Soluciones de gestión emergentes

Tubería de aguas residuales. Foto © Joe Miller

Están surgiendo tecnologías innovadoras y nuevas estrategias de gestión para mejorar y desarrollar sistemas de tratamiento de aguas residuales. A continuación se detallan varios ejemplos.

Eliminación de nutrientes en sistemas avanzados de tratamiento de aguas residuales in situ (OWTS)

Mejoras en el sistema séptico para aumentar la capacidad de eliminación de nutrientes de efluente antes de la descarga son una estrategia emergente para los sistemas de tratamiento de aguas residuales en el sitio (OWTS) en áreas vulnerables a la eutrofización. Para reducir la carga de nutrientes, las nuevas tecnologías se están generalizando e incluso son necesarias en algunos lugares.

Sistema séptico de filtro de arena

Sistema séptico con filtro de arena. Fuente: Se abre en una nueva ventanaUSEPA

Consulta las estudio de caso de Long Island, Nueva York describiendo 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.

Recuperación de recursos

La recuperación de recursos se refiere a la captura y reutilización de agua y sólidos de los desechos humanos. La recuperación de recursos está ganando terreno como solución tanto para OWTS a pequeña escala como para grandes plantas de tratamiento centralizadas. 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, Se abre en una nueva ventanaBiosólidos de bucle Seattle, EE. UU., Que utiliza microbios y calor para la digestión para crear un producto para usar en jardines y bosques)
  • Microfiltración, ósmosis inversa, y 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 falta de saneamiento no es la única razón para implementar estrategias de recuperación de recursos. Los sistemas de tratamiento obsoletos y los nutrientes restantes y los contaminantes emergentes también son peligrosos para la salud humana y oceánica. ref. Además, los recursos recuperados de las aguas residuales pueden ser valiosos, desde agua dulce hasta metales y nutrientes escasos (por ejemplo, fósforo). Si se hace bien, la recuperación de recursos puede crear valor a partir de los desechos y contribuir a sistemas de circuito completamente cerrado al generar electricidad, agua y energía térmica necesaria para el tratamiento, como lo ejemplifica el Janicki Omniprocessor (ver descripción a continuación). Esta tecnología puede mejorar o reemplazar los sistemas de tratamiento inadecuados existentes.

A continuación, se presentan dos operaciones con más detalle, ofreciendo ejemplos de innovaciones a escala municipal y basadas en contenedores.

SUELO Haití

Fuente: SOIL Haití

Saneamiento Ecológico SUELO Haití

El concepto de utilizar procesos ecológicos para tratar las aguas residuales no es nuevo, pero hacerlo de manera segura y al mismo tiempo proporcionar baños a quienes no tienen acceso ha ofrecido una solución a la contaminación y la erosión en Haití. Se abre en una nueva ventanaSUELO (Medios de vida integrados orgánicos sostenibles) es una ONG que proporciona saneamiento basado en contenedores. Utilizan inodoros de desviación de orina para aislar los desechos sólidos para la recolección semanal y luego transportar los desechos a una instalación de compostaje para su tratamiento. A través del compostaje, los desechos se tratan según los estándares definidos por la Organización Mundial de la Salud y se vende un fertilizante terminado a los agricultores para aumentar sus rendimientos.

Bioenergía Janicki

Con el apoyo de la Fundación Bill y Melinda Gates, el Omni Processor es un posible reemplazo de las EDAR a gran escala que prestan servicios en ciudades de todo el mundo. Esta tecnología convierte los desechos humanos en vapor y cenizas, que se utilizan para impulsar el funcionamiento de la planta. El agua dulce se recupera y trata para su reutilización potable. Aunque todavía es un prototipo en Dakar, Senegal, el sistema considera los componentes de los desechos humanos como recursos y demuestra el potencial para compensar los costos operativos y los insumos de recursos naturales. Vea un video sobre cómo convertir los desechos en riqueza.

Soluciones basadas en la naturaleza

La gestión de las aguas residuales a menudo recuerda la infraestructura gris: tuberías de cemento y tanques de almacenamiento subterráneos. Infraestructura natural (verde) y soluciones basadas en la naturaleza (NBS) ofrecen una protección adicional contra los impactos de las aguas residuales, capturando eficazmente las aguas superficiales y subterráneas contaminadas antes de que se descarguen al océano. Los procesos de tratamiento natural, incluida la prolongación de la exposición del agua contaminada a la actividad microbiana, la absorción de las plantas y la oxigenación, promueven la eliminación de nutrientes y patógenos, así como la posible absorción de otros componentes dañinos de desechos humanos. ref. Haga clic en la imagen a continuación para ver las oportunidades y los beneficios de NBS.

Infraestructura natural para la gestión del agua

Oportunidades y beneficios de soluciones basadas en la naturaleza. Fuente: UICN

Beneficios que los humedales

Beneficios que los humedales, tanto naturales como construidos, ofrecen a los ecosistemas y la calidad del agua. La calidad del agua mejora con el movimiento a través de estos sistemas y antes de ingresar a otros cuerpos de agua, como el océano. Fuente: Se abre en una nueva ventanaRed de Conservación Ambiental de la Naturaleza del Tíbet

Hay muchos ejemplos de esfuerzos de NBS, que incluyen Reducción de la contaminación de Ridge to Reefs en Samoa Americana utilizando biocarbón y pasto vetiver para la bioretención y el control de la erosión para eliminar los nutrientes. Otros ejemplos incluyen humedales artificiales, bioswales, depósitos de carbón activado, depuradores de césped de algas, estanques de asentamiento y zonas de amortiguamiento ribereñas. Una crítica de las soluciones basadas en la naturaleza (NBS) es que pueden no proporcionar el tratamiento adecuado y la eliminación de patógenos por sí solas. Sin embargo, junto con un tratamiento adicional y una interacción prolongada con oxígeno y microbios, este desafío puede superarse y la NBS puede ofrecer una estrategia eficaz para mejorar otros mecanismos de tratamiento. Mira esto estudio de caso de la Bahía de Guánica, Puerto Rico donde 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.

Regulación

Las inconsistencias regulatorias, dentro y entre comunidades, ciudades, estados y naciones, presentan un desafío complejo para la gestión de aguas residuales. Sin embargo, el monitoreo regular y el establecimiento de umbrales para los contaminantes transmitidos por las aguas residuales tienen potencial para medir los eventos de contaminación y motivar los esfuerzos de respuesta y prevención. La mayoría de los ejemplos de normas de tratamiento existentes o regulaciones de efluentes provienen de regiones templadas, pero incluso en áreas sin políticas específicas de aguas residuales, las estrategias se pueden adaptar para mejorar la medición de la contaminación existente, informar las intervenciones y complementar el monitoreo futuro.

Las asociaciones regionales son socios clave para conectar a los gerentes con los reguladores y las empresas de servicios públicos. Organizaciones como la Se abre en una nueva ventanaAsociación de Agua y Aguas Residuales del Caribe,la Se abre en una nueva ventanaAsociación de Aguas y Aguas Residuales del Pacífico, y los Se abre en una nueva ventanaAsociación de Aguas y Residuos del Pacífico son recursos valiosos para los gerentes que buscan navegar por los requisitos reglamentarios que les son aplicables y acceder a datos, herramientas y otros recursos.

La EPA de EE. UU. Ha implementado varias herramientas para establecer umbrales de contaminantes para cuerpos de agua y vida acuática. Una herramienta de umbral de uso común es una carga diaria máxima total (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). Algunos de los Se abre en una nueva ventanamuchas herramientas EPA adicionales incluir capas de datos de nutrientes ( Se abre en una nueva ventanaNPDAT), un programa de modelado de la calidad del agua ( Se abre en una nueva ventanaWASP) y una herramienta de diagnóstico para el deterioro biológico ( Se abre en una nueva ventanaCÁDIZ).

Una herramienta reguladora emergente del Grupo de Trabajo de Arrecifes de Coral de EE. UU. (USCRTF) es el Gradiente de Condición Biológica (BCG), que se basa en criterios de calidad del agua específicos para los entornos de los arrecifes. El BCG presenta una estrategia para comprender el impacto de la contaminación en los ecosistemas de arrecifes de coral mediante el establecimiento de una línea de base y la recopilación de datos de contaminación y ecosistemas a lo largo del tiempo. Esta herramienta se puede utilizar para predecir los impactos de la contaminación futura, así como también para indicar la influencia que la exposición a largo plazo puede tener en los sistemas de arrecifes.

El modelo conceptual BCG presenta gráficamente la vulnerabilidad y la respuesta de los arrecifes de coral a los factores estresantes del hábitat, específicamente la contaminación, demostrando la relación entre la contaminación, la desviación de los hábitats naturales y la integridad y funcionalidad de los ecosistemas y la biodiversidad. Fuente: Grupo de trabajo sobre arrecifes de coral de EE. UU.

Las Directrices australianas para sistemas de alcantarillado, gestión de efluentes reconocen la necesidad de considerar los parámetros ambientales antes de la descarga de efluentes. Si bien los estándares de tratamiento para los efluentes de aguas residuales descargados a las aguas costeras se determinan localmente, el gobierno fomenta el monitoreo de la calidad del agua antes y después de la descarga, el tratamiento secundario para reducir los patógenos y la desinfección. Se reconoce que las bahías y los estuarios son particularmente sensibles a la contaminación debido a una dilución más lenta y requieren (como mínimo) un tratamiento secundario y, a menudo, una eliminación adicional de nutrientes. ref. El mapa de la base de datos nacional de desagües rastreó (hasta 2019) el volumen de descarga a los desagües en toda Australia e informes sobre la población atendida, los tipos de tratamientos y varios niveles de contaminantes. Las estrategias de gestión de aguas residuales en Australia están cada vez más alineadas con la conservación marina, ejemplificada por la  Se abre en una nueva ventanaMejora de la planta de tratamiento de aguas residuales de Cleaner Seas Alliance en Cairnsabre archivo PDF .

Idoneidad del systema

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, Se abre en una nueva ventanaMatriz de tecnologías. Esta herramienta detalla los atributos y deficiencias de varias tecnologías que las hacen apropiadas en diferentes contextos. Especial énfasis en la eliminación de nutrientes, 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.

Competiciones y desafíos

El saneamiento se puede lograr de muchas maneras, lo que requiere una amplia gama de recursos y ofrece diferentes niveles de éxito. La Fundación Bill y Melinda Gates ha priorizado la innovación para mejorar las tecnologías de saneamiento y financia una  Se abre en una nueva ventanaReinventar el desafío del inodoro solicitar ideas y apoyar el desarrollo de sistemas modulares de saneamiento que minimicen el consumo de agua, electricidad y dinero. Se abre en una nueva ventanaBúsqueda de soluciones 2020 de RARE centrado en estrategias de cambio de comportamiento para reducir la contaminación del agua. El creciente interés en el saneamiento como requisito para la conservación de la salud y el medio ambiente seguirá estimulando nuevas ideas.

Oportunidades como estas son indicativas de la naturaleza interdisciplinaria de la contaminación de las aguas residuales. Si bien las estrategias tecnológicas, regulatorias y de gestión son esenciales, las soluciones duraderas requieren la colaboración de todos los sectores. La participación de los administradores marinos en este esfuerzo es esencial para proteger los recursos oceánicos.

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