Seminario Internacional sobre Métodos Naturales para el Tratamiento de Aguas Residuales

EL REUSO DEL AGUA RESIDUAL TRATADA EN MEXICO Escalante, V.,* Cardoso, L.,* Ramírez, E.,* Moeller, G.,* Mantilla, G.,* Montecillos, J.,* Servín, C.* y Villavicencio, F.* *Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Paseo Cuauhnahuac 8532, Jiutepec, Morelos-Mexico. 6255, e-mail: [email protected]

RESUMEN En México, se tienen problemas de disponibilidad de agua por su distribución fisiográfica y climática, contaminación de aguas superficiales y subterráneas y por el incremento acelerado de las demandas que requieren los diferentes usos. El reúso del agua en la agricultura es una práctica conocida en el país, sin embargo el reúso en la industria, servicios municipales, usos secundarios y recarga de acuíferos entre otros, sólo se practica en una proporción reducida. Ante la eminente escasez del recurso en algunas zonas del país, el reúso del agua se plantea como una alternativa de abastecimiento. Para el reúso de aguas residuales tratadas se requiere una demanda de agua, la disponibilidad de aguas residuales tratadas y los usuarios potenciales de estas, así como la capacidad de tratar el agua para obtener la calidad requerida para diferentes usos. Este trabajo presenta un análisis de la situación del reúso actual y potencial del agua tratada en México, basado en información obtenida a partir de visitas técnicas a ciudades ubicadas en el centro y norte de la República Mexicana. Para la selección de los sitios se tomaron en cuenta los siguientes factores: La disponibilidad, la extracción del agua y la localización de las zonas de sobre-explotación, los usos del agua y la existencia de plantas de tratamiento de aguas residuales con una capacidad de diseño igual o mayor a 400 l/s. Se recopiló información sobre la tecnología de tratamiento utilizada, costos de tratamiento, calidad del agua generada y usos actuales y potenciales de las descargas. Se realizaron entrevistas para conocer el nivel de aceptación y la actitud de las autoridades y de los usuarios ante los esquemas de reúso. El reúso actual y potencial se presenta principalmente en la industria (agua para enfriamiento, y agua para calderas), en la agricultura, los fraccionamientos que contemplan dentro de sus instalaciones grandes áreas verdes y campos de golf, lagos recreativos y en menor proporción en el Lavado de carros. Instituciones educativas. En el municipio (riego de camellones, parques y lagos), entre otros. Existe aceptación por los usuarios hacia el uso del agua residual tratada en los sitios visitados, incentivado por la economía que esto significa. El metro cúbico de agua residual tratada varia entre $ 1.48 a 5.00 por m3 dependiendo del nivel y tipo de tratamiento, comparando éstos costos con las tarifas promedio de agua potable que fluctúan entre $ 4.00 y 14.00 por m3. Esto hace viable el reúso del agua residual tratada en estos sitios. De la muestra analizada en PTAR con caudales de diseño superiores a 400 l/s, el efluente se reúsa entre un 3 y 12% y en PTAR con caudal de diseño menor a 100 l/s, se llega a utilizar hasta el 100 % del efluente tratado, principalmente en plantas privadas.

ABSTRACT Mexico has problems with water availability due to its topography, climate, contamination of surface and groundwater and the increasing demands of multiple users. Although water reuse is a common practice in agriculture, it is much less common for industry, municipalities, secondary uses and aquifers recharge. Water reuse has been proposed as an alternative supply, due to the imminent scarcity in some parts of the country. Implementation of wastewater reuse would require water demand, availability of treated wastewater and potential users, as well as the capacity to treat water to the level necessary for the different uses. This paper presents a general analysis of the current and potential wastewater reuse and recycling in Mexico based on information collected during technical visits to cities located in the central and north of the country. Site selection was based on water availability, the patterns of water extraction and coincidence with regions of over-exploitation, the uses of water and the existence of wastewater treatment plants with a capacity greater than 400 l/s. Information was compiled concerning the treatment technology, cost of treatment, quality of treated wastewater produced and the current and potential uses of the discharge. Interviews with regulatory agents and users were conducted to evaluate their level of acceptance and attitude concerning reuse schemes. The key problems surrounding this practice were identified. Current and potential practices of reuse are found most often in industry (i.e., for cooling or in boilers), irrigation, such as for large plots of greenery, golf courses or recreational water bodies. To a lesser extent, water is reused for car wash, Universidad del Valle/Insituto Cinara

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Seminario Internacional sobre Métodos Naturales para el Tratamiento de Aguas Residuales planted medians, parks and lakes, among others. In the sites visited, users accepted the practice of reuse, due to economic incentives. The cost of treating wastewater varies from $1.48 to $5.00 mexican pesos per cubic meter, depending on the level and type of treatment. In comparison, the price of potable water varies from $4.00 to $14.00 mexican pesos per cubic meter, making the reuse of wastewater a viable practice in certain cases. In the wastewater treatment facilities sampled with design flows greater than 400 l/s, between 2 % and 25 % of the effluent is reused, in the case of small, (usually) privately-owned facilities with design flows less than 100 l/s, up to 90% of the treated effluent is reused.

PALABRAS CLAVES Agua residual tratada, reúso, tratamiento de aguas residuales. INTRODUCCION El reúso del agua residual tratada es actualmente un recurso valioso y su demanda aumentará en la medida en que decrezca la disponibilidad y se incremente la necesidad de agua de primer uso. El agua residual tratada para su reúso debe reunir una determinada calidad la cual está definida según la actividad en la que se va a utilizar o por la normatividad encargada de regular su aprovechamiento y manejo. Por lo tanto el generar y utilizar agua residual tratada tiene un costo, que involucra su tratamiento y su conducción al sitio de reúso. En los países industrializados se han manifestado de una manera más temprana los problemas de escasez del agua, de su contaminación y de los impactos ambientales generados por su uso inadecuado, razones por las cuales se han generado y desarrollado programas para su conservación, control y uso más eficiente. El reúso planeado de las aguas residuales en Estados Unidos empezó a principios de los años 20 en la agricultura en los estados de Arizona y California. En Colorado y Florida se desarrollaron sistemas para el reúso urbano. La normatividad para el reúso también inició en California en la misma época. A partir de 1965, esta normatividad impulsa de manera decisiva el reciclamiento y el reúso de las aguas residuales. Se puede decir que en la actualidad de manera general ya son muchos los países en donde se practican diferentes tipos de reúso y que existen muchos estudios que justifican y apoyan esta práctica. Ejemplos son los realizados en Israel, España en la región de Cataluña, en Japón con los sistemas descentralizados, en Australia entre otros países. (Moeller et al 1997; IWA, 2002). En México, principalmente en las grandes ciudades y en las zonas con mayores requerimientos de agua ya se ha presentado la misma situación. Sin embargo, en todo el país tarde o temprano deberán de incrementarse y de tomar más peso los programas de uso eficiente y racional del recurso hídrico, los de su conservación, y los del reúso. En México en algunos sitios existen compromisos por el agua lo que dificulta el reúso, además, de manera general las tarifas de agua son bajas lo que pone en desventaja su tratamiento y reúso. Por estas razones los costos del agua residual tratada deben de compararse con los costos reales de producción de agua potable. Adicionalmente, a los costos del agua para reúso deberían de agregársele los costos de los beneficios obtenidos por ahorros logrados al disminuir problemas de salud pública y de protección al ambiente; por la atenuación del impacto, por cambios de estilo de vida, atenuación de problemas sociales para la obtención de agua, reducción de la explotación de aguas subterráneas y superficiales y de sus consecuencias ambientales; disminución de gastos en la recuperación de suelos salinizados, y en general por reducir la tasa de consumo del agua limpia disponible. En términos prácticos son difíciles de cuantificar los beneficios y los costos de éstos conceptos, sin embargo sería injusto cargarlos a los gastos ocasionados por el reúso. El reúso debe incluir los costos de postratamiento de acuerdo con los requerimientos técnicos y normativos para cada tipo específico y los de conducción del agua tratada hasta el sitio de reúso. (Moeller et al., 1997). Universidad del Valle/Insituto Cinara

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METODOLOGIA Se llevo a cabo una búsqueda y revisión de documentos relacionados con la utilización de las aguas residuales en México. Se realizaron visitas técnicas en algunos sitios ubicados en zonas con baja disponibilidad y alta extracción de agua. La información recopilada incluye tipo de tratamiento, capacidad instalada y de operación de plantas de tratamiento de aguas residuales, destino del agua residual tratada, costo de tratamiento, y precio de venta del agua residual tratada. Se realizó tambien un análisis de la información. RESULTADOS Y DISCUSION De un análisis realizado al Inventario Nacional de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales Municipales (PTARM) de la Comisión Nacional del Agua del año 2001. La situación del reúso del agua residual tratada en el país es la siguiente: En México existen 1,132 plantas de tratamiento de aguas residuales, de las cuales 938 se encuentran en operación, con un gasto instalado de 73,852.6 l/s. El gasto de operación reportado para estas plantas es de 50,809.8 l/s, de los cuales se utilizan en diferentes actividades 10,867.6 l/s que equivale a un 21.4% del agua residual tratada en los diferentes sistemas de tratamiento y el resto se descarga a cuerpos receptores. Para riego agrícola se utilizan 3,562.6 l/s y equivale al 33%. En el gasto anterior se incluyeron otros rubros relacionados con el riego como son: las descargas a los drenes agrícolas, acequias de riego y el riego de forrajes. Los estados donde más se utiliza el agua residual tratada para riego son: Estado de México, Querétaro, Baja California Sur, el Distrito Federal, Michoacán y Puebla. En usos industriales se destacan los estados de Nuevo León, Edo. de México y Coahuila utilizando 2,810 l/s de agua residual tratada, que equivale a un 26% del reúso. Le sigue en importancia el agua residual tratada utilizada para el riego de áreas verdes con un total de 1,628 l/s que equivalen a un 15% del agua residual tratada reusada. Los estados donde más se utiliza el agua residual tratada en esta actividad son: Quintana Roo, San Luis Potosí, Nuevo León y el Distrito Federal. También se lleva a cabo el reúso en otras actividades como son: En el Distrito federal se usan 2,100 l/s que equivale al 19.3% del agua reusada para el riego agrícola y de áreas verdes. En este mismo lugar se utilizan 488 l/s que equivalen a un 4.5% del agua residual reusada para el riego de áreas verdes y usos industriales. Estos datos aparecen juntos y no se puede separar para cada actividad. En el estado de Sonora se utilizan 233.9 l/s para riego de forrajes o descarga a ríos, que equivale al 2.1%. El uso del agua residual tratada en energía eléctrica se reporta en el estado de Guanajuato con 45 l/s que equivalen a un 0.4% del agua reusada. Datos del reúso del agua residual tratada por estado y tipo de actividad se muestran en la Tabla 1, en la misma se observa que los sitios en donde más se practica el reúso son. El Distrito federal con 29.4%, Estado de México con 20.2 %, Nuevo León con 16.6%, Baja California Sur con 6%, Coahuila con 5.4%, Querétaro con 4.8%, Quintana Roo con 2.9%, Michoacán 2.85%, Sonora 2.73%, Puebla 1.9%, San Luis Potosí 1.56% y otros estados 5.66% Los estados de Campeche, Chiapas, Colima, Guerrero, Morelos, Tabasco, Tlaxcala y Yucatán no tienen implementado el reúso del agua residual tratada.

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Tabla 1. Reúso del agua residual tratada (l/s)

Estado Aguascalientes Baja California Norte Baja California Sur Chihuahua Coahuila Distrito Federal Durango Guanajuato Hidalgo Jalisco Edo. de México Michoacán Nayarit Nuevo León Oaxaca Puebla Querétaro Quintana Roo San Luis Potosí Sinaloa Sonora Tamaulipas Veracruz Zacatecas Suma

Áreas Riego Uso Áreas Agrícola Energía Río/R. verdes agrícola Ind. verdes A. verdes eléctrica Forrajes /Ind. 3.8 31.2 410.5 60 42 250 15.6 0 19 1 1330 310 26 219.6 0 209.9 528 0 0 40 46 11 9 0 3562.6

5

500

245 50 50 356 25

2100

488 45

870

27

1440

149.5 140

320 170 60 17

13.6 2810 1628.1

233.9

2100

488

45

233.9

25.8 14.98 19.32 6 (Fuente: Inventario Nacional de PTARM, CNA, 2001)

4.49

0.41

2.15

% Actividad

32.78

Total Agua de reúso

% Estado

3.8 36.2

0.03 0.33

655.5 110 592 3194 40.6 45 19 28 2200 310 26 1809.1 140 209.9 528 320 170 100 296.9 11 9 13.6 10867. 6

6.03 1.01 5.45 29.39 0.37 0.41 0.17 0.26 20.24 2.85 0.24 16.65 1.29 1.93 4.86 2.94 1.56 0.92 2.73 0.10 0.08 0.13 100

Caso importante de mencionar en relación con el reúso son los del Valle de México, el Estado de México y el Distrito Federal. En el D.F., casi el total de los efluentes tratados (2,902 l/s. aproximadamente), son reutilizados, principalmente para recarga de cuerpos de agua, agricultura y riego de áreas verdes, parte es utilizado para uso industrial y recarga de acuíferos por inyección. El tratamiento secundario de estas plantas consiste en lodos activados y sedimentación. El tratamiento terciario comprende métodos de coagulación / floculación, sedimentación, filtración con arena y desinfección. De manera general se aprovecha poco la infraestructura construida (43%) para el tratamiento del agua residual. De la información obtenida en los sitios de estudio se tiene que: Se visitaron 15 PTAR con capacidad > 400 l/s, 6 de ellas presentan tratamiento primario avanzado, 4 con lodos activados (L.A.), 3 son sistemas lagunares, una con zanja de oxidación (Z.O) y otra con filtros biológicos. Sólo una PTAR se encuentra sobrecargada, dos trabajan al 100% de su capacidad y las restantes tratan un caudal menor que la de diseño. La mayor proporción del efluente tratado se descarga a un cuerpo receptor o se usa en riego agrícola (agua comprometida). Sólo en las PTAR de Nuevo León el efluente tiene algún uso industrial. Universidad del Valle/Insituto Cinara

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Para las 9 PTAR con caudales menores de 400 l/s, seis plantas tienen el proceso de L.A., en diferentes variantes, una se basa en biodiscos, otra en lagunas aireadas y una que ésta proyectada hasta tratamiento terciario. Seis plantas operan con el caudal de diseño, una al 63%, otra se desconoce el caudal de operación y una ésta en proyecto. El destino que se le da al agua residual tratada es riego agrícola, cuerpo receptor, riego de áreas verdes, urbano e industrial. Se realizaron visitas técnicas a 9 PTAR privadas, de las cuales cuatro son de L.A., una con lagunas aireadas, otra con tratamiento terciario (Z.O) y tres que tratan aguas grises basadas en proceso aerobio-anaerobio (Filtración). Tres plantas operan al 50%, dos al 60%, una al 75% y tres al 100% de su capacidad instalada. El destino de estos efluentes es en riego de áreas verdes, campo de golf, lagos recreativos, usos en sanitarios, limpieza de pasillos, patios y vehículos. Se reúsa el 100% del caudal tratado. La mayoría de las PTAR, sólo proporcionaron el costo de operación y no aquél que incluye la inversión. Cuatro de las PTAR dieron el costo total aproximado de tratar el agua. De éstas plantas la venta de agua tratada sólo se lleva a cabo en las PTAR de Nuevo León. En las PTAR de la ciudad de Querétaro los costos de venta de agua tratada varían entre $ 3. 50 y $5.00/ m3. Los costos del tratamiento de las PTAR privadas fluctúan entre $1.50 a 5.00/m3. En la Tabla 2 se presentan los porcentajes de reúso del agua residual tratada por sitio estudiado, en la que se puede observar que el mayor porcentaje de uso urbano se lleva a cabo en la Ciudad de Chihuahua, el agrícola en Ciudad Juárez y el uso industrial en Monterrey. Tabla 2. Reúso del agua residual tratada en los sitios de estudio (%) Sitio Querétaro, Qro. San Luis Potosí, S.L.P. Cd. Obregón, Son. Chihuahua, Chih. Tijuana, B.C Ensenada, B.C.S Cd. Juárez, Chih Monterrey N.L. y Z.M. Puebla, Puebla En General

Cuerpo Receptor 16.62

Agrícola

Urbano

Industrial

81.82 90.6

0.52 9.4

1.04

100 35 96 100

Recarga de Acuíferos

65 4 100

95.86 98.38 71.3

4.16

24.4

1.62 2.3

2

0

Fuente: Escalante et al. (2002)

En la Tabla 3 se presentan los % de agua residual tratada utilizada en diferentes tipos de reúso, el análisis solo comprende las PTAR municipales; en donde se puede observar que el mayor porcentaje de agua residual tratada se descarga a un cuerpo receptor (71.3%), el 24.4% tiene un uso agrícola, 2.0% en uso industrial y 2.3% en urbano. En los sitios en donde se realizó el estudio actualmente no se lleva a cabo el reúso en recarga de acuíferos, aunque cabe mencionar que en Ensenada se tiene un potencial de reúso en esta actividad, ésta opción también esta siendo analizada en Tijuana.

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Tabla 3. Reúso de agua residual tratada en PTAR municipales PTAR Querétaro, Qro. Centro Sur Subtotal San Luis Potosí, S.L.P Tangamanga Sur Subtotal Cd. Obregón, Son. Norte Sur Subtotal Chihuahua, Chih. Norte Tijuana, B.C S. A. de los Buenos Ensenada B.C.S. El Naranjo Cd. Juárez , Chih. Norte Sur Monterrey, N.L. y Z. M. Norte Noreste Dulces Nombres Sabinas García Linares Cadereyta Subtotal Puebla, Puebla San Francisco Atoyac Sur Alsaseca Sur Conde Parque Ecológico Subtotal

Proceso

Qop. l/s

L. A F. B.

70 315 385

S.B.R. Lag. A

C. R.

Usos l/s (% de reúso) Agrícola Urbano Industrial

64 (91) 64 (16.62 )

40 385 425

315 (100) 315 (81.82)

2(3)

4 (6)

2 (0.52 )

4 ( 1.04)

R. A.

40 (100) 385 (100) 385 (90.6)

40 (9.4)

Lag. A Lag. A

497 479 976 (100)

497 (100) 479 (100) 976 (100)

-

L.A

385

135 (35)

250(65)

Lag. A

750

720 (96)

30 (4)

Z.O .

315

315 (100)

T.P.A T.P.A

1900 1000

L.A L. A.. L. A. A. E. A. E. A. E. A. E.

2200 2,117(96.23) 750 700(93.34) 3200 3,088(96.5) 150 150(100) 50 200 200(100) 550 550(100) 7,100(100) 6805(95.84)

T.P.A T.P.A T.P.A T.P.A B.

400 159 746 150 85 1,540(100)

400(100) 159(100) 746(100) 150(100) 60(70.58) 1,515 (98.38) 14776(100) 10530 (71.3)

-

-

0

83(3.77) 50(6.66) 112(3.5) 50(100) 295(4.16)

-

25(29.42) 25(1.62)

-

-

1900(100) 1000(100)

3600 347 (2.3) 299 (2) (24.4) Notación: C.R. Cuerpo receptor; R.A. Recarga de acuífero; L.A. Lodos activados; Lag. A. Lagunas aireadas; Z.O. Zanjas de Oxidación: A.E. Aireación extendida: T.P.A. Tratamiento primario avanzado; F.B. Filtros biológicos; B. Biodiscos Fuente: Escalante et al. (2002)

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CONCLUSIONES Los principales beneficios del tratamiento del agua residual se consideran intangibles y difíciles de valorar económicamente, en virtud de que impactan en el mejoramiento de la calidad de vida de la población, básicamente en el mejoramiento del ambiente, eliminación de las plagas, malos olores, focos de infección, permitiendo el desarrollo de flora y fauna. El incipiente reúso del agua residual tratada, se basa en la oferta y la demanda. Cabe destacar que el tratamiento de las aguas residuales es un proceso productivo cuyo producto es el agua tratada, y una de sus finalidades es mejorar el ambiente, al reducir o al no incrementar el abatimiento de las fuentes de abastecimiento tradicionales o convencionales. Se realizaron 33 visitas técnicas a PTAR (24 municipales y 9 privadas), el destino del agua residual tratada de las PTAR municipales es: 71.3% descarga a cuerpo receptor; 24.4% tiene uso agrícola; 2.0% uso industrial; y 2.3% urbano. En los sitios en donde se realizó el estudio actualmente no se lleva a cabo el reúso en recarga de acuíferos. El mayor porcentaje de agua residual tratada en uso urbano se lleva a cabo en la Ciudad de Chihuahua; el agrícola, en Ciudad Juárez y el industrial, en Monterrey. El reúso actual y potencial se presenta principalmente en la industria (Agua para enfriamiento, agua para calderas). En la agricultura. En los fraccionamientos que contemplan dentro de sus instalaciones grandes áreas verdes y campos de Golf, Lagos recreativos. En menor proporción en el Lavado de carros. Instituciones educativas. En el municipio (riego de camellones, parques y lagos), entre otros. Existe aceptación por los usuarios hacia el uso del agua residual tratada en los sitios visitados, incentivado por la economía que esto significa. El metro cúbico de agua residual tratada varia entre $ 1.48 a 5.00 por m3 dependiendo del nivel y tipo de tratamiento, comparando éstos costos con las tarifas promedio de agua potable que fluctúan entre $ 4.00 y 14.00 por m3. Lo que hace viable el reúso del agua residual tratada en estos sitios. De la muestra analizada en PTAR con caudales de diseño superiores a 400 l/s, el efluente se reúsa entre un 3 y 12% y en PTAR con caudal de diseño menor a 100 l/s, se llega a utilizar hasta el 100 % del efluente tratado, principalmente en plantas privadas. Es necesario informar a los usuarios acerca de los beneficios de usar agua residual tratada y sobre todo destacar en el reúso agrícola los beneficios económicos derivados del cambio de cultivos de tallo alto por otros más rentables. REFERENCIAS Comisión Nacional del Agua. (2001). Inventario Nacional de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales Municipales. Subdirección Técnica y Subdirección de Construcción Escalante, V.; Cardoso, L; Ramírez, E.; Moeller, G.; Mantilla, G.; Montecillos, J.; Servín, C.; Villavicencio, F. y Rivas, A. (2002). Valoración del Mercado para el reúso del agua residual tratada. Informe final. Proyecto realizado por IMTA para la CNA. Moeller, G.; Rivas, A.; Escalante, V. y Pozo, F. (1997). Tecnología de punta para el reúso de aguas residuales en México. Informe final. Convenio SGP-IMTA, CNA-IMTA.

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