Entendiendo si el reúso del agua tiene sentido para su instalación

El contenido de este artículo se escribió originalmente a solicitud de la oficina principal de Water Environment Federation - WEF para su publicación en las revistas de la asociación de miembros de WEF.

Actualmente, en los Estados Unidos se recupera solo entre el 7 y el 8 por ciento de las aguas residuales municipales, dejando un enorme potencial para que las industrias aprovechen esta fuente de agua subutilizada. El efluente municipal puede tener numerosas aplicaciones, incluidas torres de enfriamiento, calderas, tecnología y fabricación de alimentos preparados, para reducir la demanda de fuentes de agua dulce cada vez más escasas. Las siguientes son consideraciones que debe hacer si planea usar agua recuperada:

Torres de enfriamiento: los sistemas de enfriamiento por evaporación requieren grandes volúmenes de agua recuperada para reemplazar el agua perdida por evaporación. Además, parte del agua, denominada “agua de purga”, debe descargarse periódicamente para que los sólidos disueltos concentrados durante la evaporación no se acumulen en el agua de enfriamiento y dañen el equipo. Cuando use agua recuperada para torres de enfriamiento, debe controlar el rebrote biológico (es decir, cuando los nutrientes están presentes y no se mantiene un desinfectante residual) y las incrustaciones debido a la presencia de minerales (particularmente calcio, magnesio, sulfato, alcalinidad, fosfato, sílice y fluoruro).

Reposición del agua de calderas: La reposición del agua de calderas es otro gran uso para el agua recuperada. Si bien requiere un pretratamiento extenso, el nivel de tratamiento es similar al requerido para el agua potable convencional. Los requisitos de calidad del agua para la reposición del agua de la caldera dependen de la presión de funcionamiento de la caldera, ya que a presiones más altas se requiere agua de mejor calidad. Las calderas son muy susceptibles a la corrosión debido a la acumulación de incrustaciones, por lo que es algo que debe controlarse. La ósmosis inversa para el tratamiento del agua de reúso también puede permitir que el agua se reutilice directamente en calderas sin procesos de ablandamiento del agua.

Reúso de agua en manufactura de producto de alta tecnología: el agua recuperada se utiliza en la fabricación de productos de alta tecnología, como la industria de semiconductores para la fabricación de microchips y placas de circuitos. La calidad del agua para la fabricación de placas de circuito es similar a la del agua de preparación de la caldera, que requiere un tratamiento previo extenso. El agua recuperada también se usa en las instalaciones asociadas para enfriar el agua y el riego del sitio. Intel Corporation en Santa Clara, California, recicla aproximadamente 2 mil millones de galones de agua por año, lo que equivale al 25 por ciento de sus extracciones totales de agua. Una gran parte de esto proviene del uso de agua tratada internamente. Después de que se usa agua ultrapura para limpiar las obleas de silicio durante la fabricación, el agua se reutiliza para fines industriales, riego, torres de enfriamiento, depuradores y otros usos en las instalaciones, a través de redes especialmente dedicadas para su conducción.

Fabricación de alimentos preparados: la fabricación de alimentos preparados es un proceso que involucra grandes volúmenes de agua, especialmente si se considera el riego. En muchas áreas del país, el 70 por ciento del agua se usa para riego de cultivos. Aunque aún se procede con cautela debido a las preocupaciones de la percepción pública, el uso de agua de proceso recuperada con alta calidad de agua potable ha sido recientemente incrementada. Empresas como Coca-Cola y PepsiCo / Frito-Lay están implementando el reúso del agua como parte de enfoques holísticos para reducir el uso total de recursos.

Si usted tiene alguno de estos casos de uso y está listo para dar el siguiente paso para investigar el uso de agua recuperada, hágase las siguientes preguntas:

1. ¿Cómo deberíamos usar el agua? Las posibles opciones de reúso del agua incluyen la aplicación / disposición en la tierra, riego de jardines, enfriamiento y reúso industrial. Estos usos varían en calidad de agua requerida y el costo del tratamiento. Deberá tener definidos los casos de uso antes de determinar si el agua recuperada es la solución correcta.
2. ¿Cuáles son los flujos de agua en mis instalaciones? Las instalaciones deben comenzar con una encuesta de agua que considere las variaciones de uso diario y estacional, evalúe el uso actual y futuro del agua (tanto de calidad como de cantidad) y determine los posibles usos combinados del agua recuperable. El reúso para enfriamiento y riego, por ejemplo, variará considerablemente dependiendo de la temporada y las condiciones climáticas.
3. ¿Cuáles son las futuras demandas de agua? Al considerar el reúso de agua debe incluir un estudio de necesidades de agua para predecir las demandas futuras y determinar las oportunidades a nivel de toda la industria. Esto ayudará a predecir las necesidades y capacidades totales de tratamiento para fines de diseño y ayudará a determinar su retorno de la inversión.
4. ¿Cuál es la percepción y aceptación pública del tipo de reúso? El reúso de agua tratada dependerá de la aceptación de la calidad y confiabilidad de la tecnología de tratamiento que de el usuario final, las operaciones de la planta y la continuidad de la "calidad garantizada", incluida la eliminación de componentes desconocidos que pueden ser perjudiciales. Esta es una consideración importante y necesita un enfoque basado en el negocio, así como métodos educativos y de programación para empleados y clientes para confirmar la aceptación, antes de la implementación o construcción de tecnologías de reúso.
5. ¿Qué hay en las aguas residuales? Se necesitan muestras y pruebas analíticas durante varias condiciones del proceso para determinar las cargas mínimas, máximas y promedio en el sistema de tratamiento. Estos pueden incluir parámetros analíticos no tradicionales, salinidad, dureza, alcalinidad, sílice, cationes y aniones, especialmente si se consideran los sistemas de tratamiento de membrana. Estos flujos del proceso pueden variar considerablemente en la demanda bioquímica de oxígeno, demanda química de oxígeno, grasas y aceites, sólidos suspendidos totales, pH, temperatura, y concentraciones de sal.
6. ¿Qué opciones de eliminación de residuos están disponibles? El reúso del agua debe compararse con las opciones de descarga tradicionales. En escenarios de reúso en los que se utilizan ósmosis inversa y otros procesos basados en membranas, la corriente de salmuera concentrada de rechazo debe ser cuidadosamente manejada y eliminada. Si esta corriente no puede descargarse en las instalaciones de tratamiento de la empresas públicas o en las aguas superficiales, puede ser necesaria la evaporación in situ o una mayor concentración del rechazo, lo que aumenta significativamente los costos y el espacio requerido.
7. ¿Cuáles son los posibles costos y ahorros? Los escenarios de reúso deben considerarse desde una perspectiva de costo del ciclo de vida. Los costos pueden incluir los de capital y operación y mantenimiento (siendo la mano de obra, la electricidad / energía, los químicos y la eliminación de residuos los principales costos operativos continuos). Los costos del tratamiento de reúso del agua dependen de la calidad del agua requerida. A medida que aumenta la calidad, los costos aumentan de manera exponencial, y también aumenta el nivel de competencia técnica requerido por los operadores de las instalaciones.