Tractament i alteracions de l'aigua dolça

Tractaments de l'aigua dolça

Abans del consum - Potabilització

Tractament dirigit a eliminar o reduir elements perjudicials per a la salut humana de l'aigua de consum (microorganismes patògens, substàncies tòxiques, excés de sals, sabor, olor, color, terbolesa...).

Després del consum - Depuració

Tractament dirigit a reduir o eliminar substàncies contaminants de l'aigua derivades del seu ús urbà i domèstic, per poder ser retornada al medi amb la màxima qualitat possible.

Depuració d'aigües residuals

Es porta a terme en una estació depuradora d'aigües residuals (EDAR). Les EDAR depuren l'aigua mitjançant un seguit de processos físics, químics i biològics, combinats o aïllats.

En el procés es poden diferenciar 3 línies:

1. Línia d'aigua: camí que recorre l'aigua residual.
2. Línia de fangs o llots: resultat de la concentració de la matèria sòlida de l'aigua. Segueixen un tractament diferenciat.
3. Línia de gasos: producte resultat de la digestió dels llots (CH₄).

Processos de la depuració - línia d'aigües

Pretractament: desbast, desorrador i desgreixador

Desbast: les aigües residuals dels usos urbans i industrials poden portar sòlids de mida gran com fustes, teixits, plàstics, pedres i altres residus. Aquests són separats en aquesta fase a través de reixes de desbast on queden retinguts en funció de la llum de pas o tamany de les reixes.

Desorrador: les xarxes de clavegueram que recullen les aigües urbanes i industrials, sovint recullen les aigües pluvials. Aquestes poden transportar sorres que es separen de l'aigua en aquesta fase a través del desorrador.

Desgreixador: un altre dels elements que transporta l'aigua residual són greixos i olis, i cal retirar-los del procés de depuració. Aquesta acció es realitza als equips de flotació on, per diferència de densitat, floten i queden a la superfície d'on són retirats amb unes rasquetes.

El desbast, l'eliminació de sorres i greixos són necessaris per no danyar els equips dels tractaments posteriors.

Decantació primària - tractament primari

Consisteix en la separació de sòlids en suspensió i material flotant no eliminat en la fase anterior fent reposar l'aigua perquè sedimentin les partícules i poder ser eliminades. S'utilitzen processos de floculació per facilitar la sedimentació.

Digestió aeròbia (reactor biològic)

És l'equip on es digereix la matèria orgànica present en les aigües residuals per mitjà de l'activitat biològica dels microorganismes que hi ha a l'aigua. Aquesta activitat s'optimitza amb la incorporació d'aire o d'oxigen. En aquest procés també s'assoleix la reducció de nutrients com el nitrogen i el fòsfor presents en l'aigua residual.

Decantació secundària

En aquest recinte és on es realitza la separació de l'aigua depurada dels fangs biològics. Una part d'aquests fangs es redirigeix cap al reactor biològic i una altra es condueix cap a l'espessidor de fangs. Les aigües depurades són abocades al medi receptor o bé prossegueixen el seu tractament en equips de depuració anomenats terciaris. En aquest punt, l'aigua ja pot alliberar-se al medi.

Tractament terciari

Procés opcional que consisteix en eliminar nitrats, metalls pesats o la higienització: l'eliminació de virus i gèrmens de l'aigua (cloració, raigs UV...).

Els llots - línia de fangs

Els fangs resultat de la depuració també estan sotmesos a tractament:

Espessiment

És el primer element de la línia de fangs. En aquesta fase, els fangs o la matèria decantada es concentra, barreja i homogeneïtza per tal de reduir-ne el volum i poder tractar-los posteriorment amb més eficàcia.

Estabilització (digestió)

El digestor és un element que no està present en tots els casos dins la línia de fangs d'una EDAR. La seva funció és obtenir un fang apte, principalment per a l'agricultura, mitjançant una digestió anaeròbica. D'aquest procés s'obté biogàs metà (CH₄) que s'utilitza per produir energia.

Deshidratació

Es deixen assecar els fangs, es filtren i es centrifuguen fins eliminar l'aigua.

Els destins dels llots poden ser:

• Eliminats en abocadors.
• Incinerats.
• Utilitzats com a adob en cultius.
• Compostatge.

El biogàs - línia de gasos

El metà, producte de la digestió anaeròbia dels fangs, es reutilitza per produir energia en la pròpia EDAR, si no es crema.

Resultat de la depuració

L'aigua resultant no és potable, ja que no s'eliminen tots els patògens presents i, per tant, no és apta per a consum humà.

La depuració millora la qualitat de l'aigua:

• Augmenta l'oxigen dissolt, ja que s'ha degradat la matèria orgànica.
• La terbolesa o la quantitat de sòlids en suspensió hauran disminuït.
• L'eliminació de la matèria orgànica disminueix la DBO₅ i la DQO.

Potabilització de l'aigua de consum

La potabilització es duu a terme en Estacions de Tractament d'Aigua Potable (ETAP), i té com a finalitat eliminar substàncies químiques, microorganismes patògens, eliminar olors, sabor i terbolesa per fer-la apte per al consum humà.

Processos

Tractament global

• Processos físics: decantació, filtratge i tamisatge per separar partícules.
• Processos químics: coagulació i floculació per agregar les partícules i eliminar-les per precipitació i decantació.

Tractament especial: desinfecció

• Cloració: el clor té gran poder oxidant i desinfectant, és barat i fàcil de controlar, però aporta sabor desagradable.
• Ozó i radiació: procediment altament eficaç però molt car.
• Neutralització de l'acidesa de l'aigua mitjançant l'addició de reactius com la calç.
• Ablaniment o estovament per reduir la seva duresa (eliminació de sals de calci i magnesi).

Alteració de la hidrosfera

Contaminació de l'aigua

Tipus

1. Difusa: origen poc definit i afecta zones àmplies (agricultura).
2. Puntual: produïda per un focus determinat i afecta una zona en concret (abocaments a rius, nuclis urbans, mines, etc.).
3. Natural: pròpia dels processos naturals del medi.
4. Antròpica: produïda per l'acció humana.

Fonts de contaminació

1. Industrial: metalls pesants, olis, greixos, pH, temperatura...
2. Agrícola: fitosanitaris, fertilitzants i adobs.
3. Ramader: restes orgàniques.
4. Urbà: aigües domèstiques, negres i de reg i neteja.
5. Miner: metalls pesants.

Agents contaminants

1. Físics: temperatura, radioactivitat, partícules en suspensió.
2. Químics:
   1. Inorgànics: metalls pesants, sals, nitrogenats, sulfats, pH, etc.
   2. Orgànics: pesticides, greixos i olis, compostos orgànics.
3. Biològics: matèria orgànica, microorganismes patògens i paràsits.

Efectes de la contaminació sobre aigües superficials

Eutrofització

Conjunt de processos ocasionats per un excés de proliferació de fitoplàncton en aigües estancades (llacs i embassaments), a causa d'un excés de nutrients.

• Proliferació de fitoplàncton.
• Degradació aeròbia.
• Degradació anaeròbia.

Conseqüències

• Canvis en el color, olor i sabor de l'aigua.
• Canvis en l'equilibri biològic. Proliferació d'espècies oportunistes. Mort de peixos que necessiten aigües molt oxigenades.
• Obstrucció de conduccions per la proliferació d'algues.
• En zones costaneres pot produir marees vermelles (proliferació d'algues, principalment de color roig, les quals alliberen toxines). Efectes negatius sobre la pesca (sobretot els mol·luscs) i el turisme.

Causes

1. Excés fertilitzants i adobs agrícoles.
2. Aigües urbanes: detergents amb fosfats.
3. Abocaments industrials.
4. Residus ramaders: purins, gallinàcia...

Solucions

1. Evitar l'acumulació de nitrogen i fòsfor.
2. Evitar l'ús de detergents amb fosfats.
3. Depuració de les aigües residuals.
4. Tractament dels purins en granja.
5. Restriccions dels adobs utilitzats en agricultura.
6. Afavorir la renovació de l'aigua.

Eutrofització en el medi marí: Pot ocórrer en estuaris costaners, en mars tancats o en zones de costa urbanitzades (mar Bàltic, mar Negre o mar Mediterrani).

Metahemoglobinèmia

• Els nitrits presents a la sang transformen l'hemoglobina en metahemoglobina.
• La metahemoglobinèmia és un increment de metahemoglobina a la sang (incapaç d'alliberar l'oxigen), i provoca limitacions del seu transport als teixits.
• La primera manifestació clínica és la cianosi, amb una tonalitat blavosa de la pell.
• En nadons, el seu metabolisme converteix els nitrats en nitrits molt fàcilment, i per tant, produeixen més fàcilment metahemoglobina.
• Síndrome del nadó blau.

Efectes sobre aigües subterrànies

Sobreeexplotació

L'extracció és superior a la capacitat de recàrrega.

Impactes

1. Descens del nivell freàtic i pèrdua del cabal dels rius.
2. Pèrdua d'aigua en fonts i aiguamolls.
3. Esfondraments i subsidències.
4. Intrusió salina.

Causes

1. Elevada demanda d'aigua per a ús domèstic (zones turístiques), agrícola (zones àrides) i industrial.

Intrusió salina i salinització

Es produeix per la sobreexplotació en aqüífers costaners.

Problemes

1. Pèrdua de qualitat de l'aigua.
2. L'augment de sals inutilitza l'aqüífer per a l'agricultura i ús domèstic.
3. Corrosió del material de canalització.
4. Si s'utilitza per a reg, produeix salinització de sols.

Solucions

1. Recàrrega en èpoques d'abundància.
2. Evitar la sobreexplotació:
   • Ús de fonts alternatives.
   • Millora de la gestió de l'aigua.

Contaminació

1. Puntual: focus localitzat (fàbriques, plantes de tractament d'aigües, mines, pous de petroli, etc.).
2. Difusa: afectació a una superfície àmplia (pluja àcida, fertilitzants en agricultura, lixiviats d'abocaments urbans i industrials, fuites d'aigües residuals).
3. Per microorganismes.
4. Contaminants fisicoquímics provinents de l'agricultura, ramaderia, residus urbans, mineria o la indústria.
5. Per intrusió salina.

Aqüífers abandonats

Els aqüífers abandonats es recarreguen amb el temps i augmenta el nivell freàtic, i en zones urbanitzades es produeixen infiltracions i inundacions. Exemple: Barcelona.

Aigües superficials: fàcils de contaminar, fàcils de protegir, contaminació visible i detectable fàcilment, autodepuració ràpida i depuració artificial fàcil.

Aigües subterrànies: difícils de contaminar, difícils de protegir, contaminació no visible i difícil de detectar, autodepuració lenta i depuració artificial difícil.

Efectes de la contaminació sobre mars i oceans

Fonts de contaminació

1. Rius contaminants.
2. Aigües residuals urbanes directes.
3. Pressió turística.
4. Marees negres.

Pressió sobre el litoral

• Urbanisme descontrolat: sobreexplotació d'aqüífers.
• Construcció de ports i infraestructures que alteren la dinàmica litoral de les platges.

Marees negres

• Produïdes per vessaments de petroli.
• Efectes:
  1. Sobre els ecosistemes i les cadenes tròfiques.
  2. Mort d'aus marines i peixos per intoxicació.

Dessaladores

La pressió urbanística a la costa augmenta la demanda d'aigua potable. Una manera d'obtenir-la és mitjançant plantes dessaladores. Aquestes extreuen la sal de l'aigua del mar per tornar-la apte per al consum humà.

Salmorra: la salmorra és aigua de mar amb més concentració de sals. Quan la salmorra amb aquesta concentració més alta de sals és tornada al mar, es dóna l'osmosi natural.

Efectes negatius de les dessaladores

1. Alliberació de la salmorra al fons marí: augmenta la salinitat.
2. Alteració de l'ecosistema marí: regressió de la posidònia oceànica, mort d'animals i algues...
3. Ús de productes per desinfectar l'aigua que no s'eliminen per complet.
4. Elevat consum energètic: elevat cost i preu de consum.
5. Poca vida útil.
6. Ús limitat per a agricultura.
7. Construcció d'infraestructures.
8. Transport de l'aigua.

Efectes sobre la dinàmica de la hidrosfera

Embassaments

Canalització de les aigües

Suposa la cimentació de la llera del riu i sovint la desviació del seu curs natural.

Dics de contenció

Un dic és un mur paral·lel al curs del riu o a la vora del mar, amb la finalitat d'evitar inundacions. Ha d'aguantar la pressió de l'aigua; si no, pot esquerdar-se i provocar grans inundacions.

Transvasaments

Suposa la canalització d'aigua des d'una conca excedentària d'un riu fins a una altra deficitària.

Efectes negatius

1. Altera el cabal d'ambdós rius.
2. Disminució d'aportació de sediments a la desembocadura del riu donant.
3. Disminució de la recàrrega de l'aqüífer de la conca donant.
4. Alteració d'ambdós ecosistemes.
5. Desplaçament d'espècies al·lòctones i invasores: alteració de la biodiversitat.

Gestió de l'aigua

Mesures de caràcter general

1. Reducció del consum agrícola.
2. Reducció del consum a la indústria.
3. Reducció del consum humà.

Mesures de caràcter tècnic

1. Embassaments.
2. Transvasaments.
3. Dessalinització de l'aigua del mar.
4. Control d'explotació d'aqüífers.
5. Depuradores i potabilitzadores.
6. Modificació del curs del riu i canalitzacions.

Solucions de caràcter polític i administratiu

1. Promulgar lleis per regular el consum i la gestió de l'aigua.
2. Elaboració de plans hidrològics:
   • A l'Estat espanyol hi ha el PHN.
   • A Catalunya ho gestiona l'ACA.

Riscos de la hidrosfera

• Litoral: onatge, inundacions costaneres, erosió del litoral...
• Fluvials i torrencials: inundacions, sequeres, riuades.
• Glacials: allaus, lliscaments o desgel.

Les inundacions

• Grans precipitacions torrencials.
• Fusió de neus.
• Ruptura de preses o dics.
• Altres: desforestació, incendis, urbanitzacions, impermeabilització de la llera del riu per canalitzacions...

Mesures per evitar inundacions

1. Estructurals:
   • Embassaments.
   • Canalització de cursos fluvials.
   • Clavegueram i construcció de ponts.
   • Dics i barreres de contenció.
2. No estructurals:
   • Planificació territorial i dels usos del sòl.
   • Elaboració de mapes de riscos.
   • Sistemes d'alerta i plans d'evacuació.

La sequera

• Sequera vs. aridesa.
• Sequera ⇒ dèficit hídric durant un període extens de temps, resultat de la disminució de pluges, amb la consegüent disminució de les reserves (superficials i subterrànies). Es veu potenciat per una alta demanda d'aigua.

Impactes de la sequera

• Disminució d'aigua potable.
• Alteració dels ecosistemes.
• Augment de la contaminació.
• Pèrdua de cultius i afectació a la ramaderia.
• Impactes econòmics.

Gestió de la sequera

1. Mesures estructurals: embassaments, transvasaments, dessalinització, depuració d'aigua i potabilització, millora de l'eficiència en la canalització d'aigües...
2. Mesures no estructurals: planificació del territori, millora de les tècniques i mètodes de cultiu i ramaderia, repoblació forestal, mapes de risc...

Onatge i corrents marins

• L'onatge i els corrents litorals són fenòmens naturals que tenen una afectació natural sobre el litoral.
• Quan es produeixen temporals i aquests fenòmens són intensos, provoquen erosió i inundacions a la costa.
• A Catalunya, els principals riscos són l'erosió del litoral i les inundacions costaneres, incrementats per l'acció humana (urbanització desmesurada, construcció de ports comercials i esportius, destrucció de zones dunars, etc.).

Esllavissades i erosió de vessants

• La denudació del terreny, la construcció de carreteres i vies de comunicació, l'abandonament de cultius o la desforestació augmenten el risc d'erosió i esllavissades per erosió hídrica.