Enero, 2004 La Paz - Bolivia
Autor: Ph. Dr. Francisco Cuba Terán
Lodos y Aguas
Servidas Tratadas
la EPSA Boliviana
No. 19
Operaciones
Técnicas
PREFACIO
Proporcionar herramientas operativas sencillas y ágiles que faciliten el manejo de los sistemas de abastecimiento de agua potable y de alcantarillado sanitario con criterios de calidad, eficacia y eficiencia, constituye uno de los requisitos fundamentales para el fortalecimiento y la consolidación especialmente de las pequeñas y medianas empresas de servicio en el país. Esta es una tarea requerida y fomentada por la Ley No. 2066 de Servicios de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario del 11 de abril 2000. En el marco de sus servicios de capacitación, el SAS quiere dar a conocer guías prácticas que conduzcan al logro de la excelencia en la gestión de las entidades prestadoras de servicios de agua y alcantarillado sanitario. Asimismo pretende crear determinados conocimientos y competencias transversales mínimas que deberían existir por igual entre todos y cada uno de los funcionarios de esas entidades. Esta iniciativa puede contribuir a la reducción de los consabidos efectos de los deficientes servicios de AP y ALC-S que atentan contra la salud y el medio ambiente y que forman parte de las causas estructurales de los problemas que vive Bolivia.
El presente documento es uno de los textos didácticos de la serie de módulos de capacitación del Sistema Modular que el SAS viene preparando desde 1999. La forma de presentación representa una innovación didáctica en el sector saneamiento básico en el país; todos los módulos corresponderán a un mismo concepto didáctico y a un estilo uniforme de diagramación.
Deseamos que éste como todos los textos didácticos por publicar enriquezcan a capacitandos y docentes, sea en la situación del curso como en el estudio individual.
Ing. Ronny Vega Márquez Lic. Michael Rosenauer
Gerente General Coordinador del Programa de Agua ANESAPA Potable y Alcantarillado Sanitario en Pequeñas y Medianas Ciudades PROAPAC - GTZ
ÍNDICE GENERAL
Pág.
PREFACIO 2
SIGLAS Y ABREVIACIONES UTILIZADAS 5
INTRODUCCIÓN 7 1. NOCIONES SOBRE LOS SISTEMAS DE DEPURACIÓN PREVIOS A LA
REUTILIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES 8
1.1 Depuración del agua residual urbana 8
1.2 Sistemas de depuración convencionales 9
1.2.1 Tratamiento preliminar 10
1.2.2 Tratamiento primario 10
1.2.3 Tratamiento secundario 11
1.2.4 Tratamiento terciario 11
2. REUTILIZACIÓN DE ARU DEPURADAS 15
2.1 Aspectos sanitarios relacionados con la reutilización de ARU 16
2.1.1 Contaminación fecohídrica 18
2.1.2 Grupos de organismos patógenos 18
2.1.3 Vías de exposición y transmisión de patógenos 20
2.1.4 Supervivencia de patógenos 21
2.1.5 Contaminación por compuestos tóxicos y peligrosos 22
2.2 Experiencias de reutilización de ARU depuradas 25
2.2.1 Reutilización agrícola y forestal 27
2.2.2 Rendimientos de cosechas 28
2.2.3 Restricción de cultivos 28
2.3 Aptitud para riego agrícola de las ARU depuradas 31
2.3.1 Calidad de las ARU depuradas para riego 34
2.3.2 Necesidad de ARU depuradas para riego 40
2.3.3 Sistemas de riego para aplicación de ARU depuradas 45
2.3.3.1 Riego por surcos 45
2.3.3.2 Riego por inundación 46
2.3.3.3 Riego por aspersión 47
2.3.3.4 Riego por goteo 51
2.3.3.5 Sistemas hidropónicos 54
2.4 Recuperación de suelos salinos con ARU depuradas 55
2.5 Reutilización en acuicultura 55
2.6 Reutilización industrial 56
2.7 Reutilización municipal 56
2.8 Riesgos asociados con la reutilización de ARU depuradas 59
3. LODOS RESIDUALES URBANOS 61
3.1 Tratamiento de lodos residuales urbanos 61
3.2 Tipos de lodos generados en el tratamiento de aguas residuales 64
4. REUTILIZACIÓN DE LODOS RESIDUALES 66
4.1 Compostaje de lodos residuales 67
4.1.1 Sistemas de compostaje 69
4.2 Aspectos a considerar para la reutilización de lodos 72
4.2.1 Aspectos físicos 73
4.2.2 Aspectos biológicos 73
4.2.3 Aspectos nutricionales 73
4.2.4 Potencial contaminante de los compost de lodos 81
4.2.5 Rendimientos de cosecha 85
4.2.6 Usos medioambientales de los lodos compostados 88
5. DISPOSICIÓN DE LODOS EN RELLENOS SANITARIOS Y LAGUNAS 93
5.1 Aspectos generales 93
5.2 Rellenos sanitarios 93
5.3 Lagunaje 95
6. CONSIDERACIONES PARA LA ELABORACIÓN DE PROYECTOS DE
REUTILIZACIÓN DE ARU DEPURADAS Y LODOS RESIDUALES 98
ANEXOS 101
Anexo 1: Formato para la Planificación de Módulos (FPM) 102
Anexo 2: Glosario 103
SIGLAS Y ABREVIACIONES UTILIZADAS
ALC alcantarillado
ANESAPA Asociación Nacional de Empresas e Instituciones de Servicio de Agua Potable y Alcantarillado
AP agua potable Art. artículo (de una norma legal)
ARU aguas residuales urbanas cap. capítulo (del presente texto)
cm centímetro(s) CC capacidad de campo
CE conductividad eléctrica CF coliformes fecales CT Comisión Técnica DAP densidad aparente del suelo DBO demanda bioquímica de oxígeno DRA disponibilidad real de agua D.S. Decreto Supremo
DTA total de agua disponible en el suelo por cada cm de profundidad del suelo E factor de eficiencia variable de acuerdo al sistema de riego
ECA valores de evaporación del tanque Clase “A” EDAR estación depuradora de aguas residuales
EPSA Entidad Prestadora de Servicios de Agua y Alcantarillado Sanitario (antiguamente EPS)
ETP evapotranspiración potencial ETPd evapotranspiración potencial diaria
ETP0 evapotranspiración potencial de referencia
f Factor de disponibilidad de agua de acuerdo a la respuesta de los cultivos frente a la disponibilidad de agua en el suelo
Fig. Figura
FPM Formato de Planificación de Módulos FT Fuerza de Tarea
GTZ Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit GmbH (Cooperación Técnica Alemana)
ha hectárea(s) Kc coeficiente del cultivo
Kt coeficiente del tanque dependiente del tamaño, borde, humedad relativa del aire y velocidad del viento
l litro(s) LRA lámina de riego a aplicar LRN lámina real necesaria
meq miliequivalente(s) mg miligramo(s) ml mililitro(s) mmho micromho(s) MO materia orgánica
MVSB Ministerio de Vivienda y Servicios Básicos NPK nitrógeno, fósforo y potasio
OMS Organización Mundial de la Salud O&M operación y mantenimiento
párr. párrafo (de una sección del presente documento) PMP punto de marchitez permanente
ppm partes por millón
SAR relación de adsorción de Sodio
SAS Dirección de Servicios de Capacitación y Asistencia Técnica de ANESAPA (Servicios de Apoyo a la Sostenibilidad en Saneamiento Básico)
SB saneamiento básico
SISAB Superintendencia Sectorial de Saneamiento Básico SS sólidos en suspensión
ton tonelada(s) TR turno de riego
VSB Viceministerio de Servicios Básicos (La Paz)
Z profundidad efectiva del sistema radicular del cultivo µ micra(s)
INTRODUCCIÓN
El constante incremento de la población Mundial viene acompañado de una presión sobre los recursos naturales cada vez más intensa y el sucesivo deterioro general del medioambiente. La incesante explotación y utilización de los mismos por parte de la actual sociedad industrial y de consumo, tiene como consecuencia la
generación de ingentes cantidades de residuos sólidos, líquidos y gaseosos que se
vierten en medios cada vez menos capaces de asimilarlos con lo cual se viene provocando una grave afectación a los ecosistemas y riesgos a la salud humana. Parte importante de la problemática mencionada constituye la gestión integral de efluentes, un problema siempre pendiente y de cada vez mayor magnitud en gran parte de los países en vías de desarrollo. Parte de su solución consiste en la depuración de las aguas procedentes de las actividades humanas para poder ser aprovechadas en otros usos. La reutilización de estas aguas servidas tratadas ofrece grandes beneficios pues por una parte permite explotar éste elemento primordial de forma sostenible, produciendo alimentos y materia primas y por otra, minimizar la contaminación en los ríos y cuerpos de agua receptores de los vertidos generados por los núcleos de población además de ofrecer la posibilidad de incremento del volumen aprovechable en las zonas deficitarias en recursos hídricos. Así mismo, existe la posibilidad de aprovechar los residuos sólidos (lodos) producidos durante los procesos de depuración con fines agrícolas y en la bioregeneración de suelos degradados.
Previo a cerrar esta introducción, se expresa un agradecimiento a los integrantes de la CT2 / FT2 quienes han aportado sugerencias al texto y al Ing. Denis Angulo Velarde, quien realizó una profunda revisión. Finalmente cabe agradecer a la Lic. Janett Ferrel Díaz por su prolija labor de edición técnica del texto.
Ph. D. Francisco J. Cuba Terán Ing. Guillermo Jordán Ibáñez
Autor Redactor del texto didáctico Fuerza de Tarea 2
REUTILIZACIÓN Y
DISPOSICIÓN FINAL DE AGUAS
SERVIDAS Y LODOS
1.
NOCIONES SOBRE LOS SISTEMAS DE DEPURACIÓN
PREVIOS A LA REUTILIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES
1.1 Depuración del agua residual urbana
(1) Los objetivos de la depuración de ARU (agua residual urbana) consisten básicamente en la reducción de la carga de contaminantes del vertido y su transformación en inocuo para el medio ambiente y la salud humana. Los motivos que llevan a la depuración del agua previamente a su destino final son:
a) La prevención de enfermedades hídricas b) La prevención de molestias (olores, insectos,
estética, etc.)
c) La conservación de las fuentes de abastecimiento de agua para la población
d) El mantenimiento de las aguas con calidad para usos agrícolas e industriales
e) El mantenimiento de la vida piscícola
f) El mantenimiento de las aguas para el uso en baño y propósitos recreativos
(2) Para alcanzar este fin se hace necesaria la adopción de
métodos de tratamiento eficaces y cuyos costos
pueden llegar a ser elevados para las condiciones socio-económicas de los países en vías de desarrollo. Por otra parte y contrariamente a la realidad de los países desarrollados, las opciones de tratamiento
más interesantes en los países pobres son aquellas que eliminan los patógenos pero no eliminan los nutrientes presentes en la ARU para así aprovecharlos en los suelos normalmente de baja fertilidad.
Objetivos y motivos
Í Técnicamente el agua residual puede ser tratada hasta alcanzar estándares de calidad del agua de consumo. Í A través de la reducción de: 9 Sólidos en suspensión 9 Sólidos inorgánicos disueltos 9 Materia orgánica degradable 9 Compuestos tóxicos
9 Patógenos
9 Elevada cantidad de nutrientes 9 Metales pesados
1.2 Sistemas de depuración convencionales
(3) Para la depuración de las ARU se deben adoptar un conjunto de sistemas definidos como “operaciones unitarias”, cuando concurran fenómenos exclusivamente de tipo físico y de “procesos unitarios”, cuando
concurran fenómenos de transformación química o bioquímica de la materia junto con otros de tipo físico1 . Estos procesos tienen lugar en un área delimitada, generalmente con control del tiempo y bajo ciertas condiciones controladas. Los sistemas del tratamiento de las ARU se dan en las siguientes etapas sucesivas: Tratamiento preliminar, primario, secundario, terciario y lodos (como subproducto del agua residual).
(4) La separación entre los distintos tipos de tratamientos mencionados muchas veces no es totalmente clara no obstante apuntan a diferentes objetivos o “niveles de tratamiento” dependiendo del grado de purificación que se quiera lograr. Algunos de ellos
permiten concentrar, transformar, inmovilizar o incluso eliminar algunos de los elementos presentes en las ARU, de tal manera que se obtenga
un agua más “limpia” (ARU depurada) para que cumpla con ciertos requisitos de calidad y su posterior reutilización con fines agrícolas, forestales o de recreación.
(5) Los procesos mencionados se llevan a cabo en estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR). En el funcionamiento de una EDAR “tipo” se suelen distinguir dos grandes líneas:
• Línea de agua. Es el conjunto de los procesos (primarios, secundarios, etc.) que depuran el agua propiamente dicha. Comienza con el agua que entra a la depuradora y termina con el agua vertida a un curso de agua.
• Línea de fangos o lodos. Está formada por el conjunto de procesos a los que se somete al material sólido denominado “lodo de depuración” que se produce en la línea de agua. Estos lodos son tratados en un digestor anaeróbico o en otra forma similar, para ser después incinerados, usados como abono (“compost”) o simplemente depositados en un vertedero o relleno sanitario.
1
Fuente: Seoánez (1995)
Sistemas de Tratamiento
Í La elección de los niveles de tratamiento está en función del grado de contaminación que tenemos y al grado de purificación que queremos conseguir y por supuesto, la platita.
Í La EDAR va reduciendo la carga contaminante en diferente proporción a medida que el agua atraviesa los diferentes sistemas de tratamiento.
Í Operaciones como desbaste, desarenación, sedimentación, coagulación, etc., y procesos como filtros biológicos, lagunaje aeróbio o anaeróbio, cloración, etc.
(6) En una EDAR también se generan, además de los lodos,
otros residuos (arenas, grasas y objetos diversos separados en
el tratamiento previo y primario) que son normalmente llevados a vertederos.
1.2.1 Tratamiento preliminar
(7) El tratamiento previo tiene como objetivo eliminar de las aguas residuales todos aquellos elementos que por su naturaleza o tamaño pueden afectar al correcto funcionamiento de los tratamientos posteriores por su acción mecánica, formación de sedimentos, abrasión o
atascos. Solamente con este tratamiento se pueden obtener tasas de reducción de los sólidos en suspensión (SS) del orden del 15 al 30%; DBO del 15% y bacterias del 0,5 al 20%. Con esto se obtiene un efluente preliminar y lodos de pretratamiento.
1.2.2 Tratamiento primario
(8) El tratamiento primario o “sedimentación
primaria” tiene como objetivo la separación por medios físicos (por acción de la gravedad) de los sólidos en suspensión no retenidos en el tratamiento previo. Para tal fin se emplea un sistema denominado “decantador primario”. El agua, una vez tratada, se recoge por medio de vertederos periféricos desde donde pasa a las siguientes operaciones de tratamiento o bien es evacuada hacia el exterior, para su vertido. Mediante este tratamiento se obtiene un efluente primario y un lodo residual (lodo primario).
(9) La sedimentación de sólidos en suspensión
provoca que la DBO de las aguas residuales de entrada se reduzca al menos en un 20% (normalmente del 25 al 40%), y el total de los sólidos en suspensión (SS >10µm) al menos en un 50% (hasta 70%) antes del vertido. La población bacteriana se reduce entre un 25 y 75% y los huevos de helmintos en hasta 50%, la remoción de virus es escasa.
Reducción de sólidos gruesos, minerales y arenas Tratamiento Preliminar Desbaste Desarenación Efluente tratado Línea agua Afluente ARU Tasas de reducción en Tratamiento preliminar Tratamiento Primario Sedimentación
Afluente Efluente tratado
Lodo primario
Reducción de sólidos finos y obtención de lodo Línea agua Línea lodo Tasas de reducción en Tratamiento primario
1.2.3 Tratamiento secundario
(10) Este tratamiento incluye un tratamiento biológico con sedimentación secundaria cuya finalidad es conseguir la biodegradación de la materia orgánica (MO) que no ha sido retirada durante el tratamiento primario. El proceso se basa en la retención del fluido, para estimular el desarrollo de microorganismos (cepas bacterianas aeróbias) capaces de asimilar
(digerir) las substancias orgánicas presentes en las ARU, con esto se eliminan las partículas coloidales y
similares hasta conseguir una reducción apreciable de la DBO (al menos entre un 70-90%) y de los sólidos en suspensión (SS) de al menos un 90%.
(11) El proceso normalmente se optimiza llevando el efluente que sale del tratamiento primario a tanques en los que se mezcla con agua cargada de lodos activos (con microorganismos). Tales tanques poseen sistemas de burbujeo o agitación que garantizan condiciones aeróbias para el crecimiento microbiano. Posteriormente se conduce este líquido a tanques cilíndricos,
con sección en forma de tronco de cono, en los que se realiza la decantación de los lodos. El fraccionamiento se hace en dos partes, una compuesta por el fango biológico que se recircula nuevamente a los reactores aeróbios, desde el fondo de estos últimos decantadores, y otra el agua residual clarificada y depurada. De esta forma se obtiene como producto final un efluente secundario y un lodo secundario.
1.2.4 Tratamiento terciario
(12) Un tratamiento terciario es aquel que está destinado a completar un tratamiento secundario y su finalidad es la precipitación de substancias disueltas y la eliminación de los materiales en suspensión y coloidales todavía presentes en concentraciones elevadas en el efluente secundario. El tratamiento se realiza mediante procesos físicos y químicos
Biodegradación microbiana Digestión y oxigenación “Comen MO y respiran O2“ Transformación de la MO inestable en estable (lodo biológico)
“Transforman“
Í Transformación de la materia orgánica
MO-Inestable MO-Estable
C, N, S, P, O, H CO2, NO3, SO4, PO4
Reducción de materia orgánica y sólidos finos; obtención de lodo primario
Tratamiento Secundario
Línea agua
Aireación
Afluente Efluente tratado
Lodo secundario Sedimentación final Línea lodo
especiales para substancias concretas como nutrientes (fósforo, nitrógeno), minerales, metales pesados, virus, compuestos orgánicos, etc.
(13) El tratamiento terciario es el tipo de tratamiento más caro y avanzado y se usa en casos más especiales como la
purificación de ARU con contenidos
anormales de algunos elementos o cuando el vertido final se hará en zonas declaradas sensibles (peligro de eutrofización).
(14) Los tratamientos terciarios avanzados incluyen la desinfección o eliminación de los microorganismos patógenos, aún presentes en los efluentes secundarios. Los procesos de
desinfección se pueden llevar a cabo a través de métodos
físicos (aplicación de radiación ultravioleta, radiación gamma, microondas, ultrasonidos) pero por lo general se realiza mediante la adición de productos químicos (ozonización y cloración con hipoclorito sódico). El efluente obtenido recibe la denominación de efluente secundario desinfectado. Las dosis recomendadas para la desinfección de efluentes constan en la Tabla 1.
Tabla 1: Dosis media de cloro para desinfección de distintos tipos de efluentes2
Dosis Efluente
mg/l
ARU bruta 6 - 25 -
Decantación primaria 5 - 20 - Planta de lechos bacterianos 3 - 15 - Planta de lodos activos 2 - 18 2 - 10 Planta de floculación química 2 – 6 2 - 10 Planta de lodos activos con filtración 1 – 5 2 - 10
(15) Las Tablas 2 y 3 resumen el porcentaje de reducción de algunos parámetros físicos y microbiológicos de calidad luego de la adopción de algunos de los tratamientos descritos.
2
Fuente: Castillo et al.(1994).
Reducción de nutrientes contaminantes y desinfección Tratamiento Terciario Reducción de nutrientes Desinfección Afluente Efluente tratado Línea agua
Tabla 2: Intervalo de reducción de DBO5, sólidos en suspensión y coliformes tras la
adopción de diferentes procesos de depuración según varios autores3
% Reducción Tratamiento
DBO5 Sólidos en suspensión Coliformes
Sólo cloración 15 – 30 - 90 – 95 Tratamiento previo 15 – 30 15 – 30 10 – 25 Decantación primaria 25 – 40 50 – 70 25 – 75 Efluente 1º + cloración – – 99 Fosas sépticas - tanques Imhoff 17 – 60 37 – 85 10 – 90
70 – 80 80 – 90 80 – 90 70 – 85 40 – 60 Físico-químico (floculación) 50 – 75 65 – 90 99 75 – 95
Fangos activos (aireación prolongada)
85 – 99 83 – 99 90 85 – 95 90 – 98 Fangos activos (convencional)
75 – 90 85 – 92 90 80 – 90 70 – 92 90 – 95 80 – 90 Lechos bacterianos 60 – 95 52 – 90 90 – 99 Efluente 2º + cloración – – 98 – 99 80 – 95 Lagunas aeróbias 60 – 96 70 – 90 99 80 – 95 60 – 95 Lagunas facultativas 90 50 - 90 99 50 – 86 Lagunas anaeróbias 50 – 60 60 – 80 99 60 – 85 85 – 90 Lechos de turba 85 – 90 90 99 70 – 97 Biodiscos 85 75 – 97 85 90 – 99 95 – 98 95 – 98 Filtro verde (riego)
99 98 98
Filtro verde (escorrentía) 92 – 96 95 99 80 – 99
Infiltración - percolación
85 – 98 95 95
3
Tabla 3: Concentración de organismos patógenos presentes en ARU bruta y tras la adopción de tratamientos primario y secundario4
Concentración en ARU
bruta Tratamiento primario
Tratamiento secundario Organismo Nº / 100 ml 106 – 107 0,5 x 108 0,3 x 10 6 1,6 x 108 104 – 109 Escherichia coli 4,0 x 106 0,6 x 107 5,4 x 103 125 400 – 1200 Salmonella sp. 400 – 8000 56 0,22 73000 50700 Clostridium sp. 29600 46000 27000 Mycobacterium sp. 20 – 100 – –
(16) Cabe notar que los textos didácticos Nº17 y Nº18 describen con más detalle la información referida a los "Tipos de procesos de tratamiento de aguas residuales" y “Calidad de aguas residuales” respectivamente.
!
1. La depuración del agua residual a través de los diferentes sistemas de tratamiento asegura que los diferentes cursos del agua no vayan a ser contaminados beneficiando así a nuestro medio ambiente. Dependiendo del plan de gestión ambiental esta agua puede ser reutilizada o no.?
1. ¿Cuántos tipos de tratamientos existen? ¿Cuáles son? Explique.
2. ¿Cuáles son los parámetros de remoción más importantes para la descontaminación del agua residual?
3. ¿Qué significa biodegradación? ¿Cuál es su propósito?
4. ¿Cuáles son los sólidos orgánicos sujetos a biodegradación?¿En que se transforman?
1. ¿A qué sectores cree Ud. que contaminan las aguas residuales de su región? ¿A ríos, lagos, pastizales o sembradíos? ¿Otros? ¿Cuáles? Identifíquelos. 2. Elabore una tabla dónde se muestren las tasas de reducción de los principales
parámetros de descontaminación para los diferentes sistemas de tratamiento existentes.
3. Proponga Ud. otros métodos de tratamiento desconocidos que gracias a su conocimiento, experiencia, creatividad e iniciativa puedan ser introducidos como alternativas en la depuración del agua en su región. Discuta con sus compañeros, recurra a conceptos básicos, realice croquis, dibujos, etc.
#
1. La depuración de aguas residuales aporta muchos beneficios, así mismo su uso no controlado genera impactos sobre el medio ambiente y la salud humana. Estos impactos se minimizan cuando se implementan prácticas de manejo seguras y se realizan seguimientos periódicos en la calidad de efluentes.
4
Fuente: Seoánez (1978), Degrémont (1979), Metcalf-Eddy (1985), Sierra y Peñalver (1989), Mujeriego (1990).
2.
REUTILIZACIÓN DE ARU DEPURADAS
(17) La reutilización de ARU puede considerarse como un componente intrínseco del ciclo natural del agua puesto que mediante el vertido de efluentes a los cursos de agua y su dilución con el caudal circulante, las aguas residuales pueden ser reutilizadas en puntos aguas abajo, para su aprovechamiento urbano, agrícola e industrial.
(18) La reutilización planificada y a gran escala de las ARU trae grandes beneficios principalmente en zonas áridas y semiáridas debido al aporte adicional de recursos hídricos que
supone, ya sea en forma de recursos netos, o bien de recursos alternativos que permiten preservar el agua de mejor calidad para otros usos más
“nobles” o exigentes, como el abastecimiento público. En este mismo sentido y cuando la reutilización se efectúa para el riego agrícola, forestal o de áreas verdes y de recreación, se aprovechan los nutrientes disueltos en las ARU
que pueden ser asimilados por las plantas con lo cual se evita que ciertas substancias consideradas contaminantes acaben en los cursos naturales de agua. Así mismo la reutilización permite la reducción de uso de fertilizantes químicos y
posibilita el aprovechamiento de tierras con limitaciones edafoclimáticas. Una otra opción utilizada en países desarrollados es el uso del agua depurada como agua de refrigeración en torres de enfriamiento, calderos, intercambiadores de calor, etc. (19) La reutilización de ARU hace posible un ahorro energético, al disminuir la necesidad de explotación de agua de las reservas existentes en el subsuelo y que normalmente tienen una alta calidad. Con esto se colabora en la preservación de los acuíferos a la vez que se aumenta la reserva para épocas de escasez o sequía prolongada5 .
(20) La reutilización de ARU debe incluirse en el manejo integrado de los recursos hídricos al nivel de cuencas fluviales o en la planificación rural-urbana. Los obstáculos para su inclusión parten del desconocimiento del real potencial de las ARU al ser consideradas no como un recurso sino como un
problema, por el supuesto riesgo de contaminación que traen principalmente para las aguas superficiales y los cultivos. Por otro lado ya que la agricultura con aguas servidas es por lo general una actividad de tipo informal, no planificada o incluso ilegal, la población en general suele 5 Fuente : Mujeriego (1990) Beneficios Obstáculos sociales
Í Para ello debemos promocionar y crear una cultura sanitaria dentro de nuestra región o comunidad a través de la capacitación y participación colectiva.¡Informemos a todos !!!!
Í Una buena alternativa para nuestros grandes campos agrícolas necesitados de agua.
Í ¡Y los ganadores al premio “Mejor nutriente en la reutilización agrícola” son: TA-TA-TA-TAAN…
¡ Nitrógeno, Fósforo y Potasio!!!
condenar junto a las autoridades sobre la práctica del uso de aguas servidas por razones de salud pública. Así mismo los investigadores se han centrado en los impactos que el uso de aguas servidas tratadas tiene sobre la salud, ignorando la existencia de la práctica mucho más generalizada de usar aguas servidas no tratadas. En el reciente Foro de Agua del Banco Mundial (Washington, 8 de mayo de 2002), se estimó que los agricultores de países en desarrollo irrigan aproximadamente 20 millones de hectáreas con aguas servidas parcialmente diluidas o sin diluir, una práctica que es la forma de vida de
millones de personas pobres, sobre todo en Asia, América Latina, Oriente Medio y partes de África. De hecho, en muchos países hay más hectáreas irrigadas informalmente, con corrientes de agua urbana contaminada, que dentro de esquemas formales de riego. Sin embargo, solamente estas
últimas son consideradas en las estadísticas nacionales sobre “agricultura de regadío” recopiladas anualmente por la FAO.
2.1 Aspectos sanitarios relacionados con la reutilización de
ARU
(21) La legislación en materia de aguas disponible en diversos países y organizaciones, hacen claras referencias a la necesidad de disponer de una calidad mínima para las ARU depuradas antes de su vertido o reutilización. No obstante la cantidad y complejidad de las variables concurrentes en estos temas tornan
complejo el establecimiento de criterios de calidad universales.
Variables como el tipo de práctica de reutilización, dotaciones de agua a aplicar, tipo de suelo o de cultivos, sistemas de riego, climatología, etc., influyen de forma sustancial en el impacto final que las ARU reutilizadas pueden ocasionar en el medio ambiente o en la salud humana.
(22) A nivel mundial se han publicado normativas o recomendaciones, multitud de estándares de calidad para la reutilización de las ARU depuradas. A grandes rasgos, se podría decir que existen dos posturas diferenciadas; una podría estar representada por las directrices de la Organización Mundial de la Salud (OMS, 1989 y 1990) y de países como Francia (Conseil Superieur D´hygiene Publique de France, 1991), entidades que se preocuparon en establecer unos estándares asequibles técnica y económicamente, a fin de incentivar y favorecer su cumplimiento en la mayoría de las naciones. El otro grupo está conformado por países como Estados Unidos de Norteamérica (EPA, 1992) e Israel y Japón cuyo alto nivel de desarrollo tecnológico les permite exigir altos niveles de calidad solamente
Í Claros ejemplos de países pobres con cultura de reutilización del agua depurada donde se han cambiado hábitos y creencias desinformantes.
Existen variados criterios sobre la calidad del agua residual depurada
Existen variados criterios sobre la calidad del agua residual depurada
alcanzables con la adopción de sistemas sofisticados de depuración y estrictas normas de control fuera de las posibilidades económicas de los países en vías de
desarrollo y de muy discutible rentabilidad.
(23) La Organización Mundial de la Salud (OMS, 1989) se basa en las "Directrices sanitarias sobre el uso de aguas residuales en agricultura y acuicultura". La publicación de 1990, de título "Directrices para el uso sin riesgos de aguas
residuales y excretas en agricultura y acuicultura", reúne la información obtenida en la reunión de expertos de la OMS - Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y de otras publicaciones constituyendo su objetivo primordial la actualización de las directrices existentes. Sin embargo el objetivo principal de todas estas directrices es combatir la propagación de las enfermedades transmisibles, por lo que los riesgos sanitarios se limitan a la previsible contaminación microbiológica, tratando muy someramente los contaminantes químicos.
(24) En la Tabla 4 se resumen algunos de los estándares de calidad así como los tratamientos propuestos. A la hora de la elección de estándares y directrices debe preponderar la
realidad y situación agrícola, hidrológica y
socio-económica de los países donde las mismas se aplicarán. Así pues, los estándares propuestos deben ser considerados como recomendaciones exclusivamente técnicas, que deberán ser revisadas y adaptadas de acuerdo a cada situación particular.
Parámetro Concentración % Reducción Tipo de zona Tipo de
tratamiento mg/l DBO5 (mg/l de O2) 25 70 – 90 DQO (mg/l de O2) 125 75 Normal Secundario SS (mg/l) optativo 35 90 2 (a) P total (mg/l) 1 (b) 80 15 (a) Sensible Secundario N total (mg/l) 10 (b) 70 – 80 DBO5 (mg/l de O2) – 20
Menos sensible Primario
SS (mg/l) optativo – 50 a: entre 10000 y 100000 habitantes equivalentes
b: >100000 habitantes equivalentes
Tabla 4: Sistemas de depuración y estándares de calidad según el tipo de zona y el tratamiento de ARU antes de su vertido6
6
Fuente: Directiva del Consejo Europeo (1991).
Estándares de calidad
Í Cada región tiene su propia
realidad hídrica y presenta diferentes características de consumo, sus intereses obedecen a crecientes necesidades técnicas y de gestión ambiental.
Í No olvidemos que la sostenibilidad de una planta de tratamiento depende de la economía de sus beneficiarios, para ellos es la factura mensual de operación y mantenimiento.
2.1.1 Contaminación fecohídrica
(25) En materia de normativa sanitaria, el primer criterio de calidad a cumplir para la reutilización las ARU depuradas es evitar la contaminación fecohídrica o transferencia de organismos patógenos que existen en las excretas humanas, hacia el suelo y plantas, debido al riesgo de consumo humano.
(26) Las normativas se basan, fundamentalmente, en el máximo número de coliformes, tanto totales como fecales y en el número de nematodos permitidos en ellas, teniendo en cuenta el
tipo de cultivo a donde se apliquen y el sistema de riego a
utilizar. De esto organismos, se destaca la exigencia completa, o casi completa de remoción de los huevos de nematodos intestinales (hasta una media geométrica de <1 huevo de nematodo viable por litro). Con respecto a la
concentración de bacterias excretadas, para el uso irrestricto de aguas residuales en agricultura se exige una media aritmética de 100 coliformes fecales por 100 ml. Para los nematodos intestinales (Nº de huevos viables), el 95% de las muestras no excederán el valor límite. Para coliformes fecales, el 90% de las muestras no excederán el valor límite.
(27) Si se cumplen las normas citadas, también se reducirá la cantidad de otros patógenos, tales como los huevos de trematodos y quistes de protozoarios, a niveles en los que no puede detectarse su presencia. Este grado de purificación requerido para las ARU se asegura a través de un sistema de lagunas de estabilización de 4 a 5 celdas y un tiempo total de retención de 20 días. En el caso de lodos, se requiere de un almacenamiento prolongado (>6 meses) o un período menor de almacenamiento a una temperatura más elevada.
2.1.2 Grupos de organismos patógenos
(28) Las ARU brutas contienen concentraciones elevadas de agentes patógeno - infecciosos para el hombre y los animales. Los mismos pueden clasificarse en grupos correspondientes a bacterias, virus y parásitos intestinales (protozoos y helmintos).
a) Bacterias. Gran número de bacterias son huéspedes
habituales del tracto intestinal de personas sanas y son normalmente excretadas en las heces. También están presentes bacterias patógenas (entéricas) capaces de provocar una gran variedad de enfermedades. Así
Í Concentración permitida para riego Huevos de nematodos <1 / litro Coliformes fecales 100 / 100ml
Í Si alguna de las millones de
colibacterias contenidas en nuestro tracto intestinal alcanza un tejido ú órgano actúa entonces de forma patógena, somos asintomáticos hasta que nuestros “amigos” desconocen la amistad que nos une.
Normativa para coniformes y nematodos para riego
mismo una persona infectada puede ser portadora asintomática y excretar los patógenos durante largos períodos de tiempo. Por otra parte el tiempo de
supervivencia de bacterias en aguas
residuales es menor que el de los virus dependiendo en gran medida de las condiciones ambientales.
b) Virus. En las ARU sin depurar se pueden detectar hasta
100000 partículas virales por litro. La concentración de virus en esta aguas tiene una importante variación estacional con mayores concentraciones en la época cálida del año. A pesar que los virus no se multiplican fuera de la célula huésped son muy resistentes a las condiciones medioambientales y pueden llegar a sobrevivir en el suelo durante meses.
En contraste con otros microorganismos los virus no son fácilmente destruidos por los habituales procesos de desinfección, por lo que efluentes aparentemente libres de bacterias pueden contener virus activos. Así mismo, la ingestión de una sola partícula vírica puede ser suficiente para producir una infección.
c) Protozoos. Las ARU contienen gran variedad de protozoos
patógenos capaces de originar infecciones a nivel del tracto intestinal humano. Entre ellos las especies Entamoeba histolytica, Giardia intestinalis y Cryptosporidium spp. son los causantes de la disentería amebiana, hepatitis amebiana y diversos tipos de diarrea.
d) Helmintos. La infección con helmintos representa riesgo
para la salud más importante asociado con el uso de aguas servidas. Los ciclos biológicos de estos organismos son complejos y requieren en algunos casos la
estancia en un huésped intermediario. El estadio infeccioso de algunos helmintos es el organismo
adulto y en otros casos la larva, los huevos o quistes. Estos últimos son resistentes a las condiciones medioambientales y algunos pueden persistir a la desinfección de las aguas residuales. El helminto de mayor importancia sanitaria dada su incidencia global es Ascaris lumbricoides, Tabla 5.
Í Debido a que carecen de enzimas
propias no tienen un metabolismo propio, se apropian de las funciones metabólicas de las bacterias o células para vivir y multiplicarse, son dependientes. ¡Que vividores!!!!
Í Dónde hay bacterias posiblemente
hay virus, pero dónde hay virus no necesariamente hay bacterias. Un virus activo no hace nada sólo, puede que se muera sin haber disfrutado de la vida.
Í Mejor llamémoslos por su
Organismo Enfermedad Ancylostoma duodenale Anquilostoma duodenal Ascaris lumbricoides Ascariasis
Enterobius vermicularis Enterobiasis Strongyloides stercoralis Estrongiloidiasis Nematodos
Trichuris trichiura Tricuriasis Chlonorchis sinensis Clonorquiasis
Opisthorchis Opistorquiasis
Paragonimus westermani Paragonimiasis Schistosoma japonicum Esquistosomiasis Trematodos
Schistosoma mansoni Esquistosomiasis Diphylobothrium latum Difilobotriasis Echinococcus granulosis Hidatidosis
Hymenolepis nana Himenolepiasis
Taenia saginata Teniasis
Cestodos
Taenia solium Teniasis
Tabla 5: Principales tipos dehelmintos potencialmente presentes en ARU brutas y enfermedades que pueden llegar a provocar7
2.1.3 Vías de exposición y transmisión de patógenos
(29) El vertido de ARU provoca la transferencia de agentes patógenos a los cuerpos de agua receptores. El empleo de estos recursos en distintas actividades humanas constituye la vía de exposición y contagio de la población ya sea directamente a través del consumo del agua contaminada o a través del consumo de alimentos. A continuación se citan las principales vías de exposición y transmisión de estos agentes:
a) Aguas. El contacto con aguas residuales plantea un riesgo
potencial de contaminación por contacto inhalación o ingestión accidental. Los agricultores y otros trabajadores del área rural o periurbana, son el principal grupo expuesto a una posible infección por organismos patógenos. En tales regiones, es común la transmisión hídrica por gérmenes presentes en manantiales y cursos de agua superficiales o canales superficiales.
b) Aerosoles. Los aerosoles se forman por un proceso de
dispersión del agua en forma de finas gotas de diámetro comprendido entre 0,01 a 50 micras, las cuales pueden ser transportadas por el viento a considerables distancias suspendidas en el aire por lo que constituyen un eficiente medio de dispersión de virus y bacterias que pueden
inhalarse y causar infecciones en las vías respiratorias. Estos
aerosoles se producen principalmente durante el riego por aspersión de aguas residuales.
7
Fuente: Hawkes (1971), Sala (1991).
Transmisión relacionada con el agua Transmisión relacionada con aerosoles
c) Suelos y plantas. La totalidad de los microorganismos son
capaces de sobrevivir en el suelo, por lo que contaminan los vegetales y la superficie de sus partes comestibles. Así mismo y bajo ciertas condiciones pueden ingresar al interior de las raíces.
2.1.4 Supervivencia de patógenos
(30) Los estudios sobre la supervivencia de patógenos en las ARU depuradas deben realizarse a nivel de campo en los propios sitios donde se practica la reutilización en agricultura, acuicultura y otras aplicaciones.
(31) Los principales procesos de tratamiento a ser validados se centran en su eficiencia para la eliminación de patógenos, específicamente en la supervivencia de huevos de nematodos intestinales, seguido por la supervivencia de bacterias excretadas. Normalmente los estudios de supervivencia de virus son menos comunes en virtud de la dificultad de aplicación de las técnicas convenientes para el aislamiento de los rotavirus.
(32) La supervivencia en efluentes depende en gran medida de la temperatura del agua y en el caso de las bacterias, de la flora competitiva. La falta de esta competencia
determina paradójicamente que las bacterias sobrevivan más tiempo en aguas limpias que en contaminadas. Contrariamente los virus muestran una mayor supervivencia en aguas contaminadas probablemente debido a la protección que reciben al adsorberse en los sólidos en suspensión.
(33) Las enterobacterias tienen un tiempo de supervivencia de alrededor de 20 días. Sin embargo la supervivencia de Salmonella spp. puede superar los 60 días en aguas contaminadas con materia orgánica. El tiempo de permanencia de los virus es superior al de las bacterias y se ve incrementado con
temperaturas bajas (hasta 9 meses a 10°C) en cuanto que con temperaturas de 20 a 30 °C la supervivencia no sobrepasa los dos meses.
(34) El tiempo de supervivencia de los microorganismos en lodos es más reducida con respecto a suelos o plantas, pero muy es similar a la de aguas, Tabla 6.
(35) Las bacterias pueden sobrevivir en el medio edáfico durante largos periodos de tiempo si las condiciones son óptimas. Ya en zonas de clima árido y caluroso la supervivencia se limita a 60 o 90 días.
Tiempo de supervivencia
Í Cada microorganismo tiene
diferentes temperaturas óptimas de desarrollo, así mismo su inhibición o muerte puede producirse variando la temperatura de su medio para distintos tiempos de permanencia.
Í La mayoría de las bacterias muere entre los 60 – 70ºC en un tiempo promedio de 10 minutos, si se aumenta la temperatura se reduce el tiempo de muerte y viceversa.
Transmisión relacionada con suelos Patógenos en ARU depuradas Supervivencia en efluentes Supervivencia en lodos Supervivencia en suelos y vegetales
Supervivencia
Organismo Medio estudiado
Días Suelo 25 – 170 Agua 60 – 120 Enterovirus Plantas 15 – 60 Suelo 32 Virus Polivirus Agua contaminada 20 Brucella spp. Suelo 29 – 800 Suelo 38 Coliformes Cultivos 35 Suelo 20 – 70 Agua y lodos 30 – 60 Coliformes fecales Plantas 15 – 30 Estreptococos Suelo 35 – 63
Leptospira spp. Aguas fecales 30
Suelo 60 – 180 Agua 30 – 90 Mycobacterium tuberculosis Plantas 10 – 14 Suelo 20 – 70 Agua 39 – 69 Lodo seco 500 Cultivos poca altura 25 – 50 Salmonella spp.
Cultivos con altura 5 – 20 Agua 10 – 30 Shigella spp. Cultivos 5 – 10 Suelo 10 – 20 Agua y lodos 10 – 30 Bacterias Vibrio cholerae Plantas 2 – 5 Suelo 10 – 20 Agua 15 – 30 Protozoos Quistes de Entamoeba histolytica
Plantas 2 – 10
Suelo 400
Agua > 180 Huevos de Ascaris lumbricoides
Plantas 30 – 60 Suelo 30 – 90 Larvas de Ancylostoma spp.
Plantas 10 – 30 Huevos de Schistosoma spp. Lodos secos 21
Suelo > 180 Huevos de Taenia saginata
Plantas 30 – 60 Suelo > 180 Helmintos
Huevos de Trichuris trichiura
Plantas 30 – 60 Tabla 6: Tiempos de supervivencia en distintos medios de los principales
organismos patógenos potencialmente presentes en ARU brutas8
2.1.5 Contaminación por compuestos tóxicos y peligrosos
(36) La presencia de contaminantes tóxicos y peligrosos en las ARU depuradas es un aspecto especialmente grave en el caso de
8
Fuente: Environmental Protection Agency (1992),Organización Mundial de la Salud (1990), Sierra y Peñalver (1989).
la generación de ARU con elevada participación de efluentes de origen industrial. Por otro lado, la presencia de sustancias tóxicas como cianuros, fenoles y ciertos metales pesados en las ARU depuradas puede afectar o destruir totalmente los cultivos bacterianos necesarios para la depuración de la materia orgánica en los tratamientos secundarios.
(37) En esta categoría se incluyen un amplio grupo de elementos químicos, que como consecuencia de su acumulación en el medio ambiente, son considerados como contaminantes. Debido a que se encuentran a una baja concentración son denominados como “elementos traza”. Algunos
de ellos son esenciales para el desarrollo vegetal o animal, no obstante otros como el cadmio, mercurio o plomo por su toxicidad y persistencia
se los considera como biológicamente peligrosos, Tabla 7.
Esencialidad Toxicidad
Elementos
Planta Animal Planta Animal
As No No Si Si Cd No No Si Si Co Si Si Si Si Cr No No Si Si Cu Si Si Si Si Hg No No – Si Mn Si Si – – Mo Si Si – Si Ni No Si Si Si Pb No No Si Si Sn No Si Si Metales pesados Zn Si Si Si – B Si Si Si – Be No No Si Si F No Si Si Si No metálicos Se Si Si Si Si
Tabla 7: Elementos potencialmente tóxicos identificados en ARU brutas9
(38) La asimilación de elementos tóxicos por el organismo humano trae consigo riesgos graves a la salud, sin embargo la mayoría de los estudios realizados sólo hacen referencia a los efectos que ocasionarían aunque es escasa la posibilidad de una intoxicación por tales elementos contenidos en las ARU depuradas, Tabla 8.
9
Fuente: Loehr (1987).
Í Si los elementos traza aumentan
su concentración se tornan tóxicos y contaminan a plantas y animales.
Sustancias inorgánicas
Elemento Efectos
Hg, Pb Sistema nervioso central: daño cerebral y/o neurofisiológico Hg, Pb, As Sistema nervioso periférico: neuropatía periférica
Cd, Hg, As Sistema renal: proteinuria, nefrosis tubular As Sistema hepático: cirrosis
Cd, Hg, As, Se Sistema respiratorio: enfisema, bronquitis, cáncer Hg, As Mucosa oral y nasal: úlceras
Cd Esqueleto: osteomalacia Se Dientes: caries
Cd, As Sistema cardiovascular
Cd, Hg, As Sistema reproductor: cáncer de próstata, aborto Cd, As Piel: cáncer
Cd, As Aberraciones cromosómicas
Tabla 8: Efectos nocivos de algunos elementos potencialmente tóxicos sobre el organismo humano identificados en ARU brutas10
(39) Las substancias orgánicas contaminantes son moléculas
complejas que están presentes en las ARU depuradas. Algunos
de los principales contaminantes orgánicos detectados en ARU brutas se muestran en la Tabla 9.
(40) La gran dificultad en el análisis de la mayoría de los contaminantes orgánicos de la Tabla 9 radica en la escasa
concentración en la que se presentan generalmente del orden
de µg/l lo cual dificulta su detección y cuantificación y exige la aplicación de técnicas laboriosas y costosas con necesidad de equipamiento moderno. Así mismo se dispone de escasa información bibliográfica e investigación al respecto para tomar decisiones respecto al manejo de estas substancias.
10
Fuente: Castillo et al. (1994).
Compuestos orgánicos Cloruro de metileno Tetracloruro de carbono Alcanos policlorados Tetracloroetileno Benceno Fenol Nitrofenol Derivados del benceno
Tolueno Diclorobenceno Clorobencenos Hexaclorobenceno Dimetilftalato Ftalatos Di-n-butilftalato Tetraclorofenol Fenoles policlorados Pentaclorofenol Cloroformo Bromoformo Trihalometanos Bromodiclorometano Benzofluoranteno Fluoranteno Fenantreno Hidrocarburos aromáticos polinucleares (PAH)
Naftaleno Bifenilos polibromados (PBBs) Bifenilos Bifenilos policlorados (PCBs) Aldrín Pesticidas Atrazina
Tabla 9: Principales contaminantes orgánicos detectados en ARU brutas11
?
5. ¿Cúales son las concentraciones microbiológicas permitidas en el riego agrícola?. 6. ¿ Qué ocurre con los microrganismos cuando aumentamos la temperatura de su
medio?. Explique.
7. ¿ Quiénes son denominados elementos traza?
4. Indique Ud. el tiempo de supervivencia en suelos, agua y plantas de los microorganismos patógenos productores de enfermedades conocidas en su región. 5. ¿Qué elementos tóxicos se generan en su región?¿Quién los produce?
Identifíquelos.
2.2 Experiencias de reutilización de ARU depuradas
(41) A pesar de las múltiples dificultades que se enfrentan para garantizar un uso ambientalmente seguro de las ARU depuradas, deben considerarse los múltiples beneficios que trae consigo la reutilización, algunos de los cuales se citan a continuación.
a) Reutilización de un recurso hídrico que generalmente se desaprovecha y cuyo volumen tiende a incrementarse debido a la mayor demanda de agua por los núcleos de una población.
11
Fuente: Castillo et al. (1994).
Beneficios de la reutilización
b) Aprovechamiento de las sustancias fertilizantes o nutrientes presentes en las aguas residuales, que enriquecerán la fertilidad del suelo y reducirán el consumo de fertilizantes químicos por el agricultor.
c) Minimización de los problemas de eutrofización y contaminación provocados por el vertido directo de estas aguas a los cauces naturales superficiales.
d) Recarga, renovación y menor perturbación a la calidad de los acuíferos subterráneos.
e) Utilización del sistema suelo-planta como medio depurador adicional a los convencionales.
(42) En la Figura 1 se describe el flujograma de reutilización de las ARU, desde el proceso de tratamiento de las aguas residuales.
Fig. 1: La sociedad debe valorar los beneficios y problemas decurrentes de la reutilización de las aguas y lodos residuales urbanos.12
12
(43) A continuación se hacen algunas consideraciones particulares respecto a la reutilización de ARU depuradas de acuerdo a las aplicaciones, prohibiciones y excepcionalidades desde el punto de vista sanitario y medioambiental.
2.2.1 Reutilización agrícola y forestal
(44) La reutilización en el ámbito agrícola y forestal de las ARU depuradas contribuye a aumentar la
productividad y en consecuencia la calidad de
vida y las condiciones sociales de los agricultores. Además de estas ventajas la reutilización ayuda a
evitar la contaminación ambiental y proteger el abastecimiento de agua potable en el medio rural.
(45) El uso de ARU depuradas en la agricultura es la forma más eficiente para reciclar los nutrientes que contiene, reducir la contaminación de las aguas superficiales y conservar este recurso para otros usos (Figura 2). Con frecuencia esta es la única opción con la que cuentan los agricultores de los países en vías de desarrollo.
Fig. 2: Ciclo de las ARU, para una reutilización sin riesgos medioambientales o sanitarios.13 13 Fuente: Guillette. (1992). Í Reutilización agrícola: 9 En cultivos alimenticios 9 En cultivos no alimenticios
(46) Este ciclo (ver Fig. 2)se inicia con su vertido a la red colectora local (A). En ocasiones se hace necesario el bombeo hasta estaciones intermedias (B) para conducirlas hasta las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (D) donde sufren los tratamientos respectivos (E) que pueden incluir tratamientos secundarios e inclusive su desinfección (F). Luego de cumplir con estas etapas los efluentes tratados pueden ser reutilizados por ejemplo en el riego agrícola, de áreas verdes, campos deportivos y otras aplicaciones (G)
2.2.2 Rendimientos de cosechas
(47) Esta claramente establecido en la literatura que la reutilización de ARU depuradas en el riego agrícola promueve una mayor producción de biomasa vegetal y un mayor enraizado con lo cual se contribuye a evitar la erosión del suelo.
(48) Los efectos benéficos sobre las propiedades edáficas, en parte pueden deberse a los efectos nutricionales y a una mejoría de las propiedades físico-químicas del suelo, se producen rendimientos de cosecha superiores a los que provocan las aguas de riego normales, siendo estos rendimientos similares a los que inducen las aguas de riego suplementadas con fertilizantes minerales.
2.2.3 Restricción de cultivos
(49) La restricción de cultivos tiene como objetivo la
prevención de problemas para la salud humana y el medio
ambiente que en ocasiones se contrapone a los intereses de agricultores que deben reducir los beneficios económicos derivados del uso de esta agua en el
riego de cultivos de alto valor como por ejemplo las hortalizas en las zonas urbanas y periurbanas susceptibles de
ser contaminadas. Esta situación conflictiva es común a la mayoría de los países en vías de desarrollo que no pueden dotar a los regantes agua de mejor calidad y tampoco tienen la capacidad de hacer cumplir la legislación inherente.
(50) Las ARU depuradas enfrentan prohibiciones para su reutilización especialmente cuando se destinan al riego de especies vegetales para consumo humano; prácticamente todas las legislaciones contemplan excepciones que
permiten su aprovechamiento con diferentes restricciones sobretodo para la producción de plantas que poseen ciertas peculiaridades, como es
Í Dependiendo de su calidad el agua depurada es reutilizada en determinados tipos de cultivos.
Problemas para los agricultores
Í Planifiquemos cuidadosamente el impacto
que puede provocar el riego a través de un plan seguro de gestión ambiental.
el caso del cultivo de forrajes, árboles frutales o especies arbóreas forestales caracterizadas por un alto consumo de agua, eficiencia en la absorción de nutrientes ó una alta tasa de producción de biomasa; todo esto sumado a un valor o interés económico.
(51) Atendiendo al grado en que se exigen medidas de protección para la salud los cultivos se clasifican en tres categorías A, B y C.
(52) Categoría A. Cultivos en los que los tratamientos destinados a cumplir las directrices son fundamentales; corresponde a los cultivos que suelen ingerirse crudos y se cultivan en estrecho contacto con los efluentes de las ARU depuradas. Sin duda el grupo de cultivos de mayor riesgo sanitario está compuesto por vegetales especialmente susceptibles debido a su bajo porte o a la localización de sus órganos comestibles, lo cual facilita el contacto directo con las aguas de riego, entre ellos se pueden citar: hortalizas frescas como lechuga, coliflor, acelga, repollo, apio, perejil, espinaca, cebolla, ajo, alcachofa, espárragos, pepino, vainitas, tomate, pimentón, zanahoria, frutilla, y otros. Algunos árboles frutales de bajo porte regados por aspersión también pueden incluirse en esta categoría, así como las uvas de mesa y flores de corte. El riego de césped en áreas con acceso público entraría también dentro de esta categoría. Los campos deportivos y parques infantiles, especialmente jardines de hoteles y otras áreas de recreación requieren normas muy estrictas, puesto que la salud de las personas que están en contacto con el césped recién regado puede correr grandes riesgos con ARU depuradas de baja calidad microbiológica.
(53) Categoría B. Corresponden a esta categoría los cultivos que presentan un menor riego sanitario que los anteriormente citados, bien por no estar destinados al consumo humano o estarlo una vez cocidos. Comprende los cultivos para consumo humano que no entren en contacto directo con las aguas residuales, siempre que sus frutos no se recojan del suelo, ni se rieguen por aspersión como algunos árboles frutales, viñedos, lenteja, haba, arveja, frijol, garbanzo, berenjena, zapallo, papa, zanahoria, remolachas o aquellos cultivos procesados de tal forma que se destruyen los agentes patógenos así como los cereales (arroz, avena, cebada, centeno, sorgo, trigo, maíz), o aquellos cuya cáscara no es comestible (sandía, melones, cítricos, nueces, etc).
(54) Categoría C. Se encuadran en este grupo de menor riesgo, algunas especies industriales arbóreas (pinos y eucaliptos destinados a la obtención de madera o celulosa) e industriales herbáceos no aptos para el consumo humano “in natura” y que suelen tratarse por calor o desecación antes del consumo
Cultivos de alta protección para la salud Cultivos de media protección para la salud Cultivos de baja protección para la salud Alimentos comestibles no expuestos al contacto directo del riego.
Alimentos comestibles no expuestos al contacto directo del riego.
Deben ser protegidos del riego directo algunos alimentos que suelen ingerirse crudos. Deben ser protegidos del riego directo algunos alimentos que suelen ingerirse crudos.
humano (algodón, semillas oleaginosas como el girasol la soya y estimulantes como el tabaco); así como los frutales arbóreos de mayor porte cuyos frutos estarían aislados del contacto con el
agua de riego (excepto cuando el sistema de riego es por
aspersión) como el palto, chirimoya, manzano, naranjo, limonero, peral y otros. También se incluyen en este grupo las verduras y frutas cultivadas exclusivamente para enlatado u otros tratamientos que destruyan los agentes patógenos; cultivos forrajeros secados al sol y recolectados antes de ser consumidos por los animales; el riego de campos en zonas cercadas sin acceso público (viveros, bosques, zonas verdes). Sin embargo la adopción de medidas de protección se hace necesaria para los trabajadores agrícolas.
(55) En general el riego con ARU depuradas debe
suspenderse de 20 a 30 días antes de la recolección de los
productos agrícolas, disponiéndose los mismos sobre un material aislante y nunca directamente sobre el suelo. Por otra parte en ningún caso los productos de consumo humano cosechados deben ser lavados con el agua utilizada en el regadío.
(56) Para el riego restringido (riego de árboles, cultivos industriales, cultivos para piensos, frutales y pastos) no se establece ningún valor límite de coliformes fecales, aunque se señala que en todos los casos se necesita un grado mínimo de
tratamiento equivalente, al menos, a un estanque anaeróbio
de un día de retención, seguido de un estanque facultativo de cinco días o su equivalente, debiendo cumplir la norma del huevo viable de nematodo por litro (media aritmética). Así mismo, se especifica que en el caso de riego de árboles frutales, el riego debe suspenderse, al menos, dos semanas antes de la recolección, no pudiendo recogerse las frutas caídas al suelo. En el caso de riego de pastos, el riego debe cesar, al menos, dos semanas antes de la entrada del ganado.
(57) Para el riego no restringido (categoría A: riego de plantas comestibles, terrenos deportivos y parques públicos) se especifica que en terrenos públicos de césped, y especialmente en hoteles de zonas turísticas donde el público puede entrar en contacto directo, se puede exigir normas más restrictivas que las recomendadas (1000 CF/100 ml y 1 huevo viable de nematodo por litro), concretamente 200 CF/100 ml. Para el riego de los cultivos de la categoría B se pueden adoptar en determinados casos las directrices establecidas para la categoría C.
(58) Las directrices de la OMS actuales basadas en numerosos estudios epidemiológicos, ampliaron considerablemente la tasa tolerada de coliformes fecales, al considerar que los límites anteriores eran injustificadamente restrictivos. El informe de la OMS de 1973 aconsejaba no sobrepasar los 100 CF/100 ml en el
¿Cuándo debemos dejar de regar con agua depurada?
¿Qué normas debemos cumplir en el riego restringido? ¿Qué normas debemos cumplir en el riego no restringido? Recomendaciones de la OMS
Plantas con frutos aislados al contacto directo con el agua.
Plantas con frutos aislados al contacto directo con el agua.
80% de las muestras, mientras que en los informes de 1989 y 1990 se amplía este límite a una media geométrica de 1000 CF/100 ml. Las directrices de calidad para la irrigación restringida implican una elevada eliminación (>99%) de huevos de helmintos. Como se observa en la Tabla 10 no se establece ningún valor máximo para coliformes. Estos niveles de calidad pueden lograrse fácilmente a través de una variedad de tecnologías de tratamiento, sin embargo, en países con escasos recursos se viene adoptando con éxito el sistema de lagunas de estabilización de dos celdas, ya sea una laguna anaeróbica con tiempo de retención de 1 día seguida de una laguna facultativa de 5 días, o dos lagunas facultativas de 5 días.
(59) Las recomendaciones implican un nivel elevado de remoción de bacterias fecales (>99%). Su propósito es proteger la salud de los consumidores de vegetales crudos (principalmente legumbres). Esto se puede lograr con lagunas de estabilización de aguas en serie diseñadas adecuadamente. En las áreas tropicales y subtropicales, el rango de temperatura ambiental mayor a 20°C, permite la disposición de una serie de cuatro lagunas de 5 días tratamiento normalmente suficientes para producir un efluente estable, con la calidad requerida y estéticamente aceptable.
Nematodos intestinales Coliformes fecales por 100 ml Riego Aplicación Nº huevos viables/l
(media aritmética) (media geométrica) Restringido
Árboles, cultivos industriales, cultivos de forrajes, árboles frutales y pastizales
< 1 0 No Restringido Cultivos comestibles, campos
deportivos, y parques públicos < 1 < 1000 Tabla 10: Directrices microbiológicas para la reutilización de ARU en riego
agrícola14
2.3 Aptitud para riego agrícola de las ARU depuradas
(60) El riego agrícola consiste en la aplicación de agua al suelo a fin de satisfacer las necesidades
hídricas de los vegetales (lámina) y
obtener una máxima producción con buena calidad del producto. La aplicación eficiente del agua de riego requiere amplios conocimientos del sistema
suelo-agua-planta-atmósfera y un buen manejo de los sistemas de captación, conducción, distribución y aplicación de agua. El riego con ARU
14
Fuente: W.H.O. (1973).
Í Recordemos que las plantas
necesitan para su alimentación nutrientes como C, O, H, N, S, P, K, Ca,
Mg y Fe; en la ceniza vegetal también
depuradas trae consigo una problemática adicional que consiste en garantizar una calidad sanitaria a los productos destinados al consumo humano.
(61) Con respecto a las directrices de calidad de ARU depuradas para uso en la agricultura, se resumen en las Tablas 11 y 12 las recomendaciones formuladas en lo referente a la calidad microbiológica, físico-química y pautas para la calidad helmíntica. Estas recomendaciones son técnicamente factibles y están en concordancia con la evidencia epidemiológica disponible en la actualidad.
(62) A pesar de las directrices existentes, aún quedan por consensuar muchos detalles concernientes a la normalización de la frecuencia de muestreo y de las técnicas de laboratorio para la enumeración de huevos de helmintos y la evaluación de la su viabilidad.
Parámetro de calidad (a) Tipo de cultivo o zona a regar Método de riego que puede utilizarse Otras condiciones que deben cumplirse Nº Nematodos intestinales
<1 / l (b) Cualquiera
El riego no debe realizarse en horas de afluencia del público Nº Coliformes fecales <200 /100 ml Riego de campos deportivos y zonas verdes de acceso público Nº Nematodos intestinales
<1 / l Riego de cultivos de consumo en crudo Cualquiera
Nº Nematodos intestinales <1 / l Riego de cultivos forestales, forrajeros, industriales, cereales, semillas oleaginosas, viveros, cultivos destinados a industrias conserveras, productos vegetales que se consuman cocinados y árboles frutales Cualquiera excepto: aspersión e inundación para el riego de hortalizas y aspersión para el riego de árboles frutales
El riego de árboles frutales debe suprimirse al menos dos semanas antes de la recolección y la fruta no debe ser recogida del suelo. El riego de pastos para consumo en verde debe cesar al menos dos semanas antes de que se permita pastar al ganado
Sin límite pero por lo menos con tratamiento primario
Riego de cultivos forestales, forrajeros, industriales, cereales y semillas oleaginosas y zonas verdes no accesibles al público Localizado
(a) Se considerará que la calidad del agua es conforme con las condiciones requeridas si las muestras recogidas en un mismo punto, durante un año, cumplen con las siguientes condiciones :
El 95% de las muestras no exceden del valor límite establecido para nematodos intestinales. El 90% de las muestras no exceden del valor límite establecido para coliformes fecales. (b) Ascaris, Trichuris y Ancylostoma
Tabla 11: Estándares mínimos de calidad biológica para la reutilización de ARU depuradas de acuerdo al tipo de uso y método de riego a aplicar.15
15
Criterios de calidad Biológica Criterios de calidad Físicoquímica Huevos de
nematodos Escherichia coli suspensión Sólidos en Turbidez Uso del ARU depurada
N° ufc/100 ml mg/l NTU
Usos domiciliarios: riego de jardines privados, descarga de aparatos sanitarios, sistemas de calefacción y refrigeración de aire domésticos y lavado de vehículos
< 1/l 0 < 10 < 2 Usos y servicios urbanos: riego de zonas verdes
de acceso público, campos deportivos, parques públicos), lavado de calles, sistemas contraincendios, fuentes ornamentales
< 1/l < 200 < 20 < 5 Cultivos bajo invernadero (a) < 1/l < 200 < 20 < 5 Riego de cultivos para consumo en crudo.
Frutales regados por aspersión < 1/l < 200 < 20 < 5 Riego de pastos para alimentación de animales
productores de leche o carne (b) < 1/l < 1000 < 35 No se fija límite Riego de cultivos destinados a industrias
conserveras y productos que no se consuman crudos. Riego de frutales excepto por aspersión
< 1/l < 1000 < 35 No se fija límite Riego de cultivos industriales, viveros, forrajes,
ensilados, cereales y semillas oleaginosas < 1/l < 10000 < 35 No se fija límite Riego de bosques (industria maderera). Zonas
verdes no accesibles al público < 1/l No se fija límite < 35 No se fija límite Refrigeración industrial excepto industria
alimentaria (a) No se fija límite < 10000 < 35 No se fija límite Estanques masas de agua y caudales
circulantes ornamentales de uso recreativo donde esta permitido el contacto del público con el agua
No se fija límite No se fija límite < 35 No se fija límite Acuicultura (producción de biomasa vegetal y
animal) < 1/l < 1000 < 35 No se fija límite Recarga de acuíferos por percolación
localizada a través del terreno (c ) < 1/l < 1000 < 35 No se fija límite Recarga de acuíferos por inyección directa (d) < 1/l 0 < 10 2 (a) Legionella pneumophila 0 ufc/100 ml (b) Taenia saginata y T. solium: < 1 huevo/l (c ) Nitrógeno total: < 50 mg/l (d) Nitrógeno total: < 15 mg/l
Tabla 12: Estándares mínimos de calidad microbiológica y fisicoquímica para la reutilización de ARU depuradas de acuerdo al tipo de uso y método de riego a
aplicar.16
16
2.3.1 Calidad de las ARU depuradas para riego
(63) La reutilización de ARU depuradas para la producción de cultivos, pastos y especies forestales se basa en
su capacidad para ceder nutrientes al suelo y a la planta. A continuación se describen los principales elementos nutritivos (macronutrientes y microelementos) esenciales para la fisiología vegetal que se encuentran en esta agua, (ver Fig. 3).
Fig. 3: La reutilización de ARU depuradas trae beneficios para el suelo y la planta debido a su capacidad ceder nutrientes.17
17
Fuente: Castillo et al. (1994).
Í Divididos en:
9 Macronutrientes: N, P, K (NPK) 9 Nutrientes secundarios: Ca, Mg, S 9 Micronutrientes: Zn, Fe, Cu, B,