Subdirección General Técnica Gerencia de Aguas Subterráneas
PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM014-CNA-2003 “Requisitos para la Recarga Artificial de Acuíferos”
Febrero 2009
RECARGA DE LOS ACUÍFEROS INFILTRACIÓN DE LLUVIA NIVEL FREÁTICO RÍO
Natural
ROCA FRACTURADA
TERRENOS DE CULTIVO CANAL
Incidental NIVEL FREÁTICO
ESCURRIMIENTO TAJO POZO DE ABSORCIÓN
ACUÍFERO CONFINADO
ANTEPROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2002
Artificial
Elementos de un Proyecto de Recarga Artificial Características del subsuelo
Calidad y volumen del agua de recarga Método de recarga
Meteórica o Residual
Directo
Zona no saturada
Superficial
Zona saturada
Uso potencial del agua de recarga
Uso Doméstico Uso no potables
Fuentes de Agua para la Recarga Artificial FUENTE
REGIMEN
MAGNITUD
CALIDAD
Agua mete贸rica
Transitorio
Variable
Buena
Escurrimientos extraordinarios
Transitorio
Variable
Buena
Agua superficial regulada
Controlable
Controlable
Variable
Permanente y estable
Creciente
Agua residual
PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
Variable. Puede implicar riesgos para la salud y deterioro de la calidad del agua subterr谩nea
Recarga de acuíferos: Marco Legal LAN y su Reglamento -Se declara de utilidad pública: La protección, mejoramiento y conservación de cuencas, acuíferos, cauces, vasos y demás depósitos de propiedad nacional, así como la infiltración de aguas para reabastecer mantos acuíferos y la derivación de las aguas de una cuenca o región hidrológica hacia otras; (Art.7. fracc. II); -La infiltración de aguas residuales para recargar acuíferos, requiere del permiso de “La Comisión” y deberá ajustarse a las normas oficiales mexicanas que al efecto se emitan (Art. 91). Ley Federal sobre Metrología y Normalización PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
Grupo de Trabajo para la Formulación del Anteproyecto de Norma Oficial Mexicana de Recarga Artificial de Acuíferos COORDINADOR: Ing. Rubén Chávez Guillén, Gerente de Aguas Subterráneas de la Subdirección General Técnica (CNA). INTEGRANTES: 14 representantes de; CNA, DGCOH, DGMINAS (SE), IMTA, AGM, SEMA (DF), CFE, Gobierno Estado del Distrito Federal y del Edo. De Mex., Cámara Nacional Industria de la Celulosa y Papel, y consultores privados. REVISIÓN: 16 sesiones de trabajo de marzo de 2002 a mayo de 2003. INTERCAMBIO: Contacto con expertos de otros países sobre el tema y visitas técnicas a proyectos de recarga en EUA, Holanda e Israel.
O B J E T I V O:
El presente Anteproyecto de NOM establece los requisitos que deben cumplir: la calidad del agua , la operaci贸n y el monitoreo utilizados en los sistemas de recarga artificial de acu铆feros.
PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
CAMPO DE APLICACIÓN:
Aplicable a obras planeadas de recarga artificial tanto nuevas como existentes, que aprovechen aguas residuales para este propósito y cuya función sea almacenar e incrementar el volumen de agua en los acuíferos para su posterior recuperación y reuso. Corresponde a los permisionarios de esas obras su cabal cumplimiento.
PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
CRITERIOS BÁSICOS DE LA NOM Aplicable a la recarga artificial con agua residual. No es necesario regular la recarga con agua meteórica o agua superficial, si ésta no ha transitado por focos potenciales de contaminación. Se enfoca a la protección de la salud pública y de la calidad del agua en los acuíferos. No tan estricta que sea inviable o desaliente la aplicación de la recarga artificial, ni tan laxa que comprometa la salud pública. No aplicable a la disposición, entendida ésta como la introducción de agua de mala calidad al subsuelo para su confinamiento permanente, sin riesgo de que contamine y sin intención de recuperarla.
Cont….
PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
METODOS O TIPOS DE RECARGA ARTIFICIAL Presa derivadora
Fuente de agua de recarga
Cauce
Cauce
Nivel Estático
Bordo
Toma Sedimentación
Acuífero
Pozos para recuperación
Estanque de infiltración Acondicionamiento de cauces
Estanque de infiltración
Superficial
Superficie del terreno Tirante de agua
Inundación o sobre riego
Concreto
Agua de recarga
Agua de recarga
Cementación
Ademe
Subsuperficial
Nivel estático Estrato semiconfinante
Directo
Cedazo Acuífero confinado
2rw
Engravado
PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
Acuífero
Zona no saturada Nivel freático
…continuación Establece los requisitos de: - Información y estudios básicos del sitio y sistema de recarga; - Calidad del Agua de Recarga ( dependiendo del método de recarga y del uso potencial del agua recuperada); - Monitoreo y operación del sistema de recarga. Reconoce al subsuelo como una planta de tratamiento natural, aprovechable mediante una combinación de pretratamientotratamiento natural-postratamiento. Establece requisitos de calidad más estrictos y considera al tratamiento natural en el subsuelo como una protección complementaria, cuando el agua recuperada se puede utilizar como fuente de abastecimiento. PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
REQUISITOS 6.1 Información y Estudios Básicos
6.1.1 Localización 6.1.2 Fuente de agua de recarga 6.1.3 Hidrogeología de la zona del SRA
6.2 No se permite la construcción de SRA
a).- En terrenos afectados por un evento de contaminación, aun cuando se hayan aplicado medidas de saneamiento. b).- En terrenos donde predominen en el subsuelo rocas cársticas, fracturadas, fisuradas o clásticas de grano grueso, que no tengan capacidad para eliminar o atenuar los contaminantes presentes en el agua de recarga. PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
6.3 CALIDAD DEL AGUA RESIDUAL PARA RECARGA Tipo de contaminante
Método de Recarga Superficial / Subsuperficial
Directo
Microorganismos patógenos
Remoción o inactivación total de microorganismos patógenos y enterovirus
Remoción o inactivación total de microorganismos patógenos y enterovirus
Contaminantes regulados por Norma
Limites permisibles Limites permisibles NOM-127-SSA-1994 NOM-127-SSA-1994
Contaminantes no regulados por Norma
DBO<30 mg/L COT < 16 mg/L
PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
COT <1 mg/L
6.3.2 Cuando a distancias menores de 1 km del límite exterior del SRA existan captaciones que suministren agua para usos públicourbano o doméstico, “El Solicitante” debe cumplir, además de las requistos establecidos en la Tabla No.1 , los enumerados a continuación: a).- Proyecto “piloto” de recarga in situ; b).- Análisis hidrogeoquímico; c).- Modelo numérico de flujo y transporte; d).- Cumplir los límites máximos permisibles en el agua de recarga que determine la CNA, en aquellos parámetros no regulados por la NOM-127, cuya presencia se suponga atendiendo al origen del agua residual; e).- Estudios toxicológicos o epidemiológicos que determine la CNA PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
f).- Respetar
las distancias mínimas y el tiempo de residencia que se especifican en la Tabla No. 2 Variable
Superficial /Subsuperficial
Directo
Distancia horizontal mínima entre el SRA y las captaciones público-urbano o doméstico
150 m
600 m
6 meses
12 meses
Tiempo de residencia del agua de recarga antes de su extracción
PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
SISTEMA DE RECIRCULACIÓN: Tratamiento artificial-Fuente de abastecimiento
Planta de Tratamiento avanzado
Agua Residual
Agua Tratada para abastecimiento de agua potable
Acuífero
Los sistemas de tratamiento avanzado y su conexión directa a las fuentes de abastecimiento están prohibidos en los países industrializados.
SISTEMA DE RECIRCULACIÓN: Tratamiento avanzado
recarga artificial
recuperación Planta de Tratamiento
Agua Residual
Agua Tratada
Recuperación
Pozos de Inyección
Acuífero
Tiempo de residencia + Distancia entre pozos de inyección y recuperación
Tiempo de residencia para generar Dispersión
Mezcla y Dilución
Distancia mínima entre pozos de inyección y de extracción para evitar conexión directa entre ambos y eliminación de microorganismos.
6.3.3 Con base en los resultados del proyecto “piloto”, de los análisis de los estudios y del modelo de simulación, “La Comisión” determina si es procedente autorizar la construcción del SRA y en su caso, fija el volumen máximo de recarga considerando la extracción y las características constructivas de las captaciones de agua para usos doméstico y público-urbano.
PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
EL SUBSUELO: PLANTA DE TRATAMIENTO NATURAL AGRICULTURA
INDUSTRIAL
URBANO
Biodegradación
Adsorción
Precipitación
Volatilización
ZONA NO SATURADA
Filtración
Intercambio Iónico
Superficie Fréatica
ZONA SATURADA
Dispersión Dilución
ACUÍFERO PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
6.3.4.- “El Solicitante”, podrá utilizar agua de recarga con calidad menor a la establecida en la Tabla No.1, sujeta al cumplimiento de las condiciones siguientes: a).- Que se construyan SRA únicamente de tipo superficial / subsuperficial; b).- Que a distancias menores de 1.0 km del límite exterior de las obras de recarga, no existan captaciones que suministran agua subterránea para usos públicourbano o doméstico y existan captaciones que recuperen el agua de recarga para otros usos. Continuación...
PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
c).- Que se compruebe mediante estudios técnicos, que el subsuelo tiene capacidad para remover o reducir la concentración de aquellos elementos del agua de recarga que excedan los límites establecidos en la NOM-127-SSA-1994.
PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
6.4.- Monitoreo: Todo PRA debe incluir un programa de monitoreo que, en forma periódica, antes y durante la operación de las obras de recarga, registre: i) la calidad del agua utilizada en la recarga, ii) la calidad del agua derivada de la mezcla del agua de recarga y el agua subterránea nativa y iii) las variaciones de los niveles del agua subterránea.
El agua de recarga se muestrea con frecuencia quincenal; el agua de los pozos de monitoreo, con frecuencia mensual mediante un promedio mensual… Continuación...
PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
Las muestras deben ser analizadas en los parámetros que establece la NOM-127-SSA, concentración de Carbono Orgánico Total (COT) y Huevos de Helminto, y Lamblia Giardia lma. Los análisis del agua se deben realizar en un laboratorio acreditado por una entidad de acreditación. 7.- Proyecto Ejecutivo: 7.1. Si el PRA es procedente, “El Solicitante” debe presentar el proyecto ejecutivo que describa con detalle sus etapas de construcción, operación y monitoreo.
PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
Monitoreo de la Recarga de Tipo Directo.
0.75 D
0.50 D
0.25 D
Pozo de Monitoreo
Pozo de Monitoreo
Pozo de Monitoreo
Pozo de Extracci贸n
Distancia (D)
Pozo de Inyecci贸n
Acu铆fero Libre
Monitoreo de la Recarga de Tipo Superficial.
W Pozo de Monitoreo
Pozo de Monitoreo
1.5 W
Pozo de Monitoreo
3W
6W
Estanque de Infiltraci贸n
1.5 W Direcci贸n del Flujo Subterr谩neo
Acu铆fero Libre
8.- Informe de Operación del Sistema: “El Permisionario” del SRA debe entregar un informe trimestral a “La Comisión” con la descripción detallada del comportamiento del sistema de recarga.
8.1 . Cuando los criterios de calidad del agua de recarga no cumplan con las especificaciones establecidas, “El Permisionario” debe suspender la operación del sistema hasta alcanzar los criterios de calidad establecidos, previa notificación a “La Comisión”. Continuación...
PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
9.- Verificación: 9.1 “La Comisión” verifica el cumplimiento de los requisitos establecidos en la presente Norma Oficial Mexicana, en forma periódica o cuando lo estime necesario. 9.2 “El Permisionario” puede realizar su autoverificación, mediante auditoria voluntaria, reservándose ”La Comisión” el derecho de efectuar la verificación en el momento que lo considere necesario. 9.3 La falta de cumplimiento de la entrega de información, motivará la realización de una verificación por “La Comisión”, cuyos costos estarán a cargo de “El Permisionario” del sistema.
PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
Continuación...
10.- Observancia 10.1 “La Comisión” es la responsable de coordinar la participación de los gobiernos estatales y municipales, de entidades e instituciones o de personas físicas y morales, involucradas en la aplicación de la presente NOM 10.2 La vigilancia del cumplimiento de la presente NOM corresponde a la SEMARNAT, por conducto de “La Comisión”. Las violaciones a la misma, se sancionarán en los términos de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización y su Reglamento, de la Ley de Aguas Nacionales y su Reglamento, y demás disposiciones legales aplicables.
PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
11. Concordancia con Normas Internacionales. 11.1 El presente anteproyecto de NOM no coincide con normas internacionales sobre la materia. 12. Vigencia La presente Norma Oficial Mexicana entrará en vigor 60 días naturales después de su publicación en el Diario Oficial de la Federación.
PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
CONCLUSIÓN -La
recarga artificial de acuíferos es una tecnología de aplicación viable para incrementar su renovación y fomentar el reuso de las aguas residuales tratadas en el país. -El presente anteproyecto establece los requisitos mínimos para la recarga artificial con agua residual. -Los requisitos establecidos deberán ser actualizados de manera periódica a fin de aprovechar los avance de la tecnología en la materia y ante todo proteger la salud, y calidad del agua en los acuíferos. PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003
Condici贸n Actual Descarga no aprovechable
Tratamiento del agua residual
Condici贸n Futura
Tratamiento del agua residual
Recarga al acu铆fero
Reuso en actividades productivas
La ciudad de San Luis Río Colorado, ubicada en la parte más Noroeste del estado de Sonora, y frontera con el estado de Arizona, Estados Unidos, es una ciudad que sobrepasa los 180,000 habitantes. En el año 2005 inicio la construcción de una Planta de Tratamiento tipo Biológica Lagunar para sanear en parte las aguas negras producidas por la ciudad con un gasto de 385 lps. y que eran vertidas directamente al lecho seco del Río Colorado.
San Luis Río Colorado, Sonora
USA
El Organismo Operador (OOMAPAS), basado en los estándares de calidad esperados bajo este tratamiento (NOM-001-ECOL-1996), buscó la comercialización de estas aguas para su utilización en la agricultura regional. Sin embargo, el costo del tratamiento por m3, aun cuando es uno de los mas baratos a nivel mundial, sobrepasaba significativamente el costo por m3 del agua para riego agrícola.
Se buscaron otras alternativas de reuso de este recurso: Enviarlas de nuevo al Río Colorado; Enviarlas sin costo a un canal de riego denominado “Canal Independencia” Ambas opciones distaban 14 Km. del punto de salida de la PTAR a un costo de $40,000,000 la obra de conducción.
Ante la divulgación del Anteproyecto de Norma Oficial Mexicana NOM-014-CNA2003, el Organismo Operador, solicitó el apoyo y asesoría técnica de la C.N.A. para analizar la factibilidad de llevar a cabo un proyecto de este tipo. En este anteproyecto de norma se establece que el agua residual utilizada para Recarga Artificial debe de cumplir con los límites permisibles de la NOM-127SSA1-1994,(calidad de agua potable), no obstante, la misma norma indica que se podrá aplicar agua residual con calidad menor a la establecida, siempre y cuando se compruebe, entre otros requisitos, que el suelo y el subsuelo tienen capacidad para reducir la concentración de aquellos elementos del agua que excedan los parámetros de dicha Norma
Ante esta posibilidad, y con la oportunidad de tener un suelo con características adecuadas, el Organismo Operador decidió iniciar los estudios correspondientes que dieran certeza para llevar a cabo un proyecto de este tipo. Se elaboró un proyecto piloto que incluía todas las actividades que permitieran evaluar la capacidad de infiltración del sitiode mapas que Las actividades incluyeron, la elaboración programado la capacidad de atenuación contenían la yubicación geográfica de la obra de recarga, ycaptaciones remoción de partículas contaminantes subterráneas aledañas, fuentes potenciales de por parte de losdel substratos del suelo. y la imagen satelital contaminación agua subterránea, referenciando el sitio con respecto a la mancha urbana así como el mapa de ubicación y las características de la fuente de agua residual a infiltrar.
POZO #3 POZO #1
POZO #2
Se construyó una pila de 5 m x 5.6 m x 1 m de altura y tres pozos de 8, 15 y 20 metros, utilizándose también un pozo profundo de 100 m. previamente construido para la obra de la PTAR. Las actividades de campo principales que se realizaron fueron la valoración de las propiedades hidráulicas del acuífero en la zona de proyecto: Conductividad Hidráulica, Transmisividad, Porosidad,
Con el objeto de conocer rápidamente las características hidráulicas del acuífero, se utilizó agua limpia del pozo profundo, infiltrándola dentro de la pileta, tomándose muestras de agua en los cuatro pozos de observación, obteniéndose los valores de los parámetros de K saturada de 4.8 m/día, Transmisividad promedio = 2246 m2/día , Posteriormente, se procedió a realizar las mismas pruebas con Porosidad=25%, Coeficiente de agua residual tratada (SS=0.1 ml/l y almacenamiento = 25% SST=18.66 mg/l BOD= 49 mg/l)) observándose variaciones descendentes de la tasa de infiltración debido a la colmatación “ Los sistemas de infiltración superficial, normalmente requieren suelos Permeables para de sedimentos en el fondo de la alcanzar altas tasas de infiltración y minimizar los requerimentos de terreno” pileta. A las 24 hrs de iniciada la Herman Bouwer infiltración se tuvo una reducción de
Conclusiones del Estudio Piloto Los resultados arrojados por los análisis del agua infiltrada, mostraron una importante reducción de los parámetros bacteriológicos tales como coliformes totales y fecales, con reducciones hasta de 200,000 veces de la concentración original, sobresaliendo los primeros 15 metros de profundidad con eliminación de 900,000 NMP/100 ml por metro recorrido y reducciones de otros parámetros químicos, como nitratos, sodio, dureza total, bario, cadmio, aluminio, arsénico, cobre, Estos incrementos pueden deberse al proceso de lavado de sales durante su fierro, mercurio y plomo. recorrido por la zona no saturada y en el caso del manganeso, a la presencia de de Cloruros, este elemento en ciertos estratos de arenas Las limoconcentraciones arcillosas.
Con los resultados del estudio piloto, donde se demostró que la contaminación del acuífero es de bajo riesgo, el Organismo Operador, OOMAPAS, elaboró el Proyecto Ejecutivo “Recarga Artificial de Acuífero” el cual consiste de un arreglo de dos trenes de 4 lagunas cada uno, alimentadas por un canal central, y con dimensiones unitarias de 120 m x 120 m, y 1 m de altura, con una tasa de infiltración saturada de 2.12 m/día con un ciclo de operación de 1 día de llenado por 6 días de secado y 0.5 m de tirante de operación
Agua residual tratada, del efluente de la PTAR, con parámetros de BOD5=46.7 mg/l, SST= 83 mg/l y SS= <0.1 ml/l
Pozo de observaci贸n 15 metros
Pozo de observaci贸n 25 metros
Pozo de observaci贸n 25 metros
Pozo de observaci贸n 15 metros
Canal central y Canaletas vertedoras Lagunas de Infiltraci贸n.
Valores de conductividad hidr谩ulica para varios suelos: Suelos arcillosos < 0.1 m/dia Limosos 0.2 m/dia Arenosos limosos 0.3 m/dia Arcillo limosos 0.5 m/dia Arenas finas 1.0 m/dia Arenas medias 5.0 m/dia Arenas gruesas >10 m/dia
A finales de Julio de 2007, se termin贸 la obra con un costo de $14,220,000 pesos, financiados por el Banco de Desarrollo de Am茅rica del Norte (BANDAN), con fondos del programa de Infraestructura Ambiental Fronteriza Mexico-
Durante los meses de Agosto, Septiembre y Octubre de 2007 se estuvieron operando las lagunas sin presentarse problemas de colmataci贸n, sin embargo debido a fugas en el canal principal, dej贸 de infiltrarse agua, reteni茅ndose en la Planta de Tratamiento en forma intermitente durante dos meses.
Esto gener贸 la producci贸n de Algas, que al momento de reiniciar la operaci贸n los sedimentos colmataron la superficie de las lagunas, las cuales fueron perdiendo paulatinamente su capacidad de infiltraci贸n.
Al cortar el flujo de agua, se procediรณ a rastrillar mecรกnica y manualmente las costras secas del sedimento. Con ello se recupero la capacidad de infiltraciรณn del terreno y se volviรณ a operar normalmente las lagunas.
Rastrillado con equipo mecรกnico y manual
Personal de Laboratorio Toma de muestras en los pozos de observaci贸n, para verificar la calidad del agua infiltrada.