proyecto norma 014 cna 2003

Subdirección General TécnicaGerencia de Aguas Subterráneas

PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003

“Requisitos para la Recarga Artificial de Acuíferos”

Febrero 2009

INFILTRACIÓN DE LLUVIA

NIVEL FREÁTICO

RÍO

ROCA FRACTURADA

RECARGA DE LOS ACUÍFEROS

Natural

Incidental

Artificial

ANTEPROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2002

CANALTERRENOS DE CULTIVO

NIVEL FREÁTICO

ESCURRIMIENTO

TAJO

ACUÍFERO CONFINADO

POZO DEABSORCIÓN

Meteórica o

Residual

Calidad yvolumen del

agua de recargaMétodo

de recarga

Características del

subsueloUso potencial

del aguade recarga

Uso Doméstico

Uso no potables

Directo

Superficial

Zona no saturada

Zona saturada

Elementos de un Proyecto de Recarga Artificial

Fuentes de Agua para la Recarga Artificial

F U E N T E REGIMEN MAGNITUD CALIDAD

Agua meteórica Transitorio Variable Buena

Escurrimientosextraordinarios Transitorio Variable Buena

Agua superficialregulada Controlable Controlable Variable

Agua residual Permanente Creciente Variable. Puede implicar y estable riesgos para la salud y

deterioro de la calidad del agua subterránea


Recarga de acuíferos: Marco Legal

Ley Federal sobre Metrología y Normalización

-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).

LAN y su Reglamento


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 operación y el monitoreo utilizados en los

sistemas de recarga artificial de acuíferos.



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.

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

Inundación o sobre riego

Tirante de agua

Superficie del terreno

Estanque de infiltración

METODOS O TIPOS DE RECARGA ARTIFICIAL Fuente de agua de recarga

Nivel Estático

Acuífero Pozos para recuperación

Bordo

Cauce

Acondicionamiento de cauces

Estanque de infiltración

Presa derivadora

Cauce

Toma

Sedimentación

Ademe

Acuífero confinado

Cementación

Cedazo

Engravado

Nivel estático

Concreto

Estrato semiconfinante

Agua de recarga

2rwZona no saturada

Nivel freáticoAcuífero

Agua de recarga

Superficial

Subsuperficial

Directo


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 pretratamiento-tratamiento 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.

…continuación


REQUISITOS6.1 Información y Estudios Básicos

6.1.1 Localización6.1.2 Fuente de agua de recarga6.1.3 Hidrogeología de la zona del SRA

6.2 No se permite la construcción de SRAa).- 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.


6.3 CALIDAD DEL AGUA RESIDUAL PARA RECARGA

Tipo de contaminante

Método de RecargaSuperficial /

SubsuperficialDirecto

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 NOM-127-SSA-1994

Limites permisibles NOM-127-SSA-1994

Contaminantes no regulados por Norma

DBO<30 mg/LCOT < 16 mg/L

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 público-urbano 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 CNAPROYECTO 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

Tiempo de residencia del agua de recarga antes de su extracción

6 meses 12 meses


Planta de Tratamiento avanzado

Agua Residual

Agua Tratada para abastecimiento de agua potable

SISTEMA DE RECIRCULACIÓN: Tratamiento artificial-Fuente de abastecimiento

Acuífero

Los sistemas de tratamiento avanzado y su conexión directa a las fuentes de abastecimiento están prohibidos en los países industrializados.

Planta de TratamientoAgua

Residual

Agua Tratada

Pozos de Inyección

SISTEMA DE RECIRCULACIÓN: Tratamiento avanzado recarga artificial recuperación

Recuperación Acuífero

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.

Tiempo de residencia + Distancia entre pozos de inyección y recuperación

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.


ZON

A N

O

SAT U

RA

DA

AGRICULTURAURBANOINDUSTRIAL

Filtración

Adsorción

Intercambio Iónico

Precipitación

Dispersión

Dilución

Biodegradación

Volatilización Superficie Fréatica

ACUÍFERO

EL SUBSUELO: PLANTA DE TRATAMIENTO NATURALZO

NA

SA

T UR

AD

A


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 público-urbano o doméstico y existan captaciones que recuperen el agua de recarga para otros usos.

Continuación...


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.


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...


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.


Monitoreo de la Recarga de Tipo Directo.

Acuífero Libre

Pozo de Inyección

Pozo

de

Ext

racc

ión

Pozo

de

Mon

itore

o

Pozo

de

Mon

itore

o

Pozo

de

Mon

itore

o

Distancia (D)

0.25 D0.50 D0.75 D

Monitoreo de la Recarga de Tipo Superficial.

Acuífero Libre

Estanque de Infiltración

1.5 W

WPo

zo d

e M

onito

reo

Pozo

de

Mon

itore

o

Pozo

de

Mon

itore

o

1.5 W3 W6 W

Dirección del FlujoSubterráneo

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...


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.

Continuación...PROYECTO DE NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-014-CNA-2003

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.


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.


-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.

CONCLUSIÓN


Condición Actual

Tratamiento del agua residual

Descarga no

aprovechable

Condición Futura

Reuso enactividades productivas

Tratamiento del

agua residual

Recarga al

acuífero

San Luis Río Colorado, Sonora

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.

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.

USA

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-CNA-2003, 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-127-SSA1-1994,(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 sitio programado y la capacidad de atenuación y remoción de partículas contaminantes por parte de los substratos del suelo.

Las actividades incluyeron, la elaboración de mapas que contenían la ubicación geográfica de la obra de recarga, captaciones subterráneas aledañas, fuentes potenciales de contaminación del agua subterránea, y la imagen satelital 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.

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, Coeficiente de almacenamiento, incluyendo las características fisicoquímicas y microbiológicas del agua subterránea nativa.

POZO #1

POZO #2

POZO #3

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 , Porosidad=25%, Coeficiente de almacenamiento = 25%

Posteriormente, se procedió a realizar las mismas pruebas con agua residual tratada (SS=0.1 ml/l y SST=18.66 mg/l BOD= 49 mg/l)) observándose variaciones descendentes de la tasa de infiltración debido a la colmatación de sedimentos en el fondo de la pileta. A las 24 hrs de iniciada la infiltración se tuvo una reducción de la mitad del valor de 4.8 m/día medido en la prueba con agua limpia. A las 48 hrs este valor se redujo a 0.5 m/día y a las 72 hrs la tasa de infiltración disminuyó hasta 0.12 m/día.

“ Los sistemas de infiltración superficial, normalmente requieren suelos Permeables para alcanzar altas tasas de infiltración y minimizar los requerimentos de terreno”

Herman Bouwer

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, fierro, mercurio y plomo. Las concentraciones de Cloruros, Sulfatos, Sólidos Disueltos Totales y Manganeso, aumentaron por arriba de la NOM-127-SSA1-1994.

Estos incrementos pueden deberse al proceso de lavado de sales durante su recorrido por la zona no saturada y en el caso del manganeso, a la presencia de este elemento en ciertos estratos de arenas limo 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 observación 25 metros

Pozo de observación15 metros



Canal central y Canaletas vertedoras

Lagunas de Infiltración.

Valores de conductividad hidráulica para varios suelos:Suelos arcillosos < 0.1 m/diaLimosos 0.2 m/diaArenosos limosos 0.3 m/diaArcillo limosos 0.5 m/diaArenas finas 1.0 m/diaArenas medias 5.0 m/diaArenas gruesas >10 m/dia

A finales de Julio de 2007, se terminó la obra con un costo de $14,220,000 pesos, financiados por el Banco de Desarrollo de América del Norte (BANDAN), con fondos del programa de Infraestructura Ambiental Fronteriza Mexico-USA. (BEIF)

Durante los meses de Agosto, Septiembre y Octubre de 2007 se estuvieron operando las lagunas sin presentarse problemas de colmatación, sin embargo debido a fugas en el canal principal, dejó de infiltrarse agua, reteniéndose en la Planta de Tratamiento en forma intermitente durante dos meses.

Esto generó la producción de Algas, que al momento de reiniciar la operación los sedimentos colmataron la superficie de las lagunas, las cuales fueron perdiendo paulatinamente su capacidad de infiltración.

Rastrillado con equipo mecánico y manual

Al cortar el flujo de agua, se procedió a rastrillar mecánica y manualmente las costras secas del sedimento. Con ello se recupero la capacidad de infiltración del terreno y se volvió a operar normalmente las lagunas.

Personal de Laboratorio Toma de muestras en los pozos de observación, para verificar la calidad del agua infiltrada.

proyecto norma 014 cna 2003

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