Preocupaciones por la escasez de agua y la contaminación de las fuentes de agua están alimentando un interés cada vez mayor en la práctica de sistemas de reutilización potable directa (DPR). El DPR utiliza muchos de los mismos sistemas de tratamiento de aguas residuales y agua potable que existen actualmente, pero en lugar de devolver las aguas residuales tratadas al suelo, el agua se almacena para ser extraída según sea necesario por la planta de tratamiento de agua (WTP).
Para garantizar la más alta calidad del agua, los sistemas DPR suelen utilizar membranas de ultrafiltración en lugar de un tratamiento terciario de aguas residuales o como tratamiento previo antes del almacenamiento. Este proceso de pretratamiento, que también incluye desinfección y otros procesos de remediación, debe diseñarse adecuadamente para garantizar que la planta de tratamiento de agua trate eficazmente el agua.
Ventajas de la reutilización potable directa
El principal atractivo de la DPR es que permite a las comunidades conservar agua y desarrollar resistencia a la sequía. Además, existen estas ventajas para el DPR:
- Mejora de la calidad del agua. El DPR ofrece una calidad de agua superior a la mayoría de las fuentes de agua extraídas y tratadas, y a menudo supera los estándares regulatorios para el agua potable.
- Tratamiento de agua potable más eficiente. El DPR produce una calidad de agua más consistente que el agua superficial o subterránea, que puede variar en composición, lo que representa un desafío para los operadores de la planta de tratamiento de aguas residuales.
- Reducción de la exposición a contaminantes emergentes. Contaminantes como PFAS, solventes industriales e incluso microplásticos se eliminan con éxito del agua del DPR durante la fase de tratamiento de aguas residuales, lo que garantiza que no vuelvan a ingresar al sistema de agua potable.
- Mínimo impacto ambiental. Como un circuito en gran medida cerrado, las aguas residuales del DPR no se devuelven a una fuente de agua y se extrae poca o ninguna agua de las fuentes de agua, lo que minimiza cualquier impacto potencial.
Importancia del pretratamiento
El tratamiento de agua del DPR consta de muchas etapas, incluido el tratamiento de aguas residuales primario, secundario y, a veces, terciario. Luego, las aguas residuales tratadas se preparan para su almacenamiento en anticipación de ser retiradas por la WTP y tratadas según los estándares de agua potable. El pretratamiento ocurre entre estas etapas clave y consta de dos acciones directas: reducción de turbidez y desinfección. Un tratamiento previo eficaz es fundamental por varias razones, entre ellas:
- Salud y seguridad. El pretratamiento minimiza los patógenos que pueden proliferar durante el almacenamiento y causar problemas potenciales para el proceso de tratamiento del agua potable y, en última instancia, para los clientes.
- Sabor y olor. Incluso después de realizar los procesos de tratamiento del agua potable, un pretratamiento insuficiente puede provocar problemas de olor y sabor.
- Eficiencia del tratamiento. El exceso de turbidez puede alterar el proceso de tratamiento. En el peor de los casos, esto puede provocar obstrucciones en filtros, bombas u otros equipos. Además, la turbidez puede proteger a los patógenos de los agentes desinfectantes.
- Costo. Cualquiera o todo lo anterior podría generar costos adicionales asociados con tiempo de inactividad, fallas del equipo, aumento de horas del operador y más.
- Cuestiones de cumplimiento. El resultado más preocupante de un pretratamiento insuficiente es el incumplimiento de los requisitos reglamentarios, lo que genera problemas para la empresa de agua y/o los administradores de la planta de tratamiento.
Consideraciones de diseño previas al tratamiento
Con tamaños de poro de 100 nm o menos, las membranas de ultrafiltración destacan en la eliminación de una amplia gama de virus, bacterias, cistas y otros patógenos que el tratamiento de aguas residuales no elimina y que podrían proliferar hasta niveles nocivos durante el almacenamiento. Por lo tanto, un proceso de pretratamiento eficaz para la DPR debe incluir tanto la ultrafiltración como la desinfección. Sin embargo, hay varias consideraciones que se deben tener en cuenta para que el sistema funcione según lo previsto.
Diseño de membranas. En el DPR que utiliza ultrafiltración, las membranas hacen la mayor parte del trabajo pesado de turbidez y eliminación de contaminantes. Para que el pretratamiento sea más eficaz, es fundamental que el sistema reciba un mantenimiento cuidadoso y un retrolavado adecuado. Por ejemplo, el sistema debe configurarse con múltiples membranas, y cada una de ellas debe ingresar a un ciclo de retrolavado cada 30 minutos aproximadamente.
Instrumentación. Para garantizar un pretratamiento adecuado, el sistema debe controlar la calidad del agua antes y después del almacenamiento. Esto puede incluir el uso de sensores de nivel, analizadores de turbidez (Figura 1), analizadores de cloro (Figura 2) y más. Idealmente, para desinfectantes y otros productos químicos, los sensores/analizadores deberían tener la capacidad de comunicarse directamente con las bombas dosificadoras para mantener los niveles de dosificación requeridos.
Figura 1 y 2. Instrumentos como analizadores de turbidez (izquierda) y analizadores de cloro (derecha) son clave para garantizar que los procesos de pretratamiento en la reutilización potable directa funcionen según sea necesario. Dichos instrumentos pueden comunicarse directamente con bombas dosificadoras de químicos para corregir la calidad del agua cuando los parámetros están demasiado fuera de la tolerancia para el nivel de calidad deseado.
Desinfectante. Si bien la ultrafiltración reduce significativamente la cantidad de desinfección necesaria, sigue siendo fundamental contar con una desinfección eficaz como parte del proceso de pretratamiento para garantizar que los pocos patógenos que puedan quedar se mantengan por debajo de niveles nocivos. Hay muchos tipos de desinfectantes que puede emplear un sistema DPR. Por ejemplo, el ozono y el ácido peracético (PAA) se descomponen en sustancias seguras, como el oxígeno y el agua.
El desinfectante más antiguo y rentable, el hipoclorito de sodio, es ideal para una amplia gama de aplicaciones, y el uso de cloro para el pretratamiento en DPR no es una excepción. El fuerte poder de oxidación del producto químico y el hecho de que permanece en solución en agua durante mucho tiempo y continúa funcionando lo hace ideal para el almacenamiento de agua.
Compatibilidad de equipos. Independientemente de qué productos químicos se utilicen en el pretratamiento, es importante que el sistema se diseñe con el equipo adecuado. Esto incluye elegir qué bomba dosificadora (Figura 3) es la mejor opción para dosificar el producto químico en uso, así como garantizar la compatibilidad del material.
El perfeccionamiento del pretratamiento en DPR garantiza agua de alta calidad que cumple con los estándares regulatorios. Teniendo en cuenta los factores anteriores, un sistema de pretratamiento bien diseñado puede contribuir a la sostenibilidad y confiabilidad de un sistema DPR y de la comunidad a la que sirve.
Escrito por:
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