Reseña sobre las aguas residuales

Las aguas residuales

Se puede denominar aguas residuales a aquellas que de una forma u otra, ya sea, directa o indirectamente han sido contaminadas. Directas por su utilización en diversas actividades o indirectas por la llegada a cuerpos receptores (río, lagos y otros) de aguas ya contaminadas.

La contaminación, a los efectos de la Ley de Aguas, citado por Hernández et. al (1996) y Moreno (1997), es la acción y el efecto de introducir materias o formas de energía, o inducir condiciones en el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una alteración perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores o con su función ecológica.

Continúan ambos autores exponiendo que la contaminación de los cauces receptores superficiales y subterráneos (ríos, lagos, acuíferos, mar) tiene su origen en:

Precipitación atmosférica.

Escorrentía agrícola y de zonas verdes.

Escorrentía superficial de zonas urbanizadas.

Vertidos de aguas procedentes del uso doméstico.

Descarga de vertidos industriales.

Concluyen ambos autores que las aguas residuales se pueden clasificar en función de su procedencia en:

Pluviales (Escorrentía y Drenaje)

Domésticas (Fecales y Limpieza)

Industriales (Comerciales e Industriales)

Agrarias (Agrícolas y Ganaderas)

Hernández et. al. (1996) plantean que en base a lo anterior, las aguas contaminadas se clasifican tambien en:

AGUAS PLUVIALES: Son las aguas de la escorrentía superficial provocada por las precipitaciones atmosféricas (lluvia, nieve, granizo, otros). Las cargas contaminantes se incorporan al agua al atravesar la atmósfera y por el lavado de superficies de terreno.

AGUAS BLANCAS: Son aguas procedente de la escorrentía superficial y de drenajes.

AGUAS NEGRAS O URBANAS; Son aguas recogidas en las aglomeraciones urbanas procedentes de los vertidos de la actividad humana doméstica o a la mezcla de estas con las procedentes de actividades comerciales, industriales y agrarias integradas en dicha aglomeración, y con las de drenaje y escorrentía de dicho núcleo. Sus volúmenes son menores que los de las aguas blancas y sus caudales y contaminación mucho más regulares.

AGUAS INDUSTRIALES: Aguas procedentes de actividades industriales.

AGUAS AGRARIAS: Son aguas procedentes de actividades agrícolas y ganaderas.

Parámetros de contaminación

Hernández et. al. (1996), plantean sobre la contaminación lo siguiente:

a) Sólidos y microorganismos

Sólidos

El contenido total de materia sólida contenida en el agua constituye los Sólidos Totales (ST), comprendiendo los sólidos tanto orgánicos como inorgánicos; su valor queda definido por toda la materia que permanece como residuo de evaporación a 105°C. Estos Sólidos pueden encontrarse como:

1. Sólidos Disueltos (SD) que no sedimentan encontrándose en el agua en estado iónico o molecular.

2. Sólidos en suspensión (SS), que pueden ser:

* Sedimentables (SSs), que por su peso pueden sedimentar fácilmente en un determinado período de tiempo (dos horas en cono imhoff).

** No sedimentables (SSn), que no sedimentan tan fácilmente por su peso específico próximo al del líquido o por encontrarse en estado coloidal.

Los sólidos en suspensión sedimentables constituyen una medida de la cantidad de fango que se depositará durante el proceso de decantación o en las depuradoras. A su vez, cada una de estas clases de sólidos puede clasificarse de nuevo en base a su volatilidad a 500°C, es decir, cada uno de estos sólidos son de constitución diferente por el contenido orgánico e inorgánico. A los solidos inorgánicos se les denomina sólidos fijos (F) y a los inorgánicos volátiles (V).

Microorganismos.

Según modo de vida pueden clasificarse en:

1. Parásitos (Benignos y Patógenos)

2. Saprófitos

Según la posibilidad de captación de oxígeno en: Aerobios, Anaerobios y Facultativos

b) Materias oxidables biológicamente

Estas materias de tipo orgánico absorben de forma natural hasta su mineralización una cierta cantidad de oxígeno, debido a los procesos químicos o biológicos de oxidación que se producen en el seno del agua. El índice para medir este fenómeno puede efectuarse mediante el análisis de parámetros tales como:

1) Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO). Es la cantidad de oxígeno disuelto consumida por un agua residual durante la oxidación "por vía biológica" de la materia orgánica biodegradable presente en dicha agua residual, en unas determinadas condiciones de ensayo en un tiempo dado. Refleja la materia orgánica que existe en el agua, indicando el oxígeno necesario para alimentar a los microorganismos y a las reacciones químicas.

2) Demanda Química de Oxígeno (DQO). Es la cantidad de oxígeno disuelto consumida por un agua residual durante la oxidación "por vía química" provocada por un agente químico fuertemente oxidante.

c) Oxígeno disuelto (OD).

Es un índice fundamental para la definición y control de las aguas residuales.

La cantidad de oxígeno en el agua puede ser incrementada por:

Captación de oxígeno a través de la superficie de interfase agua – aire, acción fotosintética, debida principalmente a las algas verdes, descenso de temperatura y dilución.

La cantidad de oxígeno puede disminuir por la respiración de los microorganismos, algas y organismos macroscópicos, elevación de la temperatura, reacciones químicas, y por la acción metabólica de los microorganismos regidos por la acción enzimática.

d) Ciclo del nitrógeno.

En su variedad amoniacal, nitritos y nitratos, señalan la proximidad o distancia al punto de vertido de agua residual

e) Fósforo total

Es un elemento imprescindible para el desarrollo de los microorganismos de las aguas y en consecuencia para el proceso de depuración biológica. El fósforo en las aguas puede encontrarse disuelto o en suspensión.

f) pH

En la naturaleza, así como en los vertidos industriales y urbanos, se encuentran ácidos y bases que modifican ampliamente el pH de las aguas. Las aguas urbanas tienen un pH próximo al valor 7, son adecuadas para los microorganismos neutrófilos.

Unas oscilaciones significativas en el valor del pH, o bien bajos o altos, significan la aparición de vertidos industriales. Este parámetro sirve pues como indicador de vertidos industriales. Por otro lado, es preciso controlar el pH para garantizar los procesos biológicos, debiéndose mantener entre valores de 6.2 y 6.8, para que no se generen problemas de inhibición.

g) Cloruros

El ión cloruro está siempre presente en las aguas urbanas. Un aspecto importante en relación con este ión es el incremento de la salinización de las aguas que pueden inhibir la acción de los microorganismos en las depuradoras. El valor a partir del cual se presentan problemas de inhibición del proceso, puede fijarse según experiencias en 3 500 ppm. Este ión sirve para detectar vertidos industriales, cuando su concentración presente oscilaciones fuertes o valores distintos a los que corresponde a vertidos urbanos.

h) Grasas

La existencia de hidrocarburos y grasas en las aguas, genera problemas por su poder tensoactivo que impiden la captación de oxígeno, o genera una película envolvente de los flóculos biológicos impidiendo su respiración y aligerándolos llevándolos a flotación, dificultando así la decantación secundaria.

Debe destacarse que uno de los mayores problemas que llevan al mal funcionamiento de las pequeñas depuradoras es el contenido de grasas, debido a pretratamientos insuficientes.

Composición de un agua residual

En la Tabla 1 se muestran los constituyentes a determinar y la composición típica de un agua residual urbana según Feijin et. al. (1991).

Tabla 1 Composición típica de un agua residual urbana. (Tomado de Feijin et. al 1991)

Directrices Sanitarias para el uso de aguas residuales

Expertos de la OMS, establecieron unas directrices sobre el uso de las aguas residuales en la agricultura, en las que tienen en cuenta el contenido de organismos patógenos y el destino específico del agua. (Pescod 1992).

Estas directrices se refieren a tres aplicaciones distintas del riego, que son:

Categoría A: El riego de cultivos cuyas producciones puedan ser consumidas fresco; riego de campos de deportes o de parques públicos. El grupo de riesgo de infecciones está integrado por los trabajadores, los consumidores de los cultivos, los deportistas y el público en general. Este es el caso en que las exigencias de calidad deben ser más restrictivas debido al alto riesgo que esta actividad supone.

Categoría B: riego de cereales, cultivos industriales, forrajeros, pastos y cultivos leñosos. En este caso se estima que el grupo de riesgo está integrado principalmente por los trabajadores que intervienen en las labores de desarrollo y recolección de los cultivos.

Categoría C: Riego de cereales, cultivos industriales, forrajeros, pastos y cultivos leñosos que se realice mediante riego localizado, de forma que la exposición de los trabajadores, o el público en general, no sea significativa.

En el Anexo 1 se resumen los criterios de la Organización Mundial de la Salud para el uso de las aguas residuales. (OMS, 1989).

Métodos y técnicas de riego a utilizar con las aguas residuales

Al respecto Hylsky (1975) señala que las directivas sanitarias limitan el método de riego a emplear en dependencia de los cultivos, de éste modo:

a) El riego subterráneo es adecuado para cualquier tipo de cultivo regado con aguas de desechos.

b) El riego en surcos es adecuado igualmente para los cultivos; por supuesto si éste conviene también desde el punto de vista agrotécnico.

c) El riego por aspersión se puede utilizar para los forrajes, los cereales, millo, etc.

El mismo autor señala para los cultivos lo siguiente:

hortalizas: el riego más conveniente es el riego subterráneo.

pastos y praderas: por razones de economía da preferencia al riego en surcos o por derrame.

papas: son regadas por lo general por surcos o por aspersión. La primera dosis de riego del período vegetativo se administra antes de la floración, más tarde se aplican algunas dosis, atendiendo al estado vegetativo.

maíz: se riega por surcos o por aspersión, dividiéndose usualmente la cantidad total de riego en 3 ó 4 dosis.

plátano: el método adecuado es el de surcos.

En un experimento realizado por Ravina et. al. (1992) en Israel; utilizando aguas residuales se evaluó la forma de varios tipos de emisores de riego por goteo, ampliamente usados en éste país. El conglomerado de materia de partículas finas de productos microbiales y en línea con el desarrollo de la biomasa fueron los principales agentes de obstrucción, cuyo comportamiento fluctuó de la siguiente forma: se incrementó cuando la calidad del agua disminuyó y decreció cuando ésta mejoró. Estas fueron diferencias definidas en tres emisores diferentes. El proceso de obstrucción se inició generalmente con los emisores localizados más alejados del final del lateral; mientras que los emisores parcialmente obstruidos fueron los más comunes que los que estaban completamente taponeados. El termino más confiable de operación de los tipos de emisores fue logrado con filtraciones de 80 mesh (180&µm abiertos), combinado con clorinación diaria. Monitoriando la descarga lateral se encontró que ésta seria la forma más conveniente para detectar el inicio del proceso de obstrucción. La cloración fue más eficiente cuando fue aplicada antes que los emisores comenzaran a obstruirse masivamente.

Efecto de las aguas residuales en el suelo

Guardado (1990) expresa que algunas sustancias presentes en las aguas residuales pueden resultar perjudiciales a los suelos, a corto, mediano o largo plazo, si no se toman las medidas correctivas apropiadas.

Olbertz (1952) añade que los suelos sobrecargados durante largo tiempo con dosis desmesuradas de agua de desecho pueden disminuir gradualmente su fertilidad. Seguidamente indica que suelos arenosos y areno-arcillosos regados con dosis de más de 1500 m3/ha/año durante más de 80 años, dieron lugar a un nuevo tipo de suelo (Rieselboden). Bajo la capa humífera se originó un horizonte color ceniza de 40-60 cm de espesor, su fertilidad fue sustancialmente disminuida, perdió un 25% de su capacidad de absorción y un 60 % de la saturación de bases originales.

A base de investigaciones lisimétricas se ocupó Olbertz (1952), de la cuestión de la influencia de diversas dosis de aguas de desecho (600, 1500, 2000 m3/ha) sobre el tipo de suelo gravoarenoso y arenoso de los campos de filtraje (extensiones de suelos en correspondencia a la cantidad de agua de desecho y a su concentración, con la finalidad de limpiarlas de desechos por medio del filtraje), determinando que solo las dosis de 600 m3/ha producía el enriquecimiento del suelo con sus nutrientes y se produce en el suelo la nitrificación completa. Sin embargo con dosis mayores la nitrificación se deteriora gradualmente; con éstas dosis mayores ,las materias nutricias son arrastradas por el agua hacia los horizontes más bajos, produciendo además el deterioro del suelo. Estas aguas han sido aplicadas sin tratamiento previo.

Ayers y Wescot (1987) plantean que pueden presentarse problemas tales como los de que se taponan los poros del suelo (sólidos en suspensión), se reviste con sustancias orgánicas la superficie del terreno y se reduce la aireación y la penetración del agua y otros. Las aguas de alcantarilla que reciban altas cantidades de residuos industriales, pueden presentar problemas de toxicidad de oligoelementos.

En el suelo regado con aguas residuales según Kutera (1985) se produce una depuración interna. Las investigaciones demostraron que en el proceso de depuración participan las bacterias del suelo y la microflora de las raíces de las plantas.

Según López (1997), con la reutilización en el riego de las aguas residuales urbanas se consigue mejorar la estructura del suelo por la formación de humus como consecuencia de la incorporación de materia orgánica contenida en el agua residual.

Efecto de las aguas residuales sobre los cultivos

Guardado (1990), señala que los nutrieres presentes en las aguas residuales tienen un valor importante como fertilizantes ya que aumentan el rendimiento de los cultivos. Pero al mismo tiempo los tóxicos y microorganismos patógenos presentes en éstas pueden causar efectos nocivos a la salud y los cultivos, si no se utilizan el tratamiento y el manejo adecuados.

Según Kutera (1985), el período de virulencia de las bacterias de las aguas residuales para las plantas es relativamente corto, de 1 a 10 días.

La OMS (1989), señala lo reflejado en el Anexo 2, con respecto al período de supervivencia de ciertos agentes patógenos.

Existen ciertos iónes en estas aguas que cuando se encuentran en cantidades inadecuadas, según Cánovas (1980), resultan dañinos para el suelo y los cultivos:

Cloruro: Su presencia en las aguas hace que los cultivos queden afectados con gran frecuencia de clorosis foliares acentuadas en las partes más iluminadas, que pueden degenerar en necrosis de los bordes foliares. El límite de tolerancia es de 0.5 g/l.

Potasio: Su presencia en el agua no siempre es despreciable desde el punto de vista de su aportación, si se tiene en cuenta el tipo de suelo, sus necesidades y la norma y frecuencia de riego.

Sodio: Es otro de los iónes responsables de toxicidades específicas en los cultivos. Estiman que concentraciones a 0.2 ó 0.3 g/l pueden dar lugar a ellas. También produce un efecto degradante del suelo.

Boro: Es un elemento tóxico a niveles situados en 0.5 mg/l, no siendo aconsejable utilizar aguas que superen los 2.5 mg/l.

Hylsky (1975), señala que los cultivos más adecuados para el riego con las aguas de desecho son los que exigen bastante humedad y una cantidad elevada de nitrógeno, ácido fosfórico y potasio. Estos requisitos son característicos sobre todo para pastos y praderas, forrajes y hortalizas.

Sobre el riego de las hortalizas con aguas de desecho dice que es muy rentable, pero hay que tener en cuenta medidas higiénicas. El sistema de riego más conveniente es el riego subterráneo, el cual cumple plenamente los requisitos higiénicos necesarios. En estos terrenos se pueden cultivar exitosamente casi todas las clases comunes de hortalizas, sobre todo aquellas que tienen un mayor consumo de agua y nutrieres por lo tanto las más convenientes son: la col, el repollo, el colinabo, la coliflor, la lechuga, los pepinos , el tomate, el apio, los rábanos. Menos conveniente por el consumo de agua y nutrieres son: los guisantes y frijoles.

Valor como fertilizante de las aguas residuales

Este valor de las aguas de desecho de las ciudades se deriva de su rico contenido en sustancias nutritivas necesarias a las plantas, sobre todo en nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K).

Es una fuente adicional de fertilización que puede determinar un ahorro importante, sobre todo de compuestos nitrogenados y fosfórico (Vaisman et. al 1982). López (1997), estima en las aguas residuales urbanas un contenido medio de 50 g/m3 de nitrógeno, 30 g/m3 de potasio, 15 g/m3 de fósforo y 150 g/m3 de sustancias orgánicas.

Cuando se emplean aguas de desecho para riego, los cultivos utilizan la mayoría de las materias nutritivas contenidas en ellas, pero una cierta parte, sobre todo del nitrógeno y de la potasa, suele ser lavada del suelo o retenida cerca de la superficie, inaccesible a las plantas. De la cantidad total entregada suele ser utilizada por las plantas de un 75-90 % de N, 100 % de P2O5 y un 70 % de K, señala Hylsky (1975).

Al respecto Cánovas y Cerdá (1995), plantean que desde el punto de vista agrícola, es claro que el agua residual, por su composición, tiene unas propiedades fertilizantes y de acondicionamiento físico del suelo de indudable trascendencia económica. Pescod (1992), citado por estos autores señala que el contenido medio de los nutrieres principales en el efluente susceptible de ser usado en el riego es: Nitrógeno=50 mg/l; Fósforo=10 mg/l; Potasio=30 mg/l.

El valor como fertilizante de las aguas de desecho depende del estado en que aquellas se encuentren, es decir, si regamos con aguas crudas o con agua de desechos purificadas mecánica o biológicamente. A base de análisis químico se demuestra que la mayor parte de las materias nutricias se pierden con la purificación biológica. Cánovas y Cerdá (1995) concluyen señalando que la purificación mecánica disminuye el valor fertilizante del nitrógeno en las aguas de desechos, en un 4 a 5%.

En la yuca el riego con las aguas de desecho reemplaza el uso de abonos comerciales y del estiércol. Kutera (1985), expone que en Polonia el riego de los campos con aguas residuales urbanas durante todo el año se utiliza con los suelos permeables, que son los que predominan en ese país.

Influencia sobre el medio ambiente

Expone Kutera (1985) que los resultados han demostrado que los campos de riego bien planificados y correctamente explotados, no constituyen de por si un peligro epidemiológico para los animales, ni un peligro latente para la salud de las personas. El peligro de contaminación de las aguas subterráneas con las agua residuales es infundada. Cuando se filtra el flujo a través de 90-120 cm de una capa de terreno se eliminan practica y completamente las bacterias intestinales y las Echericha Coli.

El mismo autor señala que las medidas más efectivas para asegurar las condiciones higiénico-sanitarias durante la utilización de las agua residuales en la agricultura son la prohibición del riego con tales aguas sin ser procesadas, a cultivos que serán empleadas en la alimentación, la creación de zonas de protección y la observación de los períodos después de la aplicación del riego.

El uso de las aguas de desecho mezcladas con agua de riego, señalan Ayers y Wescot (1987), puede reducir la polución potencial en comparación a evacuación en ríos y otras masas de agua. La utilización de estas aguas exige un más alto nivel de control, primordialmente en lo que afecta a la salud pública y a la aceptación por parte del público.

Sobre esto plantea López (1997), que el riego con estas aguas, puede ser un método eficaz para resolver problemas de contaminación y eutrofización, al evitar vertidos directos de aguas residuales a los cauces fluviales con caudales insuficientes e inclusos inexistentes en largos períodos del año, o a lagunas, zonas húmedas e incluso embalses que reciben grandes cantidades de nitrógeno y fósforo en el flujo de aguas residuales.

Las decisiones referentes al uso de las descargas de alcantarillado no pueden basarse en declaraciones de carácter general, sino en consideraciones que incluyan el agua, el suelo y el ambiente en cada caso. Los demás factores que intervienen en la utilización de estas aguas cloacales para el riego, implican prácticas de cultivo para evitar problemas sanitarios, contaminación, olores y toxicidades de los oligoelementos, junto con factores estéticos. Todo esto puede resolverse, pero las disposiciones a tomar debe decidirse caso por caso (López, 1997).

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Autor:

MSc. Jeny Pérez Petitón

MSc. Geisy Hernández Cuello.

Centro de Mecanización Agropecuaria. Universidad Agraria de la Habana.