Aigua regenerada i Filtració

QUÈ ÉS L’AIGUA REGENERADA?

És una aigua residual procedent d’una activitat (depuradora o reg o cícle de neteja, o hidroponia o crua), que rep un tractament addicional i podrà ser utilitzada o reincorporada novament al cícle per a regs agrícoles (inclús en agricultura biològica), o usos industrials o privats, així com per al reg de camps d’esports.

La UE permet utilitzar aigua residual urbana tractada per a l’agricultura.

En efecte a partir de l’any 2020, l’Unió Europea ja permet l’ús d’aigües residuals urbanes per a fins agrícoles, una iniciativa que s’emmarca en les noves mesures d’adaptació davant el risc d’escassetat d’aigua. La Reutilització d’aigües residuals per a usos agrícoles “millorarà la disponibilitat d’aigua i en fomentarà l’ús eficient”, en línia amb els plantejaments de l’economia circular. ”I assegurar que hi hagi prou aigua disponible per al reg dels camps, en particular durant les onades de calor i les sequeres greus, pot ajudar a prevenir l’escassetat de cultius i l’escassetat d’aliments”.

Durant el tractament per condicionar l’aigua residual d’origen urbà a ser aprofitable per al reg, es pot utilitzar un biodigestor tubular i obtenir com a subproducte metà. Aquest metà podrà ser introduit en forma d’autoconsum en el procès energètic de la depuradora.

Si necessiteu aigua per regar i teniu una depuradora EDAR aprop, pot ser interessant sol·licitar la concessió, i en el procés de depuració obtenir-ne metà. Demaneu-me com ús puc ajudar.

BENEFICIS DE L’AIGUA REGENERADA

Tot el volum que s’obté d’Aigua Regenerada, no prové del circuit normal d’aigua de reg o de xarxa. Per tant, s’aconsegueix una menor pressió ambiental en obtenir una nova disponibilitat. Fent un símil amb la fotovoltaica d’autoconsum, seria l’energia autoproduida (amb les teves plaques FV) i no comprada a la companyia.

La regeneració permet doncs això, tenir la teva pròpia aigua sense dependre de factors aliens (o reduint-los). A part es pot regenerar moltes vegades seguides (això si, es va perdent un volum).

Si no es disposa de prou aigua de reg, o la pluviometria és escassa, o la comunitat de regants imposa moltes restriccions, l’AIGUA REGENERADA aporta estabilitat al cicle del cultiu.

DESINFECCIÓ BACTERIANA I VÍRICA

Hi ha tres opcions habituals:

Escalfament -Desinfecció tèrmica
Llum ultraviolada (UV)
Cloració

També cal tenir present els nematodes (helmints), que són més resistents que els bacteris i virus.

Desinfecció tèrmica

Els microorganismes tenen temperatures de inactivació bastant conegudes:

Bacteris comuns: 60 °C durant 30 min els elimina.
Virus: també es destrueixen >60 °C.
Ous d’helmints/nemàtodes: són més resistents i requereixen temperatures >70–80 °C durant uns minuts.

Segons la OMS, per assegurar la inactivació completa d’helmints i microorganismes fecals:
≥ 70 °C durant almenys 1 minut
o
≥ 80 °C durant uns segons

Per tant: cal escalfar a ≥ 75 °C i mantenir l’aigua almenys 1 minut de temps de residència, hi ha garantida la desinfecció efectiva fins i tot contra helmints.

Desinfecció UV

Els sistemes UV són molt utilitzats per a aigua reutilitzada perquè:

No afegeixen residus químics
Destrueixen bacteris, virus i fins a cert punt helmints.

Però: els ous d’helmints són molt resistents a UV. Els UV són suficients per a reg d’ornamentals o gespa però no recomanats si hi ha risc d’helmints o si el cultiu és alimentari.

Per això, si teniu helmints i necessiteu seguretat sanitària, l’escalfament és més fiable que UV.

En elaborats frescos de IV gamma (mesclum), s’està parlant d’una aplicació alimentària d’alt risc sanitari: la desinfecció ha de ser absoluta, i és obligat complir la normativa sanitària per aigua de rentat i reg de IV gamma.

Això reforça que cal eliminar completament bacteris, virus i també helmints (nemàtodes), perquè pot contaminar directament el producte.

EXEMPLE CÀLCUL AMB DESINFECCIÓ TÈRMICA

Càlcul energia per escalfar aigua a 80 °C

Dades:

cabal: 30 L/h = 0,03 m³/h = 0,03·1000 = 30 kg/h
cabal en segons: 30/3600 = 0,00833 kg/s
temperatura d’entrada: suposem 20 °C
temperatura final: 80 °C
augment: ∆T = 60 K
calor específica de l’aigua: c = 4,18 kJ/kg·K

Potència tèrmica instantània necessària:

$\dot{Q} = \dot{m} \cdot c \cdot \Delta T$
$\dot{Q} = 0, 00833 k g / s \cdot 4, 18 k J / k g K \cdot 60 K \approx 2,0 9 k W$
$Per tant, CAL$ uns 2,1 kW tèrmics continus per escalfar 30 L/h de 20 °C a 80 °C en continu.

L’aigua ha d’estar a 80 °C durant 2 minuts

Això implica un volum de aigua calenta en espera:

En 2 minuts circulen:

$300~L/h \cdot \frac{2}{60} = 10~L$

S’ha de garantir que aquest litre es mantinguin a 80 °C durant 2 minuts (temps de residència).

Una solució és dimensionar una petita cambra de retenció de mínim 10–15 litres a 80 °C.

Desinfecció Tèrmica: Exemple low cost

Desinfeccio termica FOT T 3000_portada HIDRIC

Disseny esquemàtic del sistema de tractament d’aigua per IV gamma.

Components del sistema (en ordre del flux):

Reservori d’aigua bruta
Pre-filtre mecànic 50–120 µm
Bomba impulsora
Dipòsit acumulador aïllat de 50 L amb 2 resistències de 2120 W i termòstat (FOT-T 3000)
Cambra de retenció de 20–25 L per garantir 2 min a 80 °C
Filtre de carbó actiu per eliminar clor residual
Sortida a circuit de reg o inici circuit o dipòsit inicial.

Opcions per millorar el sistema

Automatització: amb vàlvules solenoides i Programador per gestionar càrrega, retenció i descàrrega.
Sensors de clor per monitoritzar-ne la presència després del filtre.
Dosificador de desinfectant complementari (com a seguretat).

Una osmosi serveix per la regeneració d’aigua amb carga orgànica (fecals i virus i nematodes)?

Osmosi inversa (OI) és una tecnologia molt potent per depurar aigua… però no és pensada com a únic tractament per aigües amb elevada càrrega fecal o patògens.

Què fa bé l’osmosi inversa?

Redueix pràcticament totes les sals dissoltes (desalinització)
Elimina pràcticament el 99% de metalls pesants, nitrats, pesticides
Filtra fins a nivells de virus i bacteris, ja que la membrana té porus de ~0,0001 µm (molt més petits que els bacteris i la majoria de virus).

Però…

Una membrana OI s’embruta molt ràpid si l’aigua té molta matèria orgànica, sòlids en suspensió, greixos o alt contingut microbiològic.
Per això, en aigües brutes fecals, el flux es redueix ràpidament per fouling biològic i colmatació.
Els nematodes adults són grans i queden retinguts, però les larves o ous molt petits poden colar-se si la membrana es danya.
Els virus es poden retenir per RO, però només si la membrana està en perfecte estat i amb pressió adequada.
Finalment, no garanteix la inactivació biològica: el patogen queda a la banda de rebuig concentrat, però a la banda permeada, si hi ha microfuites, pot colar-se.

Conclusió:

Una osmosi inversa sola no és adequada ni suficient per regenerar aigües residuals fecals carregades.
Sí pot ser útil com a pas final, però cal sempre pretractament biològic i desinfecció abans, per protegir la membrana i garantir seguretat sanitària.

QUIN COST TÉ IMPLEMENTAR UN SISTEMA D’AIGUA REGENERADA

El cost d’obtenir una nova font d’aigua serà proporcional al volum necessari, qualitat d’origen i resultat final que es vol obtenir.

A continuació mostrem un exemple de preus a partir del cas proposat incialment:

1) Enginyeria i projecte

Per un sistema petit com aquest (no subjecte a grans tràmits ni permisos ambientals complexos):

Disseny tècnic i memòria (plànols, càlculs bàsics, instruccions d’ús): 500–1.000 €
Direcció d’obra / supervisió: 200–300 €

Subtotal enginyeria: ~700–1.300 €

2) Components principals (equipament)

Component	Preu aproximat (€)
Pre-filtre mecànic 50–100 µm	80–300
Bomba impulsora 0,5–1 cv	150–300
Dipòsit acumulador 50 L aïllat amb resistències	300–600
Resistències elèctriques (2×2120 W)	incloses o 50–250 cadascuna
Termòstat + controlador digital	50–100
Cambra de retenció 20–25 L aïllada	100–200
Filtre de carbó actiu (cartutx + carcassa o columna petita)	100–200
Vàlvules, manòmetres, seguretats, accessoris	150–300
Tuberies, aïllament, fittings	100–200

3) Muntatge, instal·lació i posada en marxa

Mà d’obra industrial (1 tècnic 2-4 jornades): 400–800 €
Cablejat elèctric i connexió quadre: 200–300 €
Test i posada en marxa: 150–200 €

Subtotal muntatge: ~750–1.300 €

4) Cost total estimat (clau en mà)

Entre 2.500 € i 4.800 €, segons qualitat d’equipament i complexitat del muntatge.

(Això és per un sistema senzill i manual. Si hi afegeixes automatitzacions, sensors addicionals, PLC, etc., es pot anar cap als 5.000–6.000 € fàcilment).

Notes:

No inclou tràmits legals, si són necessaris (per exemple, declaració d’aigua regenerada davant Agència Catalana de l’Aigua, si aplica).
Preus orientatius 2025, poden variar segons el proveïdor i el mercat local.
L’energia consumida també s’ha de comptar en el cost d’explotació (~4 kWh/dia en aquest cas).

EXEMPLE DE REGENERACIÓ D’AIGUA AMB FILTRE BIOLÒGIC

reutilitzacio aigua residual_hidric depuradora_organics_501

Depuradora construïda l’any 2010.

Es va fer circular aigua crua procedent d’una fosa sèptica per una línia de tubs de PVC, on hi havia diferents plantes (inclús plantes d’horta), les quals varen actuar de filtre orgànic. Al final una filtració vítria i una desinfecció UV. L’aigua resultant va servir per regar l’horta amb reg per degoteig.