El agua gris, es definido de manera ligeramente diferente dependiendo del país, generalmente se refiere a las aguas residuales generadas a partir de usos domésticos, esta se descompone en “Agua Gris” y “Agua Negra”. En general, estas pueden contener partículas de alimentos, aceite, grasa, pelo, agentes patógenos, jabones, detergentes, champús, dentífricos, cremas corporales, cosméticos y otros productos químicos, diferentes metales y sustancias peligrosas (9)(12), proveniente de lavadoras, duchas, lavamanos, lavaderos y cocinas, esta última, también se conoce como “agua gris oscura (13) o de alta carga”, ya que tienden a tener altas concentraciones de materia orgánica, nutrientes, aceites y grasas, que fomenta el crecimiento de bacterias (5)(14) y el agua negra es el agua residual proveniente de inodoros, urinarios y/o bidets (6)(7)(15).

La reciente Ley N°21.075 (15) que regula la reutilización de las aguas grises, se define el agua gris como: “Aguas servidas domésticas residuales provenientes de las tinas de baño, duchas, lavaderos, lavatorios y otros, excluyendo las aguas negras”. En ella se mencionan los usos de las aguas tratadas, tales como; urbanas, recreativas, ornamentales, industriales y ambientales, en urbanos se destaca el riego de jardines y recarga de inodoros.

Según la clasificación de Köppen-Geiger, existen muchos países y regiones con clima similar al norte de Chile. Se trata de climas secos, áridos y semiáridos, clasificación BWk (desértico frío normal), BWk’ (desértico muy frío) BSks (Semiárido templado con lluvias invernales) BSk’s (Semiárido muy frío con lluvias invernales) (16). Por ejemplo, el centro oeste de Estados Unidos (Colorado, Texas, Nuevo México y Wyoming), oeste de Namibia, sur de África y Australia, norte de China y Kazajistán, sectores de Jordania y Siria. La zona centro del país, en su mayoría cuenta con clima templado con lluvias de invierno (Csb) (16), países con clima templado, encontramos en el mediterráneo, al norte de Portugal, España, Grecia y Turquía, y el noroeste de Estados unidos (California a Washington).

Si bien las aguas grises tienen una amplia variedad de aplicaciones no potables, cuanto mayor es el tratamiento o la calidad del efluente, más costo tiene el sistema.

Otros usos que se le pueden dar al agua gris recuperada, pueden ser lavado de pavimentos, lavado de automóviles o la extinción de incendios en algunos casos (5). En este aspecto la Ley N°21.075 (15) señala sus prohibiciones de uso.

Debido a sus características físicas, químicas y microbianas, existe la posibilidad de causar problemas ambientales y de salud pública si no se usan o tratan de manera adecuada (5)(6), por lo que se debe tener en cuenta:

Este estudio pretende establecer una metodología para la reutilización de aguas grises en viviendas uni y multifamiliares a nivel país, sobre todo si aún no se cuenta a la fecha con un reglamento o estándar específico de reuso procurando considerar sistemas de bajo costo de implementación, operación, fácil construcción y mantención mínima.

Este artículo se centra en caracterizar este tipo de aguas, analizando investigaciones, tanto nacionales como internacionales, para construir el marco teórico, el estado del arte y establecer la línea base y/o punto de partida para la metodología. De estas se seleccionaron y resumieron las características, calidad, consumos, eficiencias de sistemas, criterios de diseño y técnicas más apropiadas para la reutilización de las aguas grises, contrastarlas y adaptarlas a nuestra realidad, tanto económica (con países miembros de la OCDE), como de zonas climáticas con países con un clima similar a las zonas con escasez.

Se plantea aportar con propuestas de caracterización, calidad, y consumos de agua gris para el territorio de estudio, además de las tecnologías más utilizadas y con mayor eficiencia, para ser utilizadas en riego y recarga de inodoros.

La metodología para la selección de los sistemas de tratamiento en viviendas persigue obtener las características del afluente, la calidad final del agua tratada, su volumen diario y la efectividad de las tecnologías para reducir los contaminantes en exceso y desarrollar una matriz simple y útil para el diseño.

La secuencia metodológica propuesta comprende los siguientes Pasos:

La cantidad de agua gris generada en un hogar varía significativamente dependiendo del nivel de vida, estructura demográfica, edad, sexo, del número de personas por vivienda, de la abundancia de agua, de los productos utilizados, clima, etc. Por lo tanto, sus características son muy variables (9). Su temperatura, oscila entre 18-30 °C, debido a que el 100% del agua caliente se puede acumular, y el pH es ligeramente alcalino por el agua de lavadoras (13).

Para obtener valores típicos de contaminantes en aguas grises de alta carga y establecer un techo, y además obtener rendimiento de una trampa de grasa, se procedió a tomar muestras de un estanque separador de aceites y grasas (CSAG) existente en la Facultad de Ciencias de la Construcción y Ordenamiento Territorial de la Universidad Tecnológica Metropolitana (UTEM), la cual recibe las descargas del casino de comidas, que contempla 3 lavamanos y 5 lavaplatos, las muestras se tomaron en los compartimentos de entrada y salida de este estanque, los resultados se aprecian en tabla N° 1.

El Cl^- no es adsorbido por el suelo, es captado por plantas y se acumula en hojas (hojas quemadas) si su concentración es alta, tampoco debe sobrepasar los 3 me/l (13)(26).

A diferencia de los anteriores, el boro es esencial para el crecimiento de las plantas, pero, si está presente en cantidades significativamente mayores, se transforma en tóxico, no debe ser mayor a 0.7 mg/l (26). La regulación australiana, en lugar de regular las concentraciones, recomienda detergentes sin boro (5).

La inactivación de patógenos es mucho más rápida en climas cálidos y/o soleados, que en condiciones de clima frío, nublado o lluvioso (17), Chile presenta gran ventaja en este aspecto, sobre todo para la utilización de humedales (17).

Se presentan en las tablas N°3 y 4, un resumen y propuesta de parámetros de calidad, para uso en inodoros y en riego de jardines respectivamente. Se presentan todos los países para visualizar de manera global los estándares internacionales, por la importancia que tienen estos parámetros, no importando la diferencia social o climática cuando está en riesgo la salud y el medio ambiente. La selección responde a los valores más restrictivos.

El volumen diario de agua gris, varía de 90 a 120 litros por persona, rango que representa entre 50 a 70% del agua eliminada de un hogar (2)(5)(7)(14)(27) y 70 a 90% del volumen de agua potable (2)(28)(29). Lo anterior se resume en la tabla N°5.

El consumo de agua potable en Chile, está representado por los metros cúbicos de agua potable que se facturan a los clientes de cada empresa sanitaria, según tabla N°6. En ella, llama la atención los datos de las empresas destacadas en gris, las cuales prestan servicios a las comunas con más altos ingresos del país, con un promedio diario por habitante de 349 litros, casi triplicando el consumo de las comunas con estrés hídrico extremo (EHE) que no sobrepasan los 127 litros por habitante y día.

Un estudio realizado en América del Norte, por la Water Re-search Foundation, Residential Uses of Water en adelante REU1999, analizo los datos de uso del agua de 14 ciudades de Estados Unidos, a partir de esta encuesta, se estimó que el con-sumo promedio de agua per cápita es de 330 litros al día (5). El mismo estudio actualizado al 2016, REU2016 (28) evidenció un uso de 222 litros por habitante al día, reducción debida a la efi-ciencia en los flujos en inodoros, lavadoras de ropa y griferías.

La tabla Nº7, recopila los valores de varios estudios a nivel global, donde se indica la cantidad de agua gris y aguas servidas utilizada al día según el artefacto, cuyos promedios, se encuentran en la tabla N°8, en ella puede apreciar una leve variación de solo un 4% en los promedios de agua gris, estos resultados también pueden ser representados por recinto, como se aprecia en la figura N°1. Ambos parámetros son útiles para el diseño, ya sea si se conoce o no la cantidad de artefactos.

Las aguas servidas corresponden al 90% del consumo diario de agua potable o factor de recuperación (FR) de 0,9 (29) (30) (el resto se consume o se pierde), resultando en 335 litros de agua potable para una vivienda promedio con 3 habitantes. Contrastando con las empresas ubicadas al norte del país, con EHE según tabla Nº6, cuyo consumo promedio es de 127 litros/hab-día y multiplicando por FR y descontando el agua aportante del inodoro de 24 l/día (21% del total, según figura Nº 1), el valor queda en 270 litros/hogar-día, de agua gris efectiva.

Para las viviendas con menor poder adquisitivo y con bajo consumo, se propone eliminar el lavavajilla y la maquina lavadora, ya que no son artefactos esenciales para un hogar de estas características, obteniendo 174 l/día de agua gris y 225 l/día de aguas servidas, el inodoro representa ahora al 23%.

Replicando el criterio con las 3 empresas de las comunas más acomodadas en tabla N°6, consideradas de muy alto consumo, debido a que, en estos hogares, las áreas verdes tienen mayor superficie, por lo cual, mayor agua destinada a riego, se considera una recuperación de aguas servidas de solo el 80%.

En la figura N°2 y tabla N°9, se agregó a los resultados obtenidos por la investigación, valores intermedios de consumo, para poder obtener la mejor correlación entre tendencias, de esta forma se disminuyó la brecha entre los consumos de hogares promedio y muy alto. Los resultados, están dentro del rango evidenciado en la literatura en diferentes países (4)(7).

Para encontrar otra variable que permita poder obtener caudales de diseño de aguas grises, se evalúan algunas normas de ACS de uso internacional, ya que estos flujos de agua, formar parte de los volúmenes de agua gris en un 100%.

La Guía Técnica de ACS Central (33), menciona los documentos básicos de higiene y salubridad de suministro de agua (DB HS4), que indica los consumos para un hogar de ingresos medios de 3 personas, el ACS corresponde a 90 l/día en una vivienda unifamiliar. Luego se utiliza el código ASPE (34) (American Society of Plumbing Engineers), sus valores se muestran en tabla Nº10.

El ACS de un departamento u hogar de 3 personas de ingresos medios, resulta de 159 l/hab-día, obtenido de la tabla anterior. El estudio REU1999, indica que el 39.6% del uso total de agua en el hogar es ACS, mientras tanto, el estudio actualizado REU2016 (28), en una submuestra de 94 hogares, evidenció una reducción en el uso de ACS en el hogar, que fue de 172 l/hogar/día, que representó el 33.2% del uso total del agua potable.

Se puede definir, que el volumen de ACS, representa aproximadamente 1/3 del volumen diario de agua potable y cerca de la mitad del volumen de agua gris en un hogar, ver la tabla N°11.

El objetivo clave en el tratamiento, es lograr una calidad de agua apropiada para el uso previsto. Otros fines son el color y olor (6).

Las tecnologías aplicadas normalmente incluyen procesos físicos, químicos y biológicos. Los procesos físicos más comunes son; los filtros de arena y de membrana. Los químicos incluyen la coagulación, oxidación foto catalítica, intercambio iónico, etc., estos son de mayor complejidad y costo, por ello, no se abordan en este estudio. Los tratamientos biológicos incluyen; el reactor ascendente, humedales y bio reactores de membranas (14), en general todos seguidos por desinfección.

Definir la fuente de abastecimiento y sus parámetros contaminantes, en tablas N°1 y 2, en caso de contar con un análisis de efluente, ocupar el análisis. Luego determinar la disposición final y el estándar de calidad propuestos en tablas N°3 y 4.

Identificar el tipo de consumo, si es alto o bajo por ejemplo, además de tener claridad de la cantidad de habitantes para definir los volúmenes de diseño, ver tablas N°9 y 11.

Seleccionar la tecnología de tratamiento y alternativa de desinfección de tabla N°14.

Para el abastecimiento y disposición final, importa el porcentaje y aporte diario de cada artefacto, ver tabla N°8 y figura , N°1 las cuales son útiles para estimar los caudales de agua no tratada y tratada, para dimensionar redes de distribución y equipos.

Otras consideraciones: