Martinez 2017av

Els actuals sistemes de tractament i purificació de les aigües residuals en permeten el reciclatge total, fins al punt de fer-les potables i totalment aptes per al consum humà. Cada cop més zones del món recorren a aquestes tecnologies per garantir, parcialment o totalment, l'abastiment d'aigua de boca.

• Introducció
• Namíbia
• Califòrnia (1): comtat de Santa Clara
• Califòrnia (2): comtat d'Orange
• Catalunya
• Singapur
• Autors

Introducció

Aigua nova, new water, toilet-to-tap... La idea és, ni més ni menys, aconseguir un reciclatge de les aigües brutes tal que tornin a esdevenir aigües potables que compleixin tots els requeriments i estàndards sanitaris –cosa que habitualment acaben fent amb escreix, com demostren els freqüents assajos i comprovacions i l'estricte seguiment de tot el procediment.

Són les necessitats hídriques de la comunitat, els recursos disponibles, les regulacions de sanitat pública, els costos i la infraestructura preexistent (distribució, reservoris artificials o naturals...) els factors que al capdavall determinen la idoneïtat d'utilitzar sistemes per produir aigua nova, i la manera com s'ha de fer: algunes comunitats opten per utilitzar aquesta aigua a fi de reomplir els aqüífers naturals, d'altres per emmagatzemar-la en reservoris superficials, i d'altres per enviar-la directament a la planta de tractament (fluoració, cloració...) i de bombament perquè sigui distribuïda al consumidor.

Vegeu en la imatge inferior els diferents procediments que s'utilitzen per aconseguir el reciclatge total de les aigües residuals que permet de fer-ne aigües potables (el gràfic correspon a l'Orange County Water District, però pel seu caràcter general és de fet aplicable a molts dels sistemes que s'empren al món, alguns del quals veurem a continuació).

 

Les fases de tot el procés, amb les diferents possibilitats: aigua de reg, reompliment d'aqüífers, ús potable (eventualment, en el cas de l'Orange County Water District, en un futur, amb bombament directe a llars i empreses; a d'altres llocs ja es fa) ('© 'Orange County Water District)

Namíbia

A Goreangab, a la perifèria nord-occidental de Windhoek, la capital de Namíbia, trobem una de les primeres plantes de producció d'aigua nova que van existir al món: és en funcionament des de l'any 2001. Va ser construïda per la companyia índia d'enginyeria WABAG, i té com a client la municipalitat de Windhoek. La seva capacitat de producció és de 21.000 m³ d'aigua nova al dia, a partir d'aigües residuals urbanes pretractades: eliminació de nutrients (fosfats i nitrats) mitjançant el sistema UCT (desenvolupat per la University of Cape Town, a la veïna Sud-àfrica, d'aquí les sigles) i maduració en basses. És després d'aquest repòs que les aigües se sotmeten pròpiament al tractament multibarrera de producció d'aigua nova, a la New Goreangab Water Reclamation Plant (NGWRP). Concretament, el procediment consta de les fases següents: oxidació i preozonització; addició de carbó activat; coagulació i floculació; flotació d'aire dissolt (dissolved air flotation, DAF); filtració dual (amb sorra i antracita); ozonització; filtració amb carbó activat, biològic i granular; ultrafiltració; desinfecció i estabilització.

WABAG, que a més d'haver construït la planta la gestiona, assegura que l'aigua nova produïda per la NGWRP de Goreangab sempre ha superat els estrictes controls de qualitat organolèptica i sanitària als quals ha estat sotmesa.

Califòrnia (1): comtat de Santa Clara

"Cal trobar aigua on es pugui": d'un temps ençà, aquest s'ha convertit en un dels mottos de Califòrnia, on cada cop són més freqüents, duradores i intenses les sequeres; les restriccions d'aigua per als residents de certes zones de l'estat han esdevingut força habituals. La situació es veu agreujada pel fet, a més, que sovint els escassos recursos hídrics d'algunes àrees de Califòrnia es destinen a extingir els devastadors incendis, tant forestals com urbans, que darrerament se solen produir a l'estat.

Califòrnia ja s'ha hagut d'acostumar a netejar i reciclar molta de l'aigua que se'n va pels desguassos, per a usos d'irrigació d'exteriors. Ara, però, alguns representants públics de l'estat volen anar més enllà i portar el tractament de les aigües residuals a l'extrem per fer-ne aigua potable.

Aquesta potencial nova font d'aigua per a Califòrnia, val a dir, tindria en principi l'anuència de més del 80% de la població resident de certes zones de l'estat, tal com es va posar de manifest en enquestes i sondejos d'opinió duts a terme, per exemple, al comtat de Santa Clara (concretament a la seva capital, San Jose), a la rodalia de San Francisco, a la part septentrional de l'estat de Califòrnia.

El gruix del reciclatge d'aigua en aquesta zona té lloc en quatre plantes de tractament del comtat, que principalment netegen l'aigua per abocar-la en condicions acceptables a la badia de San Francisco, tot i que com s'ha apuntat una petita porció se sotmet a tractaments complementaris de depuració que permeten, ja a hores d'ara, que prop del 5% del subministrament d'aigua de la zona provingui d'aigua reciclada, lliure de patògens i de contaminació química, tot i que de moment aquesta aigua es destina només a irrigació de jardins i camps de golf. Queda doncs camí per recórrer per assolir els percentatges de recuperació de països com Israel (proper al 80%).

Precisament per aconseguir índexs de depuració que acostin les aigües reciclades al nivell de l'aigua nova, funciona des de 2014 el Silicon Valley Advanced Water Purification Center: aquesta planta produeix prop de 30.000 m³ d'aigua quasi potable al dia, a partir d'aigües parcialment sanejades provinents de la San Jose Regional Wastewater Facility. A Silicon Valley se sotmeten a processos de microfiltració, passen per diverses membranes d'osmosi inversa, posteriorment són irradiades amb llum ultraviolada capaç d'eliminar qualsevol agent patogen o químic que hi pugui romandre i, finalment, per assegurar que la supressió de gèrmens sigui completa, són tractades amb peròxid d'hidrogen (H₂O₂, aigua oxigenada).

 

Un enginyer del Santa Clara Water District mostra la secció d'irradiació ultraviolada del Silicon Valley Advanced Water Purification Center, a San Jose (rodalia de San Francisco) (© Bay Area News Group) 

 

Califòrnia (2): comtat d'Orange

A la rodalia de Los Angeles, a l'altre extrem de l'estat de Califòrnia, te el seu àmbit d'actuació l'Orange County Water District (OCWD). Aquest organisme gestiona tres de les fonts de subministrament d'aigua més importants del sud de l'estat, responsables de l'abastiment hídric de prop de 2,5 milions d'habitants. Es tracta d'un tram d'uns 10 km del curs del riu Santa Ana, del reservori freàtic del comtat d'Orange i del sistema de reompliment d'aigües freàtiques (Groundwater Replenishment System, GWRS). D'aquests tres, el riu és el que ofereix menys garanties de subministrament, atesos els usos de l'aigua curs amunt i l'estacionalitat dels cabals. Pel que fa al reservori freàtic del comtat d'Orange, constitueix una font de subministrament molt més fiable ateses les seves dimensions: profunditats de fins a 1.200 m, 700 km² de superfície i uns 615 milions de m³ de capacitat màxima.

Però sens dubte, la joia de la corona de l'OCWD és el Groundwater Replenishment System: es tracta, segons els seus responsables, del sistema de purificació d'aigua amb finalitats de consum humà més avançat del món. El GWRS és gestionat conjuntament pel water district i el sanitation district del comtat d'Orange (OCSD), i part de l'aigua que produeix s'afegeix al reservori freàtic (246.000 m³/dia); una altra part (132.500 m³/dia) s'injecta als pous costaners que fan de barrera enfront l'aigua del mar, per evitar la salinització del reservori.

 

  L'aigua utilitzada al GWRS és tractada primerament per l'OCSD, que recull més de 750.000 m³/dia d'aigües residuals i n'elimina gran part de les impureses mitjançant reixes de barres, cambres de sorra, filtres biològics (trickling filters), fangs actius, clarificadors i desinfecció. Cal assenyalar que les aigües que tracta l'OCSD hi arriben quasi lliures de metalls i productes químics, gràcies a l'estricte programa de control previ que n'evita l'entrada a les plantes de l'OCSD de Fountain Valley i Huntington Beach.

Després del tractament dut a terme per l'OCSD, l'aigua passa al GWRS, on se sotmet a més processos de purificació: microfiltració, amb tubs buits de polipropilè que presenten als costats orificis de 0,2 micròmetres de diàmetre capaços de filtrar sòlids, protozous, bacteris i alguns virus; osmosi inversa, capaç d'eliminar romanents de productes químics i farmacèutics, i virus; i finalment, llum ultraviolada i peròxid d'hidrogen, per fer desaparèixer qualsevol traça de compostos orgànics que pugui haver esquivat l'osmosi inversa, com per exemple l'NDMA, carcinògena i tòxica, els índexs acceptables de la qual en l'aigua de consum humà se situa en el rang de parts per bilió.

Tot plegat dona com a resultat una aigua pràcticament destil·lada, que supera amb escreix tots els estàndards estatals i federals de sanitat. De fer, cal afegir a aquesta aigua nova minerals que la facin apta per al consum humà (ja que, com s'ha apuntat, s'injecta al reservori freàtic del comtat, principal font de subministrament d'aigua potable de la zona).

   

Catalunya

La mateixa finalitat que al comtat d'Orange es persegueix al Port de la Selva (Alt Empordà), on s'utilitza aigua nova per recarregar l'aqüífer a fi de fer front a futures sequeres. L'actuació s'emmarca en el projecte europeu Demoware (Demonstration Water Reuse), dut a terme entre els anys 2014 i 2016, l'objectiu del qual és la superació de certes traves que topa el sector de l'aigua nova a Europa, a saber, la desconfiança del públic, les mancances en l'anàlisi de costos i beneficis dels diversos esquemes de reutilització, i l'escassa coordinació dels professionals i les organitzacions que dissenyen, implanten i gestionen aquesta mena d'actuacions. Demoware, mitjançant pràctiques col·laboratives de demostració i explotació en una desena d'indrets d'Europa, pretén, a més, crear una categoria professional unificada que agrupi el sector encarregat de la reutilització de l'aigua provinent d'actuacions de producció d'aigua nova.

 

Tipologia de les actuacions: els diversos indrets, classificats segons magnitud de l'actuació, modalitat de reutilització, i tractaments a què se sotmet l'aigua

  El Port de la Selva està mancat de connexió a la xarxa d'abastiment hídric de la Costa Brava nord, i cobreix les seves necessitats mitjançant els pous existents al seu territori. Per això, la finalitat de la regeneració de l'aigua és, en aquest cas, la recàrrega de l'aqüífer de la riera de Rubiés, per afrontar episodis de sequera mitjançant aigua nova d'ús indirecte i de pas lluitar contra la salinització de l'aqüífer. L'aigua prové de la depuradora de la localitat, on se sotmet a processos de desinfecció i filtració, i arriba a les basses d'infiltració creades en el marc de l'actuació a través d'una canonada de nova construcció. Aquests dos elements (basses de Malajambota i canalització) han estat finançats pel Consorci de la Costa Brava, i han tingut un cost aproximat de 150.000 euros.

La vila mira així d'avançar-se a la futura connexió a la xarxa d'abastiment de la zona (pressupostada en més de quatre milions d'euros) amb l'aplicació de mesures més immediates i de cost moderat, i també vol avaluar si el conjunt de tractaments (depuració, regeneració, infiltració i estada a l'aqüífer) permeten d'obtenir aigua amb prou qualitat com per incorporar-la al cabal d'abastiment municipal amb garanties. En aquest sentit, ha calgut implantar mitjans complementaris de monitorització, com ara conductímetres, per evitar l'arribada a l'aqüífer d'aigua amb excés de salinitat.

La infiltració va començar a dur-se a terme el novembre de 2015, amb uns 200 m³/dia. Aquesta quantitat és modesta si es compara amb la que ofereix l'actuació que lidera la tipologia en què s'emmarca el Port de la Selva i que serveix de model per a moltes de les actuacions de Demoware: Torreele, a la costa belga. Des de 2002 s'hi utilitza l'efluent de la depuradora municipal per a ús potable indirecte mitjançant la recàrrega de l'aqüífer de les dunes de St-André. La planta d'aigua de Torreele té una capacitat de tractament d'aigües residuals (mitjançant ultrafiltració i osmosi inversa) de 6.850 m³/dia. En el marc de Demoware, les instal·lacions belgues s'utilitzen també per a l'assaig de noves solucions contra l'excés de nutrients que s'acaben descarregant al medi aquàtic arran dels processos de depuració: una d'elles és la construcció d'aiguamolls artificials plantats de salzeredes per reduir la quantitat de nutrients i alhora produir biomassa (sistema d'arbredes de cicle curt, short rotation coppice – SRC) per a la generació d'energia.

   

Singapur

L'aigua nova és, a Singapur, responsabilitat del Public Utilities Board (PUB), l'agència pública nacional de l'aigua, que ja des de mitjans dels anys setanta del segle xx va començar a aplicar mètodes de filtració per osmosi. En uns primers temps les actuacions no tenien els rendiments desitjats, ateses les limitacions tècniques i els elevats preus de les membranes en aquella època. Tot i això, mica en mica, els progressos en aquest camp van permetre que a les acaballes del segle ja sí que es considerés viable la producció d'aigua nova per complementar el subministrament hídric de la ciutat amb uns costos i unes prestacions raonables. D'aquesta manera, des de l'any 2001, amb la posada en funcionament de la primera planta de producció d'aigua nova, aquesta ha esdevingut un pilar de la sostenibilitat hídrica de la ciutat-estat de Singapur, fins al punt de ser considerada "la tercera aixeta del país" (després de la dessalinització i de les aigües de reservoris freàtics, o importades).

 

La infraestructura d'abastiment d'aigua de Singapur, actual i futura; cal notar el fet que en l'horitzó 2060 només el 15% de les necessitats hídriques del país es cobriran amb aigües dels aqüífers o importades. En projecte o en construcció es troben la tercera, la quarta i la cinquena planta de dessalinització. En funcionament, pel que fa a l'aigua nova, n'hi ha cinc plantes'(© PUB)

  Des que es va començar a utilitzar, la NEWater (nom oficial del producte) ha superat desenes de milers d'anàlisis que demostren que és perfectament apta per al consum humà, ja que compleix, folgadament, tots els requeriments de l'Organització Mundial de la Salut. Dos cops cada any el producte se sotmet a rigoroses auditories externes dutes a terme per experts independents dels camps de l'enginyeria, la química, la toxicologia i la microbiologia; i invariablement, la NEWater rep les més altes qualificacions pel que fa a qualitat i salubritat.

 

La cinquena planta de NEWater permet que el país cobreixi el 40% de les seves necessitats diàries d'aigua (uns 1.600 milions de litres) amb aigua nova (© PUB)

  Aquesta aigua regenerada d'alta qualitat, val a dir, podria ser perfectament potable en ús directe, tot i que habitualment a Singapur s'utilitza amb finalitats industrials (particularment per a plantes de producció de circuits electrònics i fotònics), així com per a sistemes de refrigeració en edificis d'ús comercial. L'aigua nova és distribuïda a aquest clients mitjançant una xarxa de canonades exclusiva.

Tampoc se'n descarta, però, l'ús per a consum humà: en èpoques de sequera, la NEWater s'afegeix als dipòsits d'aigua potable convencional i rep els tractaments habituals abans de ser subministrada als consumidors com a aigua de boca.

Les tecnologies que s'apliquen en la producció de la NEWater de Singapur no difereixen en gran mesura de les que ja hem vist que s'utilitzen en altres indrets del món. Esquemàticament, el primer pas és la microfiltració de les aigües residuals pretractades per retenir sòlids en suspensió, partícules col·loïdals, bacteris, protozous i alguns virus; després té lloc el procediment d'osmosi inversa, capaç de separar de l'aigua els virus que hagin superat el procés de microfiltració, així com metalls pesants, nitrats, clor, sulfats, pesticides o hidrocarburs; finalment, per a major seguretat, té lloc la desinfecció definitiva amb radiació ultraviolada. Abans d'emmagatzemar la NEWater en els dipòsits d'aigua, se n'equilibra el pH amb l'addició de substàncies alcalines.

On sí que potser es diferencien les pràctiques que es duen a terme a Singapur respecte de les d'altres llocs és en la voluntat didàctica que envolta tot el procés: en aquest sentit, cal destacar l'existència d'un centre per a visitants on es poden conèixer de prop, mitjançant tours interactius guiats i tallers educatius, les tecnologies de producció de la NEWater i on es promouen també pràctiques per al consum racional de l'aigua.

 

La fase 2 del procés, d'osmosi inversa, a l'espai expositiu del centre de visitants, que posa en coneixement del públic les tecnologies emprades en la producció de la NEWater (© PUB)

 

Autors

Redactat per: Alfonso Martínez Jaume

Per saber-ne més: Wabag, Valley Water, Orange County Water District, Orange County Water District  [PDF], Demoware, Demoware [PDF], Consorci Costa Brava, NEWater

Informació relacionada

• Wabag
• [WABAG_image_ENG_2014_web Wabag [PDF]]
• Valley Water
• Orange County Water District
• Orange County Water District [PDF]
• Demoware
• Demoware [PDF]
• Consorci Costa Brava
• NEWater