Osvaldo E Ricc
4. Parámetros de vuelco establecidos
Para el tratamiento de un efluente, deben considerarse varios factores: • Su fuente de origen.
• Sus características. • El cuerpo receptor.
Definido el origen y el cuerpo receptor, deben medirse las características del efluente: caudal, composición y fluctuaciones. Para ello, se extraen muestras compensadas o compuestas que se obtienen extrayendo volúmenes de agua residual proporcionales al caudal circulante en el momento de su extracción. Esta operación se realiza cada hora durante todo un día. Luego, las muestras extraídas se mezclan formando una sola y sobre esta se realizan los análisis para
Los parámetros que se usan en Argentina son los establecidos por la ex Obras Sanitarias de la Nación (OSN), que luego fueron adoptados por otras administraciones provinciales. Así, en la provincia de Buenos Aires, la Autoridad del Agua establece:
Parámetros de calidad de las descargas límites admisibles
Límites para descargar a:
Parámetro Unidad Código de Técnica Analítica empleada A: Colector cloacal B: Conducto pluvial o curso de agua superficial C: Absorción por el suelo D: Mar abierto Temperatura ºC 2550 B ≤45 ≤45 ≤45 ≤45 pH upH 4500 H+B 7,0-10 6,5-10 6,5-10 6,5-10 Sólidos sedimentables 10 minutos ml/l Cono Imhoff
Ausente Ausente Ausente Ausente Sólidos sedimentables 2 horas ml/l Cono Imhoff ≤5,0 ≤1,0 ≤5,0 ≤5,0 Sulfuros mg/l 4500 S=D ≤2,0 ≤1,0 ≤5,0 NE S.S.E.E. mg/l 5520 B(1) ≤100 ≤50 ≤50 ≤50 Cianuros mg/l 4500 CN C y E ≤0,1 ≤0,1 Ausente ≤0,1
Hidrocarburos totales mg/l EPA418,1 o ASTM 392 1–85 ≤30 ≤30 Ausente ≤30 Cloro libre mg/l 4500 Cl G (DPD) NE ≤0,5 Ausente ≤0,5 Coliformes fecales NMP/ 100 ml 9223 A ≤20000 ≤2000 ≤2000 ≤20000 D.B.O. mg/l 5210 B ≤200 ≤50 ≤200 ≤200 D.Q.O. mg/l 5220 D ≤700 ≤250 ≤500 ≤500 Sustancias fenólicas mg/l 5530 C ≤2,0 ≤0,5 ≤0,1 ≤2,0 Sulfatos mg/l 4500 SO4 E ≤1000 NE ≤1000 NE Carbono orgánico total mg/l 5310 B NE NE NE NE Hierro (soluble) mg/l 3500 Fe D ≤10 ≤2,0 ≤0,1 ≤10 Manganeso (soluble) mg/l 3500 Mn D ≤10 ≤2,0 ≤0,1 ≤10 Nitrógeno total mg/l 4500 N org
B(NTK)
≤105 ≤35 ≤105 ≤105
Nitrógeno amoniacal mg/l 4500 NH3 + F
≤75 ≤25 ≤75 ≤75
Nitrógeno orgánico mg/l 4500 N org B
≤30 ≤10 ≤30 ≤30
Fosforo total mg/l 4500 PC ≤10 ≤1,0 ≤10 ≤10
Nota: NE significa que por el momento no se establecen límites permisibles. Fuente: Anexo II – Resolución de la Autoridad del Agua N° 336/03.
Las razones por las cuales se controlan estos parámetros son las siguientes:
• Temperatura: al aumentar la temperatura, disminuye la solubilidad del oxígeno en el agua. Aunque el efluente no tenga otro contaminante que su elevada temperatura, produce la llamada contaminación térmica, responsable de la disminución del oxígeno disuelto en un curso de agua. Para mantener sus vidas, los peces necesitan agua que posea por lo menos 5 mg/litro de oxígeno disuelto. Este problema ocurre como consecuencia del funcionamiento de centrales eléctricas, ya que extraen agua fríade un río o lago, la usan como refrigerante y luego la devuelven su origen, pero caliente.
• pH: es la medida de la acidez o alcalinidad del medio. Las variaciones de pH afectan los microorganismos y, consecuentemente, la autodepuración de los residuos y el material de las instalaciones. El pH ácido las corroe y el pH alcalino produce incrustaciones en ellas. Cuando el efluente tiene derivados cianurados (por ejemplo, galvanoplastias), un pH ácido puede producir desprendimiento de ácido cianhídrico, gas muy tóxico.
El pH de los efluentes industriales varía. En cervecerías es de 4 a 6, en plantas de hidrocarburos, de 2 a 6, y en la preparación del papel, de 5 a 7. Es alcalino en las textiles (pH 8 a 12), curtiembres (pH 11 a 12), y tiende a neutro en metalúrgicas.
• Sólidos sedimentables en diez minutos: son sólidos compactos cuya sedimentación es función directa del tiempo. Dan una idea del contenido de arena, tierra, polvos, etcétera. Su presencia puede provocar atascamientos en las cañerías o sedimentos en los cuerpos receptores (arroyos, ríos, lagunas, lagos, etcétera), creándose condiciones sépticas en sus inmediaciones.
• Sólidos sedimentables en dos horas: son sólidos no compactos, que forman flóculos. Su velocidad de sedimentación es función inversa del tiempo.
Ambos tipos de sólidos constituyen los sólidos sedimentables totales, y son aquellos contenidos en un litro de líquido cloacal o industrial.
Se miden con un cono graduado (cono Imhoff) y cronómetro.
• Sulfuros (límite menor de 1 mg/l ): los efluentes de curtiembres utilizan mucha agua (5 m3
por cada 100 kg de pieles secas tratadas). Tienen tóxicos como los sulfuros, procedentes del encalado, y cromo, del curtido químico. La DBO5 de estos efluentes es de 700 a 900 mg/l.
En medio alcalino, el cromo precipita como Cr3+. Para eliminar los sulfuros hay una
oxidación natural que puede acelerarse con el uso de sales de cobalto o de manganeso, un arrastre gaseoso en medio ácido (stripping) o precipitarlos como sulfuros insolubles mediante sulfato ferroso o de alúmina. Tales procedimientos disminuyen la DBO en un 70% (Degremont, 1979: 824).
También hay sulfuros en efluentes de mataderos o fábricas de chacinados.
• Sólidos solubles en éter etílico (S.S.E.E.): son sustancias lipídicas sólidas (grasas) a 20ºC o líquidas (aceites). Producen en el agua, por su menor densidad, una película superficial que dificulta la autodepuración al impedir la mezcla de aire-agua. Afectan el sabor y el color del agua y dejan una película de suciedad donde se utilizan. Flotan en las cañerías y disminuyen su sección real.
• Cianuros (límite menor de 0,1 mg/l para ABC): los cianuros son efluentes de galvanoplastias donde se realizan procesos de cobreado alcalino (tratamiento con Zn, Cd, Ag, Au y otros). El contacto con ácidos puede producir ácido cianhídrico:
2 KCN + H2SO4 K2SO4+ 2 HCN
medio alcalino (NaOH), oxidándose el carbono del cianuro de C2+ a C4+ y el Nitrógeno de
N3– a N0.
2 CN– + 5 Cl
2 + 8 OH– 2 CO2 + N2 +10 Cl– + 4 H2O
Los efluentes de las galvanoplastias también contienen Cr6+, el cual debe ser reducido a
Cr3+. Esto se realiza con SO
4Fe en medio sulfúrico dentro de un tanque con agitador. La
reacción de óxido reducción es la siguiente: Cr6+ + 3 e– Cr3+
3 ( Fe2+ Fe3+ + e– )
Posteriormente, se precipita al Cr3+ agregando lechada de cal (solución de (OH)
2Ca). Como
se forman barros, esta operación necesita un sedimentador.
• Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO): es la cantidad de oxígeno que se precisa proveer a un grupo heterogéneo de bacterias aeróbicas para que degraden la materia orgánica contenida en el efluente1 (cfr. Díaz Dorado, 1993:152). Se evalúa experimentalmente,
determinando la concentración de oxígeno disuelto al comienzo y al final de un período en el que la muestra, contenida en un frasco completamente lleno de agua, se mantiene en la oscuridad, a una temperatura constante de 20 o 25ºC, durante cinco días. Por esta razón, se designa como DBO5.
El consumo de oxígeno de la muestra en estos cinco días corresponde a un 67% del que se requeriría si el experimento hubiera ocurrido durante un tiempo largo, lo cual no sería muy práctico de llevar a cabo, dado que la estabilización completa requiere cien días o, al menos, treinta.
En el siguiente cuadro se observa la representación gráfica del contenido de oxígeno disuelto en un curso de agua en función del tiempo o de la distancia de la fuente de contaminación, y refleja el efecto de los contaminantes oxidables vertidos sobre el contenido de oxígeno de los cursos de agua, cuyo principal determinante es la temperatura.
DBO. Curvas de contenido de oxígeno disuelto en curso de agua Reaireación en Balance O2
Más rápida: aguas superficiales, extensas, rápidas, turbulentas, libres, con plantas verdes.
Z: Zona.
Fuente: Lepera, 1966, modificado.
El agua superficial natural tiene una DBO promedio de 0,7 mg de O2 por litro, que es
considerablemente menor que la solubilidad máxima de O2 en agua (8,7 mg/l a 25ºC). En
cambio, la DBO de los líquidos cloacales o de los efluentes industriales, ambos sin tratar, puede estimarse en cientos a miles de mg de O2 por litro.
• Demanda química de oxígeno (DQO): se mide con un poderoso oxidante, la solución de dicromato de potasio (K2Cr2O7) en ácido sulfúrico. El ensayo se realiza en tres horas,
midiéndose el dicromato gastado. En Argentina, las técnicas analíticas desarrolladas por la ex OSN usa un oxidante más débil que el dicromato de potasio, elpermanganato (MnO4K). Se
expresan como mg/l de (MnO4–)2. También puede utilizarse una solución de hipoclorito de
sodio (NaClO). La demanda química de oxígeno es más alta que la DBO. Esto es porque la disolución ácida de dicromato es tan oxidante que oxida sustancias que en el agua consumen oxígeno muy lentamente y, por lo tanto, no representan una amenaza real. En estas condiciones, la celulosa se oxida a CO2, los Cl– a Cl2, por ejemplo. Sin embargo,
algunos hidrocarburos alifáticos de cadena abierta y algunos aromáticos no son oxidados por este reactivo. La relación DQO/DBO5, en general, es 1,5 a 3.
• Carbono Orgánico Total (COT): se analiza mediante una combustión catalítica a 900 a 1.000ºC, por la que el carbono orgánico se transforma en CO2. El ensayo tarda minutos.
Antes de la calcinación se somete la muestra a una temperatura menor para eliminar la alcalinidad.
• Nitratos y nitritos: la descomposición de la materia orgánica, con la ayuda de la aireación y la humedad, facilita la oxidación del nitrógeno a nitritos y nitratos. También son importantes fuentes de estos compuestos los fertilizantes nitrogenados, los líquidos cloacales y ciertos efluentes industriales.
El exceso de nitratos en el agua de bebida representa un peligro para la salud, pues puede dar lugar a metahemoglobinemia en bebés recién nacidos, así como en adultos con deficiencia enzimática. El nitrato, por acción bacteriana, es reducido en el estómago del bebé a nitritos, los cuales se combinan con la hemoglobina de la sangre y la oxidan, dificultando la absorción adecuada de oxígeno y su transferencia a las células (síndrome del bebé azul).
• Fenoles:son sustancias que resultan del reemplazo del hidrógeno del núcleo bencénico por grupos hidroxilos (hidroxibenceno). Forman clorofenoles en presencia de cloro.
• Demanda de Cloro: es la cantidad de cloro que hay que añadir al agua para que después de diez minutos haya un exceso de 0,3 mg/l. La desinfección con cloro exige un tiempo de contacto entre el cloro y el agua que oscila entre veinte y treinta minutos como mínimo. El ideal es de una a dos horas, quedando concentraciones de cloro residual (en cloro o dióxido de cloro) entre 0,05 y 0,2 mg/litro. A concentraciones de 0,35 mg/l, el cloro es eficaz en cuatro minutos Para algunos parásitos se precisa una concentración mayor (por ejemplo, para bilharziosis): supercloración (0,9 mg/l).
• Potencial REDOX:se usa en efluentes, expresándose en escala logarítmica, que va de 0 a 42 unidades. Los valores inferiores a 15 corresponden a un ambiente reductor (por ejemplo, digestor, donde las reacciones biológicas son anaeróbicas) y los superiores a 25 a un ambiente de oxidación (por ejemplo, fango activado).
• Cromo (Cr6+: límite menor de 0,2 mg/l y Cr3+: menor de 2mg/l): efluye de las
galvanoplastias (Cr6+) y de las curtiembres (Cr3+). El Cr6+ debe ser oxidado con bisulfito y
sulfato ferroso y posteriormente alcalinizado para su precipitación.
• Detergentes: son compuestos tensioactivos sintéticos, utilizados para lavado o blanqueado de distintos productos, y tienen la ventaja de que pueden utilizarse en aguas duras.
Se los puede clasificar de diversas maneras:
− Detergentes aniónicos: los duros o no biodegradables se utilizaron durante mucho tiempo (alquilbenceno sulfonatos o ABS, de cadena ramificada) y los biodegradables al menos en un 80% (cadena lineal, como LAS).
− Detergentes no iónicos (por ejemplo, alquilofenoles).
− Detergentes catiónicos (sales de amonio cuaternario), que no son de uso general.
Además de los agentes de superficie, los detergentes tienen “coadyuvantes”, como los polifosfatos, que forman complejos solubles con los iones Ca y Mg de las aguas, evitando que estos formen complejos con los detergentes y disminuyan su acción limpiadora. Además, vuelven algo alcalina el agua de lavado, lo que facilita la limpieza de ciertos tejidos.
El uso de detergentes comenzó alrededor de 1945 y en 1950 superó el consumo de jabones, que, por su estructura simple, eran degradados por las bacterias, pero no podían ser usados en aguas duras. Los detergentes (primero de cadena ramificada, como los alquilbenceno sulfonatos) producían espuma y tenían una muy lenta degradación, afectando la posibilidad de autodepuración de los cursos de agua. En la década de 1960, los surfactantes se
transformaron de cadena ramificada en lineal, con lo que se los hizo más susceptibles a la acción de las bacterias.
Resta el problema de los secuestrantes como los polifosfatos (por ejemplo, tripolifosfato de sodio). Los ortofosfatos (productos de su degradación) no son tóxicos, pero favorecen la eutrofización, que es el crecimiento desmesurado de las algas en los cursos de agua. En EE.UU. se estima que más del 50% de los fosfatos proviene de los detergentes y afectan entre el 10 y el 21% de las aguas superficiales. Las aguas residuales domésticas tienen entre un 3,5 y un 9 ppm de fósforo.
La alternativa de la vuelta al jabón no es posible. En cambio, se estudia el reemplazo de los polifosfatos por otros secuestrantes o el uso de surfactantes que no necesitan secuestrantes. Una alternativa es una sal sódica del ácido nitriloacético (NTA).
Las cantidades admisibles para detergentes varían: menos de 2 mg/litro; entre 1 y 2 mg/litro; y menos de 1 mg/litro dentro del radio de cinco kilómetros de una toma para agua potable, y menos de 2 mg/l fuera de ese radio.
• Cadmio: se produce como un subproducto de la fundición de zinc y también se lo encuentra en pigmentos utilizados en la fabricación de pinturas (amarillo de cadmio). La quema de carbón también produce el ingreso de cadmio en el ambiente. Otra fuente de contaminación proviene del uso de baterías de niquel-cadmio. Afecta la vida acuática y en el ser humano se dañan principalmente las articulaciones, estructura ósea y riñones. Se admite menos de 0,005 mg/l en aguas para consumo humano, actividades recreativas o actividades agropecuarias, y en protección de la vida acuática menos de 0,002 mg/l.
• Plomo: también está ampliamente difundido, tiene efecto tóxico y acumulativo. Se admite menos de 0,05 mg/l en aguas para consumo humano y actividades agropecuarias, y en protección de la vida acuática menos de 0,001 mg/l.
• Mercurio: es utilizado en industrias de aparatos eléctricos, en la producción del cloro y álcalis (cátodo de Hg en cuba electrolítica), pinturas, instrumentación, preparaciones dentales, agricultura, catalizadores, industrias farmacéuticas. Sus compuestos orgánicos se usan como fungicidas (en pinturas y aderezos de semillas).
En 1953 se definió la enfermedad de Minamata (Japón) producida por metilmercurio acumulado en la cadena alimentaria (peces-hombre) de la bahía de ese nombre.
En EE.UU. se estableció que, en pescado, las concentraciones de mercurio no deben superar los 0,5 ppm.
En 1960, en Suecia, se relacionó la muerte de aves con el aderezo de granos con fungicidas mercuriales. Posteriormente, se detectó en peces, lo que se atribuyó a fábricas de pulpa de papel que usaban compuestos organomercuriales.
En agua para consumo se admiten hasta 0,2 microgramos por litro y para protección de la vida acuática no mas de 0,1 microgramo por litro.
• Arsénico: se asocia a la fabricación de herbicidas y plaguicidas y a la minería. En zonas patagónicas se ha detectado la contaminación de napas y se la ha relacionado con los garrapaticidas arsenicales que se utilizan en las ovejas. Hay napas con alto contenido en arsénico no antrópico, como en San José y Anchico (La Rioja, Argentina), donde la concentración en el agua es de 5 mg/l. Es responsable de la aparición de cáncer de piel (mal de Ayerza o enfermedad de Bell-Ville).
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