EL CICLO INTREGRAL DEL AGUA III: SANEAMIENTO Y DEPURACIÓN

“La Ciudad Comprometida”

Como ya explicamos en el primer artículo de esta serie, el Ciclo Integral del Agua es el conjunto de procesos por los que pasa el agua que consumimos, desde que es recogida en la naturaleza hasta que es devuelto el excedente a la naturaleza con la calidad adecuada para ser asimilada por el Medio Ambiente. En el primer artículo definimos globalmente todo el proceso y el segundo nos centramos en la primera parte del ciclo, el abastecimiento, desde que el agua es captada hasta que llega a nuestros hogares para ser consumida.

Ahora abordamos la segunda parte del ciclo integral, que trata de la red de saneamiento y los sistemas de depuración. Es decir, los procesos a los que es sometida el agua que sale de nuestros desagües hasta que es vertida a la naturaleza. En el siguiente esquema indicamos  la parte del ciclo del agua que vamos a tratar.

Ciclo integral del Agua. FUENTE: Elaboración propia
Ciclo integral del Agua. FUENTE: Elaboración propia

  El agua que sale por nuestros desagües, ya contaminada,  contiene sólidos en suspensión, materia orgánica, detergentes y microorganismos, todo ello constituye el agua residual urbana que es recogida y canalizada por la red de saneamiento. A esta agua se une el agua de la lluvia proveniente de los tejados de los edificios y de la escorrentía de las calles. Este tipo de red, denominada unitaria, es la habitual en nuestras ciudades, en la que son conducidas conjuntamente el agua fecal y el agua de lluvia. Pero en las nuevas urbanizaciones se están proyectando redes separativas, en las que se diseñan dos conducciones independientes una para agua residuales y otra para las aguas de lluvia.

 En ambos casos las tuberías de saneamiento conducen el agua residual hasta las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (E.D.A.R.), ya que, antes de restituir el agua a un cauce público o el mar, el agua debe ser tratada para que le quede una contaminación residual que pueda ser aceptada y autodepurada por el medio natural. Y en el caso, de las redes separativas el agua de lluvia es conducida por la red de pluviales hasta un punto de vertido en un cauce público o en el mar.

 Existen distintos sistemas de depuración, y la elección del mismo depende principalmente del tamaño de la población y de la carga contaminante que tenga el agua residual, es decir de lo contaminada que esté y del tipo de contaminante que contenga.

 Los sistemas de depuración se dividen en dos grandes grupos en tratamientos extensivos e intensivos. Los tratamientos extensivos están basados en la imitación de los procesos de depuración que ocurren de forma natural en los suelos y en las masas de agua, requieren una gran superficie de implantación pero, generalmente, no necesitan un aporte externo de energía. Entre ellos se encuentran:

  • Filtros verdes y las zanjas filtrantes, que utilizan el suelo como elemento depurador.
  • Humedales superficiales, que simulan las condiciones de los humedales naturales.
  • Lagunaje, que imitan los procesos naturales de depuración de los ríos y los lagos.
  • Los filtros de arena, filtros de turba y los sistemas de infiltración-percolación, que se basan en la filtración de las aguas.
EDAR de filtro de turba. FUENTE:  valdepeñas.es
EDAR de filtro de turba. FUENTE: valdepeñas.es

 Los sistemas intensivos, se caracterizan por acelerar el proceso de depuración natural empleando un suministro externo de energía, por lo que requieren menor superficie. En ellos se incluyen:

  • Aireación prolongada y reactores secuenciales, que son sistemas de cultivos en suspensión.
  • Los lechos bacterianos, contactores biológicos rotativos (CBR), y los sistemas biopelículas sobre lecho móvil (MBBR)

Podemos resumir que los tratamientos extensivo no son operativos para grandes poblaciones por la gran superficie que ocupan, y además el agua depuradora resultante de algunos de estos sistemas no reúne los requisitos exigidos por normativa, como son los filtros de turbas o los lagunajes, por lo que en estos casos se está optando por combinarlos con otras tecnologías. En cambio los costes de construcción y de explotación de las técnicas extensivas son menores que en el caso de las intensivas. Y los residuos resultantes de la depuración, los llamados fangos, son generalmente menores en las tecnologías extensivas.

EDAR de tratamiento intensivo. FUENTE: Emasagra.
EDAR de tratamiento intensivo. FUENTE: Emasagra.

 Pero podemos decir que esta es la teoría, pero la realidad es que no toda el agua residual es depurada, sino que es vertida directamente al medio ambiente sin depuración previa. A pesar de que La Directiva 91/271/ CEE, del 21 de Mayo de 1991, fijó unas fechas topes para depurar las aguas residuales, en el caso de las aglomeraciones mayores de 15.000 habitantes era el 31 de Diciembre del 2000, y para las poblaciones que tengan entre 2.000 y 15.000 habitantes era el 31 de Diciembre de 2005. Y la Directiva Marco del Agua del año 2000 exige que todas las aguas residuales tienen que ser depuradas antes del año 2015, incluso las procedentes de poblaciones con menos de 2.000 habitantes, y fija los parámetros que deben cumplir las aguas ya depuradas. Hay que indicar que si no se cumplen los requisitos exigidos por ambas normativas la UE pondrá las sanciones pertinentes que serán asumidas por los Estados Miembros no cumplidores.

 El Colegio de Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos de la Demarcación de Andalucía, Ceuta y Melilla el año pasado realizó “un informe sobre la situación de depuración de las aguas residuales en la provincia de Granada”, basándose en la información publicada por la Consejería de Medio Ambiente de la JJAA y la Diputación de Granada y de datos recopilados por el grupo de trabajo que redactó el informe.

 El informe resalta que el agua residual del 46% de la población de la provincia no es depurada, y de los 168 municipios que forman la provincia, sólo 57 de ellos disponen de EDAR. Y en el caso de los municipios con más de 15.000 habitantes entre los que disponen de sistemas de depuración en sus núcleos principales están: Granada, Motril, Almuñécar, Baza, Loja y Guadix.

 En el siguiente mapa de la Diputación de Granada se puede ver el estado en el que están estas infraestructuras en la provincia. El informe lo expresa en cifras, concluyendo que el 54% de la población depura sus aguas residuales, el 40% de la población tienen la EDAR en estudio o proyecto, 1% tienen su depuradora en construcción (algunas de ellas reprogramadas),  el 1% está pendiente de su puesta en marcha y el 4% de la población no tiene prevista ninguna actuación.

Situacion general de la depuración en la provincia de Granada .FUENTE:  depuradoras dipgra.es
Situacion general de la depuración en la provincia de Granada .FUENTE: dipgra.es

 Por lo tanto, podemos concluir que tenemos mucho que mejorar, porque está situación no es exclusiva de Granada sino que es generalizada en toda España.

Para volver a ver el resto de articulos, pincha en los siguientes enlaces:

 

Ciclo Integral del Agua I

 

Ciclo Integral del Agua II

 

Mª Angeles Romero Manchado. Ingeniera de Camino, Canales y Puertos de GRarquitectos

CICLO INTEGRAL DEL AGUA (2): CAPTACIÓN Y POTABILIZACIÓN

“La Ciudad Comprometida”

En el anterior artículo realizamos una presentación del Ciclo Integral del Agua, conjunto de procesos por los que pasa el agua que consumimos desde que es recogida en la naturaleza hasta que es devuelto el excedente a la naturaleza con la calidad adecuada para ser asimilada por el Medio Ambiente. En este artículo vamos a hablar de la primera parte del proceso, desde la captación hasta que llega el agua a nuestros hogares.

Ciclo integral del agua. FUENTE: elaboracion propia
Ciclo integral del agua. FUENTE: elaboracion propia

Lo primero que pensamos es cuál es la diferencia entre un agua potable y una que no lo es, pues bien, es cierto que el agua potable es la que no nos va a hacer daño, y las características que debe cumplir están determinadas por la legislación sanitaria. En la misma se establece la obligación de que haya una cantidad de cloro presente en el agua para garantizar que no crezcan microorganismos en ella, y así llegue en perfectas condiciones al punto de consumo.

Captacion en embalse. FUENTE: flickr.com
Captacion en embalse. FUENTE: flickr.com

La Captación es el lugar de donde se obtiene el agua que consumimos, estas pueden provenir de desalación del agua marina, aguas fluviales superficiales (ríos y embalses) y aguas subterráneas (pozos y manantiales).  El agua es un compuesto químico que en el colegio nos dijeron que era incoloro, insaboro e insípido, pero no es la realidad. El agua tiene mucha capacidad para diluir materias, esto es robar de las rocas, el polvo atmosférico, los suelos y todo lo que esté en contacto con ella, partículas muy pequeñas de estos materiales que se quedan formando parte integrante de sí misma, son sustancias en disolución. Además por efecto del movimiento del agua, ésta puede llevar partículas en suspensión.

Captacion en pozo. FUENTE: elaboracion propia
Captacion en pozo. FUENTE: elaboracion propia

Lo que hemos descrito en el párrafo anterior es el agua en su estado natural, así es el agua que llega a las captaciones, lo que se denomina el agua bruta, para distinguirla del agua tratada o potable. La calidad o sustancias químicas disueltas y en suspensión que puede contener el agua destinada a potabilización también está regulada por la legislación, cualquier agua no sirve para consumo humano. Una vez se ha decidido que en un punto de un río, un embalse, manantial o pozo se puede obtener agua para consumo humano hay que tratarla para hacerla potable.

ETAP de Lancha de Cenes. FUENTE: www.emasagra.es
ETAP de Lancha de Cenes. FUENTE: www.emasagra.es

Lo primero que hay que hacer es analizar el agua bruta que va a ser potabilizada para ver cómo de  intenso debe ser el tratamiento a aplicar. En general, el agua subterránea no tiene materias en suspensión pero si tiene gran cantidad de sales disueltas, debido a que ha estado mucho tiempo en contacto con el suelo, y el agua de los ríos suele tener más material en suspensión. En los embalses al tranquilizarse el agua, los sólidos en suspensión se van al fondo, con lo cual normalmente contiene pocos salvo que el embalse esté muy bajo de nivel, situación en que baja mucho la calidad del agua por la presencia de sólidos. La cantidad de sustancias químicas disueltas en el agua de los ríos y embalses depende de la parte del curso fluvial donde se encuentre la captación, de forma que cuanto más tiempo haya estado el agua en contacto con las rocas y suelos, más contenido de minerales tendrá. En Granada Capital tenemos la suerte de que las captaciones están en ríos de alta montaña, y el contenido de minerales es bajo.

Decantacion en ETAP. FUENTE: www.emasagra.es
Decantacion en ETAP. FUENTE: www.emasagra.es

Los tratamientos que se realizan al agua bruta para su potabilización pueden ser varios pero hay uno que es imprescindible, la desinfección, esto es eliminar los microorganismos presentes en el agua. Son tres los mecanismos posibles de desinfección: cloración, desinfección con ozono y desinfección con rayos ultravioleta. Esta última sólo se puede hacer con pequeñas cantidades de agua y no es posible hacerla en abastecimientos. La desinfección con ozono sólo es necesario hacerla cuando el agua bruta presenta algunos tipos de sustancias disueltas. La más utilizada es la desinfección mediante cloración. De hecho en núcleos urbanos de pequeño tamaño con captaciones de aguas subterráneas de muy buena calidad de agua es el único tratamiento que se realiza, y se hace en el depósito de cabecera mediante maquinaria automática de dosificación de cloro o algún compuesto que lo contenga.

Filtros de arena. FUENTE: www.emasagra.es
Filtros de arena. FUENTE: www.emasagra.es

Cuando la calidad del agua bruta es menor, hay que recurrir a instalaciones industriales complejas llamadas Estaciones de Tratamiento de Aguas Potables, en ellas se quita al agua los materiales en suspensión, parte de las sustancias disueltas y se desinfecta con alguno de los métodos descritos. Los procesos generales que se aplican consisten, por un lado se añaden unos compuestos químicos que hacen que las materias en suspensión se agrupen entre sí y sean más fácilmente eliminables y posteriormente se deja reposar el agua para que las materias en suspensión caigan al fondo, finalmente se filtra el agua con arena y se desinfecta.

Ya está el agua lista para ser consumida, y es conducida desde la ETAP a los depósitos, y de ellos parte la red de distribución que lleva el agua a nuestros hogares.

Maria Ángeles Romero Manchado

Ingeniera de Caminos, Canales y Puertos de GRarquitectos

LA IMPORTANCIA DEL CICLO INTREGRAL DEL AGUA EN NUESTRAS VIDAS

“La Ciudad Comprometida”

Para que podamos consumir agua todos los días en nuestros hogares y después de salir por nuestros desagües pueda ser vertida a un cauce público o al mar el agua pasa por diversos procesos. A este conjunto de procesos se le conoce como Ciclo Integral del Agua  comprende el diseño y ejecución de numerosas obras de gran importancia para nuestra vida diaria, desde que se recoge en fuentes naturales hasta que se restituye de nuevo a los cauces públicos con la calidad adecuada para ser recibida por el medio natural. En España el diseño de obras correspondientes al Ciclo Integral del Agua es realizado por Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos e Ingenieros Técnicos de Obras Públicas, aunque como en todos los proyectos y obras participan equipos pluridisciplinares.

 A continuación se expone un pequeño esquema de todos los elementos que componen el ciclo integral del agua y que a se describirán a lo largo de este artículo.

Esquema del Ciclo Integral del Agua
Esquema del Ciclo Integral del Agua

La primera fase del ciclo es la captación, recogida o extracción del agua que va a ser tratada del medio natural, puede tratarse de aguas superficiales o subterráneas, en el primer caso estaríamos hablando de presas u obras de toma en ríos. En el segundo caso tendríamos pozos o manantiales, estos últimos usualmente destinados a pequeñas poblaciones debido a los pequeños caudales que pueden suministrar. Un tipo de captación antes excepcional y ahora más habitual en nuestro país es la captación en el mar  y procesamiento en una Estación Desaladora. El caudal es un parámetro fundamental de la circulación del agua y que definiremos como el volumen de agua que pasa por la tubería por cada unidad de tiempo.

Embalse de Quéntar. Abastecimiento de Granada
Embalse de Quéntar. Abastecimiento de Granada

 Las captaciones de agua destinadas a consumo humano deben proporcionar como mínimo el caudal determinado por los Planes de Cuenca, que establecen el consumo máximo previsto para un habitante en un día, denominado dotación.

 Además el agua de dichas captaciones deben cumplir unos parámetros de calidad (sales disueltas, sólidos en suspensión y microorganismos) recogidos en el RD 927/1988 Rgto. De la Administración Pública del Agua y de la Planificación Hidrológica).

 El agua captada no es potable hasta que haya sido sometida a unos procesos fisico-químicos que hagan que el agua cumpla los objetivos de calidad recogidos en el RD 140/2003, por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano. Estos procesos para la potabilización pueden ser tan simples como una simple adición de cloro, desinfección, que se hace en el mismo depósito inicial de la red de tuberías de abastecimiento, hasta una serie de procesos más complejos que se realiza en una instalación industrial que llamamos Estación de Tratamiento de Aguas Potables, (ETAP), las cuales serán objeto de un próximo artículo.  El empleo de uno u otro sistema depende de la cantidad de sales y sólidos en suspensión que tiene el agua captada.

ETAP de la Lancha de Cenes. Granada
ETAP de la Lancha de Cenes. Granada

 El Abastecimiento de una población debe estar diseñado para aportar al consumidor potencial un caudal suficiente a una presión mínima que permita el funcionamiento de aparatos como los calentadores de agua. La mejor forma de cumplir ambos objetivos es mediante la construcción de depósitos de cabecera en las partes altas de la ciudad, que almacenan agua suficiente para suministrar el volumen de agua requerido en la población en un tiempo determinado, normalmente un día y medio, incluyéndose en ese cálculo la posibilidad de que haya un incendio importante que apagar. Cuando las poblaciones son muy llanas los depósitos se construyen elevados mediante una estructura, en la Vega de Granada pueden verse numerosos ejemplos de ello.

Depósito elevado Canal de Isabel II. Madrid. Obra de D. Eduardo Torroja. ICCP
Depósito elevado Canal de Isabel II. Madrid. Obra de D. Eduardo Torroja. ICCP

 Partiendo del depósito de cabecera y uniéndose a todos los posibles depósitos que haya en la ciudad para suministrar presión parte una red mallada de tuberías, cada tramo de tuberías está conectado en dos puntos al resto de las tuberías. Normalmente la red se diseña como las carreteras donde hay vías de gran capacidad conectadas a otras más pequeñas que son las que llegan a los pueblecitos, lo mismo pasa con las tuberías, la red principal, de gran diámetro constituye un núcleo del que parten tuberías más pequeñas que llegan a los distintos edificios.

Red Principal de Abastecimiento. Granada
Red Principal de Abastecimiento. Granada

 Sólo una pequeña cantidad del agua que consumimos pasa a nuestro cuerpo, el resto se devuelve a los desagües del edificio ya contaminada ( con sólidos en suspensión, materia orgánica, detergentes, microorganismos),  todo ello constituye el agua residual urbana que es recogida y canalizada por otra red de tuberías denominada de saneamiento. Esta no es una red a presión como la de abastecimiento, sino las tuberías están dotadas de pendiente hacia el punto de vertido y el agua discurre siempre hacia abajo, hacia el punto de menor cota.

 Las redes de saneamiento deben recoger también el agua de lluvia, la proveniente del drenaje de los tejados de los edificios y la de las calles, esta última a través de imbornales. Hasta hace relativamente poco tiempo lo habitual es que las redes de saneamiento fueran de las llamadas Unitarias, por la red circulaba agua residual y de lluvias. Pero la tendencia actual es construir lo que se llama redes separativas, una red para aguas residuales y otra para el agua de lluvia, ésta última se denominada red de pluviales.

 Antes de restituir el agua a un cauce público o el mar, el agua debe ser tratada para que le quede una contaminación residual que pueda ser aceptada y autodepurada por el medio natural, esta operación se realiza en las Estaciones de Depuración de Aguas Residuales (E.D.A.R.), de las que hablaremos en próximos artículos.

Imagen de una EDAR
Imagen de una EDAR

 GRarquitectos participa en el Ciclo Integral del Agua en la Fase de Planificación, primero en el Planeamiento Urbanístico, en los que se predimensiona, la futura red de distribución de abastecimiento, saneamiento y posibles necesidades de construcción de depósitos o ampliación de depuradoras, en función de los nuevos usos necesarios para desarrollar los nuevos sectores previstos en el planeamiento. Así como en los proyectos de urbanización en los que se diseñan de las redes de saneamiento, pluviales y abastecimiento necesarios para dar servicio a la zona urbanizada.

Maria Ángeles Romero Manchado

Ingeniera de Caminos, Canales y Puertos de GRarquitectos