ambient, el tractamentde les aigües residuals ha de col· locar cada contaminant en elcompartiment ecològic en el que presenti l’impacte més reduït

z Des del punt de vista ecològic, el millor destí i la forma mésestable per al nitrogen i el fòsfor és la d’esdevenir part de labiomassa

z Depurar és endreçar

z Carboni orgànic (DBO)y Efluent - el destí actual és ja el més adient: atmòsfera com a CO2

y Biosòlids - el destí actual és ja el més adient: atmòsfera com a CO2 ibiomassa del sòl

z Nitrogen (la producció de fertilitzants requereix energia)y Efluent

x Destí actual: atmòsfera (N2) i masses d’aigua receptores dels abocamentsx Millor destí: sistema sòl/planta

y Quan els biosòlids són reciclats com a fertilitzants, el destí actual és jael més adient - sistema sòl/planta

z Fòsfor (recurs no-renovable)y Efluent

x Destí actual: masses d’aigua receptores dels abocamentsx Millor destí: sistema sòl/planta

y Quan els biosòlids són reciclats com a fertilitzants, el destí actual és jael més adient - sistema sòl/planta

Anàlisi ecològica del cicle delsprincipals contaminants (II)

Aspectes sanitarisz La reutilització no hauria d’espatllar

l’esforç que es realitza per a aïllar lesaigües residuals de les potables(col· lectors, clavagueres, EDAR)

z Paral· lelament, els criteris sanitaris nohaurien de ser com els de l’aigua potable,ja que l’aigua no va destinada al consumhumà.

z Criteris sanitaris basats en un elevat nivellde desinfecció (< 200 CF/100 ml) i en unaregularitat (Percentil 90)

z Risc real de reutilització per a usos nopotables equiparable al de l’aigua per ausos potables (criteri del Title-22)

Consum d’energia (I)

z L’aigua és un recurs renovable, però la major part defonts d’energia no ho són

z Les principals càrregues ambientals relacionades amb lagestió de l’aigua van associades al consum d’energia

z El tractament de regeneració augmenta el consumd’energia en el tractament de les aigües residuals

z Sabem, però, el consum d’energia associat a la captació,tractament i distribució de l’aigua potable?

z La comparació del consum d’energia del subministramentd’aigua potable amb el de l’aigua regenerada aportarà unnou element per determinar si un projecte concret dereutilització d’aigües aportarà un major grau desostenibilitat

Comparació del consum d’energia de les diferents parts del cicle del’aigua en els 27 municipis del Consorci de la Costa Brava (Adaptat deSerra & Sala, 2003)

Consum d’energia (II)

Tipus i origen de l’aiguaRang en el consumenergètickWh/m3

Subministrament aigua potable (inclòs transport fins a dipòsit principal) Aigües superficials 0,0002 – 1,74 Aigües subterrànies 0,37 – 1,32 Dessalinització 4,94 – 5,41Tractament biològic de les aigües residuals Fangs activats 0,43 – 1,09 Aireig prolongat 0,49 – 1,01 Llacunatge convencional 0,05Tractament de regeneració per a eliminació de patògens (a) Filtració directa (filtres de llit pulsat) i desinfecció UV 0,18 Filtració directa (filtres multicapa) i desinfecció UV 0,50 – 1,21 Títol-22 amb desinfecció UV (b) 0,20 – 0,63

(a) Consum de la distribució d’aigua regenerada no inclòs a causa de la seva gran variabilitatdepenent de la localització dels usuaris.(b) “Títol-22” és el nom que es dóna al tractament estàndard de regeneració a Califòrnia, queconsta de coagulació, floculació, decantació, filtració i desinfecció.

Aspectes energètics

z En els indrets on l’aigua potable sigui energèticament cara (jasigui per la captació, tractament o transport) la reutilitzacióestalvia aigua i energia

C O N S U M E N E R G È T IC U N IT A R I E N E L S D IF E R E N T S C O M P O N E N T S D E L C IC L E D E L 'A IG U A A L A C O S T A B R A V A

0,00

0,37

4,94

0,180,50

0,20

1,74

1,32

5,41

0 ,1 8

1,21

0,63

0 ,00

1 ,00

2 ,00

3 ,00

4 ,00

5 ,00

6 ,00

A igües superf ic ia ls A ig üessu b te rràn ie s

D essa la ció F iltrac ió d irec ta (llitpu lsa t) i

des in fecc ió U V

F iltra ció d ire cta(m u lticap a) i

des in fecc ió U V

T íto l-22 am bdes in fe cc ió U V

T ip u s d 'a ig u a

Con

sum

, kW

h/m

3

Externalitats positives (I)

z Més enllà del proveïment d’un recurs addicional,els projectes de reutilització tenen altres beneficis(externalitats positives) que solen passardesapercebuts

z Es produeixen externalitats positives sobre:y Salut públicay Qualitat del paisatgey Millora d’hàbitats per a la fauna i flora localsy Restauració o recreació d’aiguamollsy Costa Brava: Reducció d’abocaments al mar (25 tones

N/any i 6 tones P/any)

Externalitats positives (II)

z Millora de la qualitatbacteriològica de la platja de ladesembocadura del riu Muga(dades generades per l’ACA)gràcies al projecte dereutilització ambiental per alPNAE:

Fins 1994: Bany no autoritzat

1995 - 1997: Bany autoritzat

1998 - 2003: Bany autoritzat imàxima qualitat, excepte 2001

En resum...

z La gestió de l'aigua conduirà cap a una més gransostenibilitat quan:y Hi hagi una reducció efectiva de la demanda totaly Hi hagi un reciclatge tant de l'aigua com dels nutrients que

porta en dissolució - control de l’eutrofització culturaly La gestió que es faci no impliqui un major risc per a la salut

públicay Hi hagi una racionalització de la despesa energètica en el cicle

de l'aiguay Es mesurin les externalitats positives que genera aquesta

nova manera de gestionar el recurs

Conclusió final

z Disposem d’eines i coneixements suficients per fer unamillor gestió dels recursos. Tan sols cal que:y Quantifiquem els problemes i analitzem les situacions concretesy Busquem la priorització a través del consensy Apliquem solucions realistesy Ens posem mans a l’obra!!

“Les polítiques s’avaluen per laseva efectivitat, no per la sevapuresa”

(Robert Kaplan, “El retorno a laantigüedad”).

Agraïmentsz Altre personal del CCB

y Manel Serra, Xavier Tristán, Carlos Nieto, Josep Cullell, Anna Arnau, EnricPallarès

z Searsa Costa Brava Nordy Anna Huguet, Marc Carré, Joan Colom

z Searsa Costa Brava Centre Iy Josep Ferrer, Jordi Duch, Jaume Pagès

z Searsa Costa Brava Centre IIy Jordi Muñoz, Sònia Costa, Andreu Bosch

z Netaigua-Passavant UTEy Francisco Humbert, Maribel Marín, Estel Dalmau, Montserrat Soler

z Assistènciesy UPC: Rafael Mujeriego

y UdG: Victòria Salvadó, Manuela Hidalgo, Xavier Quintana, Dani Boixy UB: Joan Jofre, Francisco Lucena

y CERM: Marc Ordeixy Jordi Sala