Tratamiento terciario y desinfección por U.V. en E.Coli y colífagos en la EDAR Puerto Lumbreras

Resumen

La actual escasez de agua hace cada vez más importante lograr una calidad óptima del agua regenerada en las estaciones depuradores de aguas residuales (EDARs) para su reutilización con el fin de contribuir a un desarrollo sostenible urbano y agrícola.

Las EDARs, con el objetivo de garantizar la correcta desinfección del efluente, emplean de forma general la desinfección mediante lámparas ultravioleta (U.V.) u ozono (O₃). La desinfección mediante ultravioleta es la más efectiva, menos peligrosa y más económica existente actualmente en los procesos de depuración convencionales. Para controlar su correcto funcionamiento actualmente, se emplean muestreos manuales.

Con el presente estudio se pretende conocer si se observa diferencia destacable en la toma de muestra mediante forma manual y de forma automática mediante muestreador automático (T.M.) refrigerado. Así como conocer los cumplimientos de la EDAR objeto de estudio en materia con la legislación vigente.

1.-Introducción y objetivos

El agua es el recurso más importante que posee la humanidad debido a que es indispensable para el desarrollo de la vida y conservación del medio ambiente. En los últimos años la disponibilidad de agua se ha visto afectada como consecuencia del cambio climático y el aumento del estrés hídrico, principalmente en el área mediterránea de España.

Es por ello, que es de vital importancia cumplir con lo establecido en los parámetros de calidad para la reutilización del agua requeridos en los preceptos del RD 1620/2007 en vigor actualmente y el Reglamento (UE) 2020/741 que es de aplicabilidad a partir de junio de 2023.

Para ello, se lleva a cabo el estudio Influencia del tratamiento terciario y desinfección por U.V. en E. Coli y Colífagos en la EDAR Puerto Lumbreras. Comparación entre muestreos manuales y toma-muestras refrigerado.

Los objetivos del presente estudio han sido:

• Estudiar la diferencia entre la toma de muestras de forma manual con la toma de muestras mediante muestreador automático (T.M.) refrigerado.
• Estudiar la influencia y eficacia del tratamiento terciario y la desinfección por U.V. en eliminación de E. Coli y Colífagos somáticos en la EDAR Puerto Lumbreras.
• Estudio de la variación horaria en la eliminación de E. Coli y Colífagos somáticos.
• Estudiar la posible reactivación microbiana tras un periodo de incubación de 48 horas tras desinfección por U.V.
• Estudiar los rendimientos de eliminación en base al Reglamento (UE) 2020/741 del Parlamento Europeo y del Consejo de 25 de mayo de 2020 relativo a los requisitos mínimos para la reutilización del agua en la EDAR Puerto Lumbreras.

^{2.- Antecedentes}

2.1- Legislación Vigente

En la actualidad, el RD 1620/2007 marca los valores de los parámetros físico-químicos y microbiológicos para la reutilización del agua depurada para diferentes usos. El uso más extendido en la Región de Murcia es agrícola por sus condiciones hídricas.

Las exigencias de calidad microbiológicas actuales requieren un valor máximo de 100 UFC/100 mL de Escherichia Coli para su reutilización para riego agrícola.

El nuevo Reglamento (UE) 2020/741 exige un valor de E. Coli igual o inferior 10 UFC/100 mL para su categorización como clase de calidad de agua regenerada A. También establece unas reducciones logarítmicas de eliminación en diversos indicadores para su validación en dicha categoría.

Es de importancia, por lo mencionado en el párrafo anterior, conocer los valores de colífagos somáticos, en los diferentes procesos de la EDAR ya que es un buen indicador de la calidad virológica del agua tratada, es por ello que este indicador se ha ido implementando en las nuevas guías de la OMS para aguas potables y reutilizadas, así como en el Reglamento (UE) 2020/741.

2.2- Metodología de la muestra

Dichas muestras para análisis microbiológico, tradicionalmente, son tomadas de forma manual. Por tanto, es interesante conocer si existe diferencia destacable en los valores de los resultados analíticos tras la toma de muestra de forma manual y posterior guardado en frigorífico para su posterior análisis, o mediante T.M. refrigerado. Se ha querido evaluar si hay diferencias debidas a que las tomas de muestras de forma manual se vean afectadas de posibles errores humanos en la contaminación de muestra o si el hecho de que las muestras se mantengan en el equipo de muestreo refrigerado durante 24h tiene incidencia sobre los valores obtenidos.

2.3- Posibilidad de reactivación microbiana tras desinfección

En los últimos años, ha suscitado interés la posibilidad de producirse una reactivación microbiana, que aumente los indicadores víricos en el efluente ya desinfectado, tras pasar un tiempo de residencia de larga duración en una balsa de agua tratada previa a uso agrícola. Por tanto, es primordial conocer si se produce esta reactivación, y que evolución adquieren los diferentes indicadores.

3.- Materiales y métodos

3.1- Materiales: características de la EDAR Puerto Lumbreras

La EDAR Puerto Lumbreras posee un caudal de diseño de 5.000 m³/día con un caudal actual de entrada medio de 1.500 m³/día. Está compuesta por:

1. Pretratamiento compuesto por desbaste y desarenado-desengrasado.
2. Tratamiento biológico compuesto por dos reactores biológicos de fangos activos de aireación prolongada dispuestos en forma de carrusel con salida a dos decantadores secundarios.
3. Tratamiento terciario compuesto por 4 filtros de arena.
4. Desinfección: dos canales abiertos de lámparas U.V. compuestos cada uno por 24 lámparas.
5. Línea de fangos compuesta por espesador y deshidratación mediante centrífugas.

Figura-1: EDAR de Puerto Lumbreras

3.2-Métodos

El desarrollo del estudio se llevó a cabo durante un periodo de cuatro semanas.

Los puntos de muestreo fueron:

• Agua bruta tras el desbaste (Figura-2).
• Salida de la decantación secundaria (Figura-3).
• Salida tras filtración y desinfección por U.V. (Figura-4).

Figura-2: TM refrigerado junto a los canales de desbaste

Figura-3: Muestreo tras la decantación secundaria

Figura-4: Muestreo tras terciario

Durante cada semana se tomaron muestras en el lapso de 8:30 a 19:30 horas mediante T.M. refrigerado y de forma manual a la entrada de la EDAR, a la salida de la decantación secundaria, previo a tratamiento terciario y desinfección, y finalmente del efluente del proceso.

Las muestras manuales se cogieron en el mismo instante que el T.M. refrigerado toma la muestra del punto estudiado. Dichas muestras manuales se mantuvieron refrigeradas en el laboratorio de la propia EDAR a una temperatura de 4,9 °C.

Las muestras integradas automáticas se llevaron a cabo mediante el uso de T.M. refrigerado de la marca Avalanche modelo 207M00336 que mantuvieron las muestras a una temperatura entre 4-9 °C.

Aparte se estudió la posible reactivación microbiana tras desinfección con la muestra integrada a salida de desinfección por U.V. mantenida a una temperatura media de 22 °C durante 48 horas.

En cada muestra se analizaron los siguientes parámetros microbiológicos con su correspondiente metodología:

• Escherichia coli mediante método PI-LTL-6.059 (FM 0,45 µm TBX 44ºC 18-24h. recuento) (UFC/100 Ml)
• Colífagos somáticos mediante método UNE-EN ISO 10705-2:2022 (UFP/100 Ml)

4.- Resultados y conclusión

De acuerdo a los resultados obtenidos en los diferentes muestreos manuales o mediante T.M. refrigerado, se han representado en las tablas 2.1 y 2.2 las medias de los valores medios horarios obtenidos de E. Coli y Colífagos somáticos. Así como también se han reflejado las unidades logarítmicas de eliminación en cada uno de los parámetros microbiológicos estudiados por cada uno de los métodos de toma de muestra analizados.

Al comparar las dos formas de muestreo analizadas, se observa que los valores de E. Coli y Colífagos somáticos son ligeramente superiores en el uso de T.M. refrigerado que en el muestreo manual a salida del U.V.

Sí se puede apreciar una diferencia más destacable en el muestreo en el efluente del tratamiento secundario, previo a tratamiento terciario y desinfección.

En base a la legislación vigente, a tenor de los datos obtenidos, se observa el cumplimiento en el RD 1620/2007 en vigor actualmente y el Reglamento (UE) 2020/741 que es de aplicabilidad a partir de junio de 2023, en base a los valores de E. Coli, obteniendo siempre un valor inferior de 10 UFC/100 mL en todos los tramos horarios analizados.

Respecto al control de validación de las aguas regeneradas para el riego agrícola para clase de calidad A, se observa el cumplimiento con una reducción de más de 5 unidades logarítmicas, siendo así en todos los tramos horarios, ya sea mediante T.M. refrigerado o muestreo manual, una media superior a 6 unidades de eliminación.

En cuanto a la eliminación de Colífagos somáticos, se observa una media de entre 5,8 y 6,1 unidades logarítmicas de eliminación, entre muestreo mediante T.M. refrigerado y manual, muy próximo a las 6 unidades de eliminación que se requieren para los controles de validación. Respecto al cálculo de las unidades de eliminación logarítmicas, se entiende que esta variación depende en gran parte del tramo horario en el que se tome la muestra, pues la carga biológica del influente de la EDAR presenta variabilidad en horas punta del día respecto al resto como era de esperar, ya que son muestreos puntuales.

En las gráficas de la Figura 5 se ha representado la evolución de las medias en los diferentes tramos horarios, donde queda reflejado los máximos de carga biológica a la entrada en las horas punta del día a las 14:00 y a las 20:00 horas.

Figura 5. Evolución horaria de los valores medios obtenidos.

En el análisis de la posible reactivación microbiana tras 48 horas de incubación a 22ºC de muestra del efluente ya desinfectado se observa que en todas las semanas de estudio se ha producido una reactivación microbiana tanto en E. Coli y en Colífagos somáticos, donde se observa en ocasiones hasta una triplicación en unidades formadoras. Este ensayo no se considera aún relevante debido a la variabilidad observada, ya que han sido solo cuatros muestreos donde se ha estudiado este fenómeno y con la muestra integrada del T.M. refrigerado, en la que a su vez en todas las muestras integradas había al menos presencia de dos unidades formadoras, de cada uno de los dos indicadores.

Se hace mención como propuesta una ampliación de este estudio, ya que el agua regenerada previo a su uso en agricultura, en numerosas ocasiones, es almacenada en balsas de riego afectadas por diferentes factores ambientales e hidráulicos, como largos tiempos de residencia, es por ello la necesidad de profundizar en este ámbito de la reactivación microbiana.

5.- Conclusiones

Las conclusiones del presente estudio han sido:

• El uso de T.M. refrigerado y el muestreo manual presentan, a tenor de los resultados obtenidos, solo diferencia entre en las muestras del efluente del tratamiento secundario y al agua bruta.
• Respecto al efluente filtrado y desinfectado por U.V. la diferencia es escasa y prácticamente despreciable, muy cercana al límite de detección de los métodos.
• En base al Reglamento (UE) 2020/741 relativo a los requisitos para la reutilización del agua se obtienen valores inferiores a 10 UFC/100 mL de E. Coli, cumpliendo a su vez con las reducciones de unidades logarítmicas para la validación como clase A, en E. Coli y prácticamente en Colífagos somáticos. Para eliminar todo riesgo en el cumplimiento de los requerimientos se propone usar hipoclorito sódico en apoyo u instalación de ozono, siendo ésta la opción más válida ya que evita la producción de trihalometanos.
• Se observa la evolución de la carga microbiológica como se esperaba, más alta en las horas puntuales del día.
• Se observa reactivación microbiana tanto en E. Coli como en Colífagos somáticos tras 48 horas de incubación a 22ºC en las cuatro semanas de estudio, llegando a observarse un aumento hasta en diez unidades formadoras. El muestreo realizado se considera muy breve, por lo que se propone realizar una ampliación en profundidad el estudio de este fenómeno.