Ic02 t2 a_02_apa_para_desinfeccion

EL ÁCIDO PERACÉTICO COMO ALTERNATIVA
PARA LA DESINFECCIÓN DE AGUAS RESIDUALES
REUTILIZADAS PARA USO AGRÍCOLA.

Congreso sobre Tecnologías del Agua
WATER´09

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

ÍNDICE

Definición y objetivos.
Contexto social y legislativo.
Desarrollo del proyecto.
Conclusiones.

DEFINICIÓN Y OBJETIVOS

Proyecto SOSTAQUA
Proyecto SOSTAQUA
Desarrollos Tecnológicos hacia el ciclo urbano
del agua autosostenible.
Proyecto CENIT
Consorcios estratégicos nacionales de investigación técnica otorgado por
CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial)
SOSTAQUA
Consorcio de 16 empresas (cooperación estable público-privada en
investigación, desarrollo e innovación), lideradas por Aguas de Barcelona,
que potencian la innovación y promueven el desarrollo de nuevas tecnologías,
métodos, buenas prácticas, etc. orientadas a la mejora de la calidad del agua
en el ciclo integral potenciando su autosostenibilidad.

DEFINICIÓN Y OBJETIVOS

Proyecto SOSTAQUA

Línea 2. Nuevos tratamientos avanzados en Depuración y
Regeneración. Inertización biológica.
El objetivo del proyecto es la investigación de posibles tratamientos
terciarios aplicables al efluente de salida de pequeñas plantas de
depuración con el objeto de conseguir una inertización biológica
permanente en el tiempo.
Se ha definido unos indicadores biológicos para representar mejor la
calidad de un agua en relación a la persistencia de la desinfección en el
tiempo, teniendo como referente el Real Decreto 1620/2007, de 7 de
diciembre, por el que se establece el régimen jurídico de reutilización
de las aguas depuradas.

CONTEXTO SOCIAL Y LEGISLATIVO

Contexto social

Contexto social de la Región de Murcia
El agua residual es un recurso que se produce de una forma
relativamente continua y que una vez tratada, supone una fuente
de agua que cuenta mayoritariamente con cuatro aplicaciones:
Riego agrícola
Riego de campos de golf
Recarga de acuíferos
Mantener el caudal ecológico de los ríos.

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


Contexto social

Recogida y tratamiento de las aguas residuales(*)
En la Región de Murcia, del total de aguas residuales recogidas, el volumen de agua
tratada corresponde al 96,77 % y se reutiliza el 86,83 % del total, esto representa el
18,69 % del total nacional y está muy por encima de la media (9,62 %).
Suministro y saneamiento del agua en la Región de Murcia
3,50E+05

Volum en(m 3/día)

3,00E+05
2,50E+05

Aguas recogidas

2,00E+05

Aguas tratadas

1,50E+05

Agua reutilizada

1,00E+05
5,00E+04
0,00E+00

Tipo

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


Contexto social

Ventajas de la reutilización de aguas residuales para
uso agrícola.

• Aprovechamiento de nutrientes presentes en el agua residual (p ej:
nitrógeno, fósforo y potasio)

•

Reducción en consumos de fertilizantes sintéticos y mejora en las

propiedades del suelo

• Preservación de recursos hídricos
• Reducción de impactos medioambientales (eutrofización) al tiempo
que se aumenta la efectividad del ciclo del agua en una zona
determinada.


Marco legislativo

El RD 1620/2007 establece el régimen jurídico de la
reutilización de las aguas depuradas y fija distintos criterios
de calidad según el destino final del agua:
1.- Usos urbanos.
2.- USOS AGRíCOLAS.
3.- Usos industriales.
4.- Usos recreativos.
5.- Usos ambientales.


Marco legislativo

2.- USOS AGRÍCOLAS.

•

•

CALIDAD 2.1.
a) Riego de cultivos que permita el contacto
directo del agua con partes comestibles para alimentación
humana en fresco.
CALIDAD 2.2.
a) Riego de productos para consumo humano
que son procesados antes de su consumo.
b) Riego de pastos para consumo de animales
productores de leche o carne.
c) Acuicultura.


Marco legislativo

•

CALIDAD 2.3.
a) Riego localizado de cultivos leñosos que
impida el contacto del agua regenerada con los frutos
consumidos en la alimentación humana.
b) Riego de cultivos ornamentales, viveros,
invernaderos sin contacto directo del agua con las
producciones.
c) Riego de cultivos industriales no
alimentarios, viveros, forrajes, cereales y semillas
oleaginosas.


Marco legislativo
USO DEL
AGUA
PREVISTO

CALIDAD 2.1

CALIDAD 2.2

CALIDAD 2.3

VALOR MAXIMO ADMISIBLE (VMA)
NEMATODOS
INTESTINALES

1 huevo/10 L

1 huevo/10 L

1 huevo/10 L

E coli

100 ufc/
100 ml

1.000 ufc/
100 ml

10.000 ufc/
100 ml

SS

20
mg/L

35
mg/L

35
mg/L

TURBIDEZ

10 UNT

No se fija
límite

No se fija
límite

OTROS
Otros
contaminantes
contenidos
en
la
autorización de vertido de
aguas residuales.
Legionella spp. <1000 ufc/L
Otros
contaminantes
contenidos
en
la
aguas residuales
Taenia saginata y Taenia
solium: 1 huevo/ L
Otros
contaminantes
contenidos
en
la
aguas residuales
Legionella spp. <100 ufc/L

DESARROLLO DEL PROYECTO
REDUCCIÓN DE CARGA
MICROBIOLOGICA

Antecedentes

DESINFECCIÓN
MINIMIZACIÓN TRANSMISIÓN
ENFERMEDADES INFECCIOSAS

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

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


Antecedentes

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

CH3-COOH + H2O2

↔

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

H3COOOH + H2O


Antecedentes

Características del APA:

• Su

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

• Su

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

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

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

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


Antecedentes

Lámpara UV.

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

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


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

Localización
EDAR El Raal

Vista aérea de
la EDAR el
Raal

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


Instalación experimental

La instalación experimental consta de:
CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS
Filtro de anillas

Filtro doble AZUD Modular 300

Equipo
desinfección
mediante
radiación
ultravioleta

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

Tanque de
agitación

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

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


Instalación experimental

Esquema de proceso de la instalación experimental.

Canal de
cloración

Adición de reactivos

1

Tanque de agitación
filtros

Lámpara UV

5/6

2

3/4

Puntos de recogida de muestras


Descripción de las fases de estudio

Descripción de las muestras consideradas:
Muestras
consideradas

Descripción

1

Aporte bruto

2

Aporte filtrado

3

Aporte filtrado + APA

4

Aporte filtrado + NaClO

5

Aporte filtrado + APA + radiación UV

6

Aporte filtrado + NaClO + radiación UV

Descripción de las fases de estudio:

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


Descripción de los parámetros analizados

Técnicas y unidades para el análisis de los
parámetros seleccionados.
Parámetros

Unidad

Técnica

pH

Ud. pH

Potenciometría

Conductividad eléctrica

µS/cm

Conductimetría

Turbidez

NTU

Turbidimetría

Sólidos Suspendidos

mg/l

Gravimetría

DBO5

mgO2/l

Método manométrico

DQO

mgO2/l

Método fotométrico

Eschericia Coli

ufc/100ml

Filtración en membrana

Coliformes totales

ufc/100ml


Coliformes fecales

ufc/100ml


Bacterias heterótrofas a 36ºC

ufc/100ml


Enterococos

ufc/100ml



Resultados parámetros físico químicos

Características físico-químicas de las muestras
APORTE

[CLR>0,5 ppm

[CLR]= 0,1-0,15
ppm

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

Min
pH
Cond.
[ S/cm]

Med

Max

Min

Med

Max

Min

Med

Max

Min

Med

7,4

7,8

8,1

7,8

7,9

8,0

7,4

7,8

8,2

7,6

7,8

APA<1,0 ppm

Max Min. Med
7,9

7,4

7,9

Max
8,4

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

Turb.
[NTU]

1,6

6,1

16,0

1,9

4,5

8,2

0,7

2,5

5,4

1,7

4,8

9,1

2,5

4,9

7,0

SS
[mg/L]

0, 0

3,0

20,0

n.a.

n.a.

n.a.

n.a.

n.a.

n.a.

n.a.

n.a.

n.a.

n.a.

n.a.

n.a.

DQO
[mg/L]

29

50

63

36

49

61

55

59

65

14

57

78

57

63

69


Conclusiones parámetros físico químicos

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

•

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

• El

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


Parámetros microbiológicos

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

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


Resultados parámetros microbiológicos
Estadísticos descriptivos de los recuentos de E. coli realizados a
muestras de agua de aporte y a las distintas opciones de desinfección
mediante hipoclorito sódico a t= 1h y a t= 24 h.
E. coli [ufc/mL] a t=1 h


Media

Min.-Max.

Media

Min.-Max

Aporte

13.997,65

90,0084.000,00

[CLR]>0,5 ppm

6,33

0,00-22,00

1,22

0,00-4,00

[CLR]>0,5 ppm + UV

0,20

0,00-1,00

0,50

0,00-2,00

[CLR]=0,1-0,15 ppm

375,60

4,00-760,00

748,00

0,00-2.660,00

[CLR]=0,1-0,15 ppm + UV

9,67

0,00-38,00

1,40

0,00-7,00

FASE 1

FASE 2

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


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



Media

Min.-Max.

Media

Min.-Max.

Aporte

13.997,65

90,0084.000,00

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

1,30

0,00-4,00

2,36

0,00-19,00

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

0,00

0,00-0,00

0,00

0,00-0,00

[APA]<1,0 ppm

7,60

0,00-24,00

6,67

0,00-10,00

[APA]<1,0 ppm + UV

0,40

0,00-2,00

0,00

0,00-0,00

FASE 3

FASE 4

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



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

5
4,5
4

log[E coli]

3,5
[CLR]= 0,5 ppm

3

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

2,5

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

2

[APA]=1,0 ppm

1,5
1
0,5
0
0

5

10

15
tiem po[h]

20

25

30

CONCLUSIONES

Conclusiones parámetros microbiológicos

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

la

• Es posible cumplir con los límites microbiológicos

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

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

• En

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

MUCHAS GRACIAS
POR SU ATENCIÓN
PARA MAS INFORMACIÓN, CONTACTAR CON:
Natividad Moya Sánchez
Nmoyasan@agbar.net

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