Soluciones de manejo

Tubería de alcantarillado submarina. Foto © Grafner/iStock

El desarrollo de tecnologías innovadoras y mejoras a los sistemas convencionales ofrece métodos mejorados para el tratamiento de aguas residuales. Algunas de estas nuevas estrategias de gestión tienen como objetivo aumentar la eficiencia del tratamiento, mejorar la calidad del agua de vertido o generar beneficios a partir de un recurso valioso recuperado de las aguas residuales. 

Aumento de la eficiencia 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 garantizan que las aguas residuales que ingresan al medio ambiente sean más limpias. Dado que estos sistemas suelen ir acompañados de pozos como fuente de agua potable, esto también mejora la calidad del agua potable. Las necesidades de tratamiento pueden incluir aumentar la capacidad y eficiencia de los sistemas o reducir las cargas de nutrientes. Estas mejoras en los sistemas se están volviendo cada vez más comunes, e incluso necesarias en algunos lugares que son especialmente vulnerables a los impactos de las aguas residuales.

Un sistema séptico de cámara es una alternativa al diseño séptico tradicional de grava/piedra, que es más fácil de construir, pero no tan efectivo. En un sistema de cámaras, el campo de drenaje se compone de una serie de cámaras cerradas rodeadas de suelo. 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 séptico de cámara US EPA

Sistema de cámara séptica. Fuente: EPA de EE. UU.

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

Sistema séptico en racimo. Fuente: EPA de EE. UU.

Las nuevas tecnologías de sistemas sépticos, incluidos los filtros de arena, están aumentando la capacidad de eliminación de nutrientes del efluente antes de su descarga. Los filtros de arena, como se muestra en el diagrama siguiente, son más caros que los sistemas convencionales, pero pueden ayudar a mitigar los niveles de nutrientes en los cuerpos de agua cercanos.

Sistema séptico con filtro de arena

Sistema séptico con filtro de arena. 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.

Unidad de tratamiento aeróbico

Unidad de tratamiento aeróbico. Fuente: EPA de EE. UU.

Consulte las estudio de caso de Long Island, Nueva York el cual describe los esfuerzos para reemplazar los viejos sistemas sépticos con sistemas reductores de nitrógeno con campos de lixiviación poco profundos que pueden evitar que aproximadamente el 95% del nitrógeno del efluente de aguas residuales ingrese a la cuenca y permitir que los acuíferos subterráneos se recarguen.

Sistemas para la recuperación de recursos

La recuperación de recursos se refiere a la captura y reutilización de agua y sólidos de los desechos humanos. Los beneficios de las estrategias de recuperación de recursos incluyen la eliminación de nutrientes y contaminantes que son peligrosos para la salud humana y de los océanos y la recuperación de recursos valiosos a partir de desechos. También se pueden implementar como un sistema de saneamiento donde no existía o mejorar/reemplazar un sistema de tratamiento obsoleto. Algunas estrategias para la recuperación de recursos incluyen:

  • Recuperación de agua dulce para riego y otros usos no potables, lo que también puede reducir el agua necesaria para futuros saneamientos y tratamientos.
  • Biosólidos agregado al suelo como fertilizante cuando se trata según los estándares apropiados (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, and UV para crear agua potable (por ejemplo, utilizada 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 empleada por plantas de tratamiento de aguas residuales 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.

A continuación se presentan con más detalle tres proyectos u operaciones, que ofrecen ejemplos de soluciones pequeñas basadas en contenedores e innovación a gran escala municipal.

En Haití, la organización no gubernamental SOIL (Sustainable Organic Integrated Livelihoods) está aplicando tecnología de recuperación de recursos para proporcionar saneamiento y fertilizantes agrícolas en contenedores. Este sistema proporciona inodoros en contenedores de forma segura a quienes no tienen acceso y ofrece una solución a la contaminación y la erosión. SOIL recolecta los contenedores semanalmente para desviar la orina y aislar los desechos sólidos de los cursos de agua y prevenir enfermedades. Luego, SOIL transporta los 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.

Ilustración del proceso de recuperación de recursos y saneamiento basado en contenedores SOIL

Ilustración del proceso de recuperación de recursos y saneamiento basado en contenedores SOIL. Fuente: SOIL

La infraestructura suele verse limitada por la topografía de la región. Las áreas flotantes, las llanuras aluviales, los suelos impermeables y las zonas costeras pueden dificultar la implementación de muchos sistemas. El HandyPod es un sistema de bajo coste que consta de tres contenedores conectados que tratan gradualmente las aguas residuales y las vierten en un medio acuático o terrestre. Ver el estudio de caso del lago Tonle Sap, Camboya y el lago Indawgyi, Myanmar describir el desarrollo y la implementación de Handypods de Wetlands Work.

El sistema HandyPod. Fuente: Trabajo sobre humedales

El sistema HandyPod. Fuente: Trabajo sobre humedales

Idealmente, la recuperación de recursos crea valor a partir de los desechos a través de un sistema de circuito completamente cerrado, como lo ejemplifica Sedron Technologies. Procesador Janicki Omni. El procesador Omni recoge los desechos humanos y la basura y los convierte en energía eléctrica y agua potable. 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 de 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). En su primer año en Dakar, el Omni Processor procesó unas 700 toneladas de lodos fecales. Al reconocer 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 prestarán servicio a ciudades de todo el mundo en el futuro.

Procesador Janicki Omni. Fuente: Janicki Bioenergy

Procesador Janicki Omni. Fuente: Janicki Bioenergy

Innovaciones recientes

  • Filtros de arena geotextiles funcionan moviendo agua primero a través de una tela geotextil y material plástico y luego a través de arena para una filtración adicional. Este sistema proporciona una alternativa a los sistemas sépticos in situ.
  • Jardines de biorreactores utilizar procesos naturales (biorreactores de desnitrificación) en el suelo y la vegetación para limpiar el agua proveniente de sistemas sépticos. Los jardines reducen los componentes principales de las aguas residuales: amoníaco, nitrato, fósforo y bacterias a través de tres capas de plantas. La capa superior descompone los contaminantes y los organismos naturales, la capa intermedia convierte el amoníaco en nitrato y una tercera capa contiene astillas de madera y biocarbón para convertir el nitrato en gas nitrógeno inofensivo. Los jardines de biorreactores se han utilizado eficazmente en Hawai'i y Palau, ver Desde la cresta hasta los arrecifes para más información sobre estos proyectos.
  • Filtros de vidrio Utilice vidrio triturado, incluido el vidrio reciclado de botellas de cerveza y vino, como tamiz molecular para tratar las aguas residuales. El sistema de filtración de vidrio se puede utilizar en múltiples aplicaciones, incluso para filtrar agua potable y tratar agua industrial. Esta tecnología ha ido ganando terreno en Europa, incluida la planta de Dryden Aqua en Escocia.
  • Vermicultura Se basa en el uso de lombrices para eliminar los contaminantes de las aguas residuales. El agua resultante se puede reutilizar para la agricultura y también se produce un suelo valioso. El sistema consta de una capa con virutas de madera, lombrices y microbios, una segunda capa de roca triturada y una tercera capa que sirve como cuenca de drenaje. Para más información sobre este sistema lea este estudio de caso sobre lombricultura en Hawai'i.

Soluciones basadas en la naturaleza

Soluciones basadas en la naturaleza son acciones para proteger, gestionar sosteniblemente y restaurar ecosistemas naturales y modificados que abordan desafíos sociales. En el contexto de las aguas residuales, las soluciones basadas en la naturaleza se refieren al uso planificado y deliberado de los ecosistemas y los servicios de los ecosistemas para mejorar la calidad o cantidad del agua y aumentar la resiliencia al cambio climático. ref. Para la contaminación de las aguas residuales, las soluciones basadas en la naturaleza utilizan estrategias como plantas y microbios para descomponer, absorber, atrapar y/u oxigenar los contaminantes en el agua contaminada a medida que avanza por el medio ambiente. Estos procesos naturales capturan y filtran eficazmente las aguas superficiales y subterráneas contaminadas, incluida la escorrentía contaminada de las lluvias, antes de ser descargadas al océano.

Las soluciones basadas en la naturaleza también incluyen humedales artificiales, bioalcantarillas, depósitos de carbón activado, estanques de asentamiento, zonas ribereñas de amortiguamiento y más. Estas estrategias pueden mejorar la eliminación de patógenos al proporcionar una interacción extendida con el oxígeno y los microbios al reducir la velocidad del flujo y combinar las soluciones basadas en la naturaleza con pasos de tratamiento adicionales de un sistema centralizado o descentralizado. También tienen el beneficio adicional de proporcionar un hábitat para sustentar la biodiversidad, respaldar la recreación (incluida la pesca y el turismo) y beneficios estéticos sobre otras tecnologías de tratamiento.

 

Explore estos tres ejemplos para ver más de cerca las soluciones basadas en la naturaleza:

  1. In Bahía de Guánica, Puerto Rico, se utilizó infraestructura verde, incluido un jardín de lluvia con pasto vetiver, para brindar tratamiento adicional a la descarga del tanque séptico, mejorando la eliminación de contaminantes y reduciendo significativamente el volumen de aguas residuales que ingresan a la bahía.
  2. In American Samoa, se utilizaron biocarbón (carbón producido a partir de materia orgánica) y pasto vetiver para controlar la erosión y eliminar nutrientes.
  3. En República Dominicana, se utilizó un humedal artificial (un cuerpo de agua poco profundo o cuencas llenas de grava o medios diseñados con vegetación adaptada al flujo de agua) para ayudar a abordar la importante necesidad de capturar y tratar las aguas residuales.

Establecimiento e implementación de regulaciones sobre aguas residuales

Las leyes, los reglamentos y los códigos pueden ser soluciones muy eficaces para mitigar la contaminación de las aguas residuales, pero puede resultar difícil crearlos, modificarlos o influir en ellos. Ejemplos de estrategias de aguas residuales relacionadas con la regulación incluyen: ref.

  • Fijar normas de descarga de aguas residuales, que es uno de los enfoques más comunes para regular y reducir la contaminación de las aguas residuales, pero puede ser complejo y generar los datos necesarios es una tarea enorme.
  • Determinando objetivos a nivel de tratamiento, donde se fija un objetivo de reducción de la contaminación para cada etapa de tratamiento (primaria, secundaria, terciaria).
  • Establecer un objetivo de reducción de carga contaminante, donde se crea una política que establece un objetivo específico para reducir los contaminantes con el tiempo (por ejemplo, reducir al menos el 50 % del exceso de nutrientes y otras sustancias químicas).

Las regulaciones y políticas para gestionar las aguas residuales variarán según los esfuerzos locales, regionales y nacionales, así como el contexto social, ambiental y político. Explore las páginas 22-28 de guía para profesionales sobre la contaminación de las aguas residuales oceánicas para obtener más información sobre los marcos existentes a nivel regional y nacional, como los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), así como las diferentes acciones a considerar al intentar crear, modificar o influir en leyes, regulaciones o códigos de aguas residuales. Los ejemplos incluyen: considerar leyes y regulaciones sobre contaminación terrestre y calidad del agua, redactar legislación nacional para mejorar la calidad del agua y desarrollar iniciativas electorales para financiar infraestructura de gestión de aguas residuales y residuos. Además, consulte el Sección de colaboración de este conjunto de herramientas para obtener más información sobre la coordinación entre sectores y un enfoque integrado para la contaminación de aguas residuales.

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