Soluciones de manejo
Mejora de los sistemas de tratamiento
El desarrollo de tecnologías innovadoras y las mejoras de los sistemas convencionales ofrecen métodos mejorados para el tratamiento de aguas residuales. Algunas de estas nuevas estrategias de manejo tienen como objetivo aumentar la eficiencia del tratamiento, mejorar la calidad del agua de descarga o generar ganancias a partir de un valioso recurso recuperado de las aguas residuales.
Mejora de los sistemas sépticos
El uso generalizado de sistemas sépticos ha resultado en el desarrollo de una variedad de modificaciones que abordan necesidades de tratamiento únicas. Estos pasos de tratamiento adicionales aseguran que las aguas residuales que ingresan al medio ambiente sean más limpias. Dado que estos sistemas generalmente se combinan con pozos como fuente de agua potable, esto también mejora la calidad del agua potable.
Sistema de cámara séptica
Un sistema de cámara es una alternativa al diseño séptico tradicional de grava / piedra, que es más fácil de construir. El campo de drenaje está formado por una serie de cámaras cerradas rodeadas de tierra. Las aguas residuales pasan a través del tanque séptico y luego a las cámaras, donde los microbios del suelo ayudan a eliminar los patógenos.
Sistema de cámara séptica. Fuente: EPA de EE. UU.
Sistemas sépticos de racimo
Un sistema séptico en racimo o comunitario aumenta la eficiencia del tratamiento de aguas residuales al combinar las aguas residuales de un grupo de casas. Cada casa tiene su propia fosa séptica que proporciona un tratamiento inicial. El efluente se junta y fluye a través de un campo de drenaje compartido. Estos sistemas funcionan mejor en comunidades rurales en crecimiento con casas cerca unas de otras.
Sistema séptico en racimo. Fuente: EPA de EE. UU.
Sistemas sépticos reductores de nutrientes
Reducir la carga de nutrientes en los cuerpos de agua locales es una alta prioridad cuando se desarrollan sistemas mejorados de tratamiento de aguas residuales. Las nuevas tecnologías de sistemas sépticos están aumentando la capacidad de eliminación de nutrientes del efluente antes de la descarga. Estas mejoras del sistema son cada vez más comunes e incluso necesarias en algunos lugares que son especialmente vulnerables a la eutrofización. Los filtros de arena, como se muestra en el diagrama a continuación, proporcionan un alto nivel de eliminación de nutrientes. Son más costosos que los sistemas convencionales, pero pueden ayudar a reducir los niveles de nutrientes en los cuerpos de agua cercanos.
Sistema séptico con filtro de arena. Fuente: EPA de EE. UU.
Unidades de tratamiento aeróbico
Unidad de tratamiento aeróbico. Fuente: EPA de EE. UU.
En lugares con ecosistemas acuáticos particularmente sensibles a la contaminación por nutrientes, las unidades de tratamiento aeróbico ofrecen una versión a pequeña escala de los tratamientos utilizados en las plantas de tratamiento centralizadas. Agregar oxígeno aumenta la actividad bacteriana para reducir los niveles de nutrientes. Algunos sistemas tienen tanques de tratamiento adicionales con un paso de desinfección para eliminar patógenos.
Recuperación de recursos
La recuperación de recursos se refiere a la captura y reutilización de agua y sólidos de los desechos humanos. Algunas estrategias para la recuperación de recursos incluyen:
- Recuperación de agua dulce para riego y otros usos no potables, que también pueden reducir el agua necesaria para el saneamiento y el tratamiento futuros
- Biosólidos utilizado para agregar al suelo como fertilizante cuando se trata de acuerdo con los estándares adecuados (por ejemplo, Loop Biosolids Seattle, EE. UU., Que utiliza microbios y calor para la digestión para crear un producto para usar en jardines y bosques)
- Microfiltración, ósmosis inversa, e UV (usado por Sistema de reabastecimiento de agua subterránea del Distrito de Agua del Condado de Orange, para agua potable en Los Ángeles, EE. UU.)
- Generación de biogás mediante digestión anaeróbica y captura de metano - a menudo empleado por plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) a gran escala para recuperar recursos, tratar biosólidos y mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero
La recuperación de recursos está ganando terreno como solución tanto para sistemas pequeños y descentralizados como para grandes plantas de tratamiento centralizadas. Los beneficios de las estrategias de recuperación de recursos incluyen:
- Eliminar nutrientes y contaminantes que son peligrosos para la salud humana y oceánica.
- Recuperación de valiosos recursos de los residuos.
- Se puede implementar como un sistema de saneamiento donde no existía uno o mejorar/reemplazar un sistema de tratamiento obsoleto.
A continuación, se presentan dos operaciones con más detalle, ofreciendo ejemplos de innovaciones a escala municipal y basadas en contenedores.
SUELO
En Haití, la organización no gubernamental SOIL (Sustainable Organic Integrated Livelihoods) está aplicando tecnología de recuperación de recursos para proporcionar saneamiento basado en contenedores. Este sistema proporciona inodoros de forma segura a quienes no tienen acceso y ofrece una solución a la contaminación y la erosión. Los inodoros desvían la orina y aíslan los desechos sólidos para su recolección semanal.
Ilustración del proceso de recuperación de recursos y saneamiento basado en contenedores SOIL. Fuente: SOIL
SOIL recolecta y transporta desechos a una instalación de compostaje donde se tratan según los estándares definidos por la Organización Mundial de la Salud. El fertilizante terminado se vende a los agricultores para aumentar el rendimiento de sus cultivos y reducir la erosión.
Bioenergía Janicki
Idealmente, la recuperación de recursos crea valor a partir de los desechos a través de un sistema de circuito completamente cerrado, como lo ejemplifica el procesador Janicki Omni. El Omni Processor recoge los desechos humanos y la basura y los convierte en energía eléctrica y agua potable limpia. Funciona como una central eléctrica de vapor, un incinerador y un sistema de filtración de agua combinados en uno. Aunque todavía es un prototipo en Dakar, Senegal, el sistema demuestra el potencial para compensar los costos asociados con las operaciones (ya que produce su propia energía para funcionar) y los insumos de recursos naturales (ya que las aguas residuales y la basura son gratuitas). Reconociendo los altos costos iniciales para construir este sistema, el Procesador Omni es un posible reemplazo para las plantas de tratamiento de aguas residuales a gran escala que prestan servicios a ciudades de todo el mundo.
Procesador Janicki Omni. Fuente: Janicki Bioenergy
Soluciones basadas en la naturaleza
Los procesos de tratamiento natural utilizan plantas y microbios para descomponer, absorber, atrapar y/o oxigenar contaminantes en el agua contaminada a medida que se mueve por el medio ambiente. Estos procesos naturales capturan y filtran eficazmente las aguas superficiales y subterráneas contaminadas, incluida la escorrentía contaminada de la lluvia, antes de que se descarguen en el océano.
Oportunidades y beneficios de soluciones basadas en la naturaleza. Fuente: IUCN Water
Soluciones basadas en la naturaleza incluyen humedales artificiales, drenaje sostenible, depósitos de carbón activado, estanques de asentamiento, zonas de amortiguamiento ribereñas y más. Los críticos de las soluciones basadas en la naturaleza afirman que es posible que no proporcionen el tratamiento adecuado y la eliminación de patógenos. Sin embargo, una estrategia eficaz para mejorar la eliminación de patógenos es garantizar que el sistema proporcione una interacción prolongada con el oxígeno y los microbios al reducir la velocidad de flujo y acoplar las soluciones basadas en la naturaleza con pasos de tratamiento adicionales de un sistema centralizado o descentralizado. Estas estrategias tienen el beneficio adicional de proporcionar un hábitat para apoyar la biodiversidad, apoyar la recreación (incluida la pesca y el turismo) y beneficios estéticos sobre otras tecnologías de tratamiento.
Explore estos dos ejemplos para ver más de cerca los procesos de tratamiento natural:
- Se utilizó infraestructura verde para proporcionar tratamiento adicional a la descarga de fosas sépticas, mejorando la eliminación de contaminantes y reduciendo significativamente el volumen de aguas residuales que ingresan a la Bahía de Guánica, Puerto Rico.
- El biocarbón (carbón vegetal producido a partir de materia orgánica) y el pasto vetiver se utilizaron para el control de la erosión y para eliminar los nutrientes en Samoa Americana.
Establecimiento de regulaciones
Las inconsistencias regulatorias, dentro y entre comunidades, ciudades, estados y naciones, presentan un desafío complejo para el manejo de aguas residuales. Se debe implementar un monitoreo regular y el establecimiento de umbrales locales para los contaminantes transmitidos por las aguas residuales para identificar cuándo ocurren los eventos de contaminación. Con umbrales definidos, las comunidades pueden determinar mejor cuándo se deben tomar respuestas específicas, como cerrar las playas para recreación o emitir una advertencia para hervir el agua. La mayoría de los estándares de tratamiento y/o regulaciones de efluentes existentes provienen de regiones templadas, pero estos estándares pueden usarse como modelo para establecer estándares de monitoreo e intervenciones a tomar en zonas tropicales. Si bien las regulaciones pueden estar fuera del alcance del trabajo de los manejadores marinos, las herramientas desarrolladas como parte de las regulaciones en otros países pueden ayudar a guiar los planes de monitoreo y los límites para abordar la contaminación de las aguas residuales. Explore las páginas 22-28 de la guía para profesionales sobre la contaminación de las aguas residuales oceánicas para aprender más sobre los marcos existentes a nivel regional y nacional, así como las diferentes categorías a considerar para las regulaciones y códigos relevantes.
La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA por sus siglas en inglés) ha implementado varias herramientas para establecer límites de contaminantes para los cuerpos de agua y la vida acuática. Una herramienta de límite de uso común es una carga diaria máxima total, o TMDL, que limita la cantidad de un contaminante específico que se permite que ingrese a un cuerpo de agua. Esto es especialmente efectivo para los contaminantes de aguas residuales que se derivan de fuentes difusas. Los TMDL se preocupan por la cantidad de contaminantes que ingresan a un cuerpo de agua más que por su (s) fuente (s). Algunas de los herramientas EPA adicionales incluiyen capas de datos de nutrientes (NPDAT), un programa de modelado de la calidad del agua (WASP) y una herramienta de diagnóstico para el deterioro biológico (CADDIS).
Gradiente de condición biológica
Gradiente de condición biológica
Una herramienta reguladora emergente del Grupo de Trabajo de Arrecifes de Coral de EE. UU., es el Gradiente de Condición Biológica (BCG por sus siglas en inglés), que se basa en criterios de calidad del agua específicos para los entornos de los arrecifes. El BCG se desarrolló originalmente como un marco que se utilizaría para interpretar los efectos de diferentes factores estresantes en los ambientes de agua dulce. Con una nueva guía específica para los ecosistemas de arrecifes de coral, el BCG puede ayudar a los manejadores a establecer un gradiente de estrés utilizando especies relevantes para su área: corales, esponjas, peces, algas o plantas. Este gradiente debería describir la respuesta biológica a medida que los factores estresantes aumentan de mínimos a severos. El nivel uno representa la condición nativa y debe describir la población en circunstancias normales. Para los corales, esto puede incluir la proporción de especies que se sabe que son sensibles al estrés en comparación con las que son más tolerantes. A medida que aumenta el gradiente de tensión, este equilibrio puede cambiar. La herramienta, junto con ejemplos de proyectos de investigación, puede ayudar a los administradores a definir una línea de base y recopilar datos de contaminación y ecosistemas a lo largo del tiempo. Esta información se puede utilizar para comprender el impacto de la contaminación en los ecosistemas y predecir los impactos de la contaminación futura o la exposición a largo plazo en los sistemas de arrecifes.
Estrategia nacional de manejo de la calidad del agua de Australia
Gold Coast, Australia. Foto © Marian Frew / Concurso de fotografía TNC 2019
Otro conjunto de guías que se pueden utilizar como referencia al desarrollar regulaciones o límites es la Estrategia nacional de manejo de la calidad del agua de Australia. Esta estrategia se desarrolló para evitar la contaminación de los cuerpos de agua cuando las plantas de tratamiento descargan agua. Si bien los estándares de tratamiento para los efluentes de aguas residuales descargados a las aguas costeras se establecen localmente, estas pautas nacionales fomentan el monitoreo de la calidad del agua en varios pasos durante el proceso de tratamiento para verificar que están eliminando los contaminantes. El documento identifica cuerpos de agua que son particularmente sensibles a la contaminación debido a tasas de dilución más lentas, como bahías y estuarios, donde se requiere un tratamiento secundario (como mínimo) y, a menudo, una eliminación adicional de nutrientes para proteger los ecosistemas.
Base de datos nacional de desagües de Australia
Mapa de la base de datos de emisarios nacionales de Australia
Para ayudar al monitoreo y manejo, la Base de datos nacional de desagües mapea el volumen de descarga a los desagües en toda Australia e informa sobre las poblaciones atendidas, los tipos de tratamientos y varios niveles de contaminantes. Las estrategias de manejo de aguas residuales en Australia están cada vez más alineadas con la conservación marina, ejemplificada por la Mejora de la planta de tratamiento de aguas residuales de Cleaner Seas Alliance en Cairns.
Esta base de datos informa los niveles promedio mensuales de diferentes contaminantes, incluido el pH, el total de sólidos disueltos, nitrógeno, fósforo y E. coli. Los manejadores pueden ver qué ubicaciones en Australia están midiendo y qué rango de valores es normal en cada ubicación.
Asociaciones de aguas residuales
Las asociaciones regionales son socios clave para conectar a los manejadores con los reguladores y las empresas de servicios públicos. Organizaciones como la Caribbean Water and Wastewater Association, la Pacific Water and Wastewater Association, y la Pacific Water & Wastes Association son recursos valiosos para los manejadores que buscan navegar por los requisitos reglamentarios que les son aplicables y acceder a datos, herramientas y otros recursos.
Idoneidad del sistema
El cuadro a continuación presenta algunas consideraciones para guiar la toma de decisiones del sistema según el efluente, las regulaciones y el entorno receptor. Actualmente se carece de herramientas que tengan en cuenta los criterios sociales, de salud y ambientales para determinar la intervención de saneamiento más adecuada. A medida que se desarrollen herramientas futuras, es importante incluir el conocimiento de los profesionales marinos sobre el grado de tratamiento y las tecnologías más efectivas para proteger el océano.
El esquema anterior detalla las consideraciones que las herramientas de apoyo a la toma de decisiones de idoneidad del sistema integrado pueden incluir para considerar la salud, los ecosistemas, los recursos, la eficacia, la aceptabilidad y la sostenibilidad. Fuente: Adaptado de la EPA de EE. UU.
Coastal Massachusetts ha enfrentado desafíos de carga de nutrientes asociados con la contaminación de aguas residuales durante décadas. En respuesta, la Comisión de Cape Cod ha creado un sitio web interactivo de tecnologías de saneamiento, Matriz de tecnologías. Esta herramienta detalla los atributos y deficiencias de varias tecnologías que las hacen apropiadas en diferentes contextos. La eliminación de nutrientes, la remediación costeray la restauración demuestran la relevancia de este sitio para los practicantes del mar. Al hacer clic en estas tecnologías, se obtiene más información sobre las soluciones disponibles y cuáles pueden ser las más compatibles para una circunstancia determinada.