SIGLAS O ABREVIATURAS GLOSARIO DE UNIDADES

SIGLAS O ABREVIATURAS

CILA Comisión Internacional de Límites y Aguas

CPD Condiciones Particulares de Descarga

DBO Demanda Bioquímica de Oxígeno

DQO Demanda Química de Oxígeno

EUA Estados Unidos de América

IMIP Instituto Municipal de Investigación y Planeación

ITESM Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey

IVA Impuesto al Valor Agregado

JMAS junta Municipal de Aguas y Saneamiento de Ciudad Juárez

LMP Limites Máximos Permisibles

OMS Organización Mundial de la Salud

PD Plan Director de Desarrollo Urbano

PTAR Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

RAS Relación de Absorción del Sodio

SDT Sólidos Disueltos Totales

SST Sólidos Suspendidos Totales

TPA Tratamiento Primario Avanzado

USEPA Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos

hab Habitante

ppm Partes por millón

GLOSARIO DE UNIDADES

Mm3 Millones de metros cúbicos

msnm metros sobre el nivel del mar

s Segundos

U

UNNIIDDAADDEESSIINNGGLLEESSAASS

gal Galón

CONTENIDO

20 ANÁLISIS DEL REUSO DE AGUAS RESIDUALES TRATADAS. ... 20-1

20.1 CONCEPTOSTEÓRICOSDELREUSO,DIRECTRICESYNORMATIVA. ... 20-1

20.1.1 FORMAS DE UTILIZACIÓN DEL AGUA RESIDUAL TRATADA. ... 20-2 20.1.2 EFECTOS EN LA SALUD CAUSADOS POR EL REUSO DEL AGUA RESIDUAL. ... 20-10 20.1.2.1 Riesgos biológicos. ... 20-10 20.1.2.1.1 Bacterias ... 20-10 20.1.2.1.2 Parásitos. ... 20-13 20.1.2.1.3 Virus. ... 20-13 20.1.2.1.4 Infecciones causadas por agentes patógenos. ... 20-14 20.1.2.1.5 Sobrevivencia de agentes patógenos. ... 20-16 20.1.2.1.6 Factores que intervienen en la transmisión de las enfermedades. ... 20-17 20.1.2.2 Riesgos químicos. ... 20-18

20.1.2.2.1 Compuestos inorgánicos. ... 20-18 20.1.2.2.2 Compuestos orgánicos. ... 20-21 20.1.2.3 Efectos de los contaminantes presentes en las aguas residuales tratadas. ... 20-24

20.1.2.3.1 Efectos en la biota acuática y terrestre. ... 20-24 20.1.2.3.2 Efectos en la salud humana. ... 20-25 20.1.2.4 Pruebas epidemiológicas. ... 20-29 20.1.2.5 Determinación del riesgo del uso de aguas residuales para la salud. ... 20-32 20.1.2.6 Evaluación y manejo de riesgos. ... 20-33 20.1.2.7 Riesgos en plantas de tratamiento de aguas residuales. ... 20-34 20.1.2.8 Métodos para prevenir la infección por organismos patógenos en plantas de

tratamiento. ... 20-35

20.1.3 CRITERIOS DE CALIDAD Y REQUERIMIENTOS NORMATIVOS SEGÚN EL DESTINO DEL

AGUA RESIDUAL. ... 20-37 20.1.3.1 Directrices y normativa para descargas de aguas residuales a cuerpos receptores. ....

... 20-37 20.1.3.2 Directrices y normativa para descargas de aguas residuales al alcantarillado

municipal. ... 20-43 20.1.3.3 Directrices y normativa para reuso del agua en el riego agrícola. ... 20-47 20.1.3.4 Directrices y normativa para reuso del agua residual tratada en servicios al público

(reuso urbano). ... 20-54 20.1.3.5 Directrices y normativa para reuso del agua residual para recarga de acuíferos ...

. ... 20-59 20.1.3.6 Directrices y normativa para reuso del agua en la industria. ... 20-60

20.2 MARCODEREFERENCIAGEOGRÁFICOYSOCIOECONÓMICODELA

REGIÓNENESTUDIO. ... 20-67

20.2.1 LA REGIÓN EN ESTUDIO. ... 20-67 20.2.2 UBICACIÓN Y MEDIO NATURAL. ... 20-68 20.2.3 INDUSTRIA. ... 20-70

20.3 ESPACIOS ABIERTOS. ... 20-72

20.3.1 CRECIMIENTO. ... 20-73 20.3.2 ZONIFICACIÓN. ... 20-74

20.3.3 USO DEL SUELO. ... 20-75

20.4 DIAGNÓSTICODELMANEJODELAGUAENLAREGIÓN. ... 20-76

20.4.1 USOS Y DEMANDA DEL AGUA. ... 20-76 20.4.1.1 Consumo de agua para diferentes usos. ... 20-76 20.4.1.2 Dotación presente. ... 20-78 20.4.1.3 Estimación de la demanda para el año 2000. ... 20-79 20.4.1.4 Pronóstico de la demanda hasta el año 2020. ... 20-80 20.4.2 CALIDAD DEL AGUA EN LA CUENCA. ... 20-82 20.4.3 FUENTES DE AGUA, SISTEMA DE EXTRACCIÓN Y DISTRIBUCIÓN. ... 20-83 20.4.4 COBERTURA DE AGUA POTABLE. ... 20-84 20.4.5 INFRAESTRUCTURA ADICIONAL. ... 20-84 20.4.6 PERSPECTIVAS DE ABASTECIMIENTO. ... 20-84

20.4.7 DESCARGAS DE AGUAS RESIDUALES: GENERACIÓN, RECOLECCIÓN Y TRATAMIENTO ...

. ... 20-86 20.4.7.1 Estado y cobertura del alcantarillado. ... 20-86 20.4.7.2 Vertido de las aguas residuales. ... 20-88 20.4.7.3 Cuerpo receptor. ... 20-89 20.4.7.4 Calidad de las aguas descargadas. ... 20-89 20.4.7.5 Disposición de excretas en zonas sin servicio. ... 20-89 20.4.7.6 Estimación del caudal del agua residual. ... 20-90 20.4.7.7 Aguas residuales industriales. ... 20-92 20.4.7.8 Plantas de tratamiento de aguas residuales. ... 20-94 20.4.7.9 Tratamiento de los lodos residuales. ... 20-97 20.4.8 REUSOS ACTUALES DE LAS AGUAS RESIDUALES. ... 20-97 20.4.8.1 Reuso del agua residual para riego agrícola. ... 20-97 20.4.8.2 Industrias que aplican reuso del agua. ... 20-97 20.4.8.3 Reuso de aguas domésticas tratadas para riego de áreas verdes. ... 20-100 20.4.8.4 Ejemplo de reuso de agua residual tratada para la recarga del acuífero utilizando

inyección de agua tratada: El Paso, Texas (Fuente: USEPA (1992). Guidelines for Water Reuse. Manual EPA/625/R-92/004. P.114). ... 20-101

Cuadros

Cuadro 20.1 Agentes infecciosos presentes en aguas residuales crudas. ... 20-11 Cuadro 20.2 Periodos de sobrevivencia de ciertos agentes patógenos excretados en el

suelo y las superficies de los cultivos a 20-30ºC. ... 20-16 Cuadro 20.3 Compuestos químicos de importancia en el reuso del agua ... 20-19 Cuadro 20.4 Coeficientes de correlación entre tasas de mortalidad por cáncer en hombres y niveles de Trihalometanos en aguas de consumo en 76 regiones. ... 20-24 Cuadro 20.5 Riesgos sanitarios relativos del uso de excretas y aguas residuales sin tratar en agricultura y acuicultura. ... 20-30 Cuadro 20.6 Enfermedades asociadas con ambientes contaminados con aguas residuales municipales. ... 20-34 Cuadro 20.7 Rutas de infección más comunes en operadores de plantas de tratamiento

de aguas residuales. ... 20-35 Cuadro 20.8 Requerimientos mínimos para descargas de aguas residuales municipales a cuerpos receptores según USEPA. ... 20-38

Cuadro 20.9 Requerimientos mínimos para aguas residuales municipales aplicados en la Comunidad Europea. ... 20-38 Cuadro 20.10 Límites máximos permisibles para contaminantes básicos según

NOM-001-ECOL-1996 ... 20-40 Cuadro 20.11 Límites máximos permisibles para metales pesados y cianuros según

NOM-001-ECOL-1996 ... 20-40 Cuadro 20.12 Fechas de cumplimiento de la NOM-001-ECOL-1996 establecidas para las

descargas de aguas municipales. ... 20-41 Cuadro 20.13 Fechas de cumplimiento de la NOM-001-ECOL-1996 establecidas para las

descargas de aguas no municipales. ... 20-41 Cuadro 20.14 Plazos establecidos para que los responsables de las descargas

municipales presenten programas de acciones u obras en caso de que se rebase los LMP que marca la NOM-001-ECOL-1996. ... 20-41 Cuadro 20.15 Plazos establecidos para que los responsables de las descargas no

municipales presenten programas de acciones u obras en caso de que se rebasen los LMP que marca la NOM-001-ECOL-1996. ... 20-41 Cuadro 20.16 Frecuencia de muestreos y presentación de reportes para descargas de

tipo municipal establecida en la NOM-001-ECOL-1996. ... 20-42 Cuadro 20.17 Frecuencia de muestreos y presentación de reportes para descargas de

tipo no municipal establecida en la NOM-001-ECOL-1996. ... 20-42 Cuadro 20.18 Límites máximos permisibles para contaminantes según

NOM-002-ECOL-1996. ... 20-44 Cuadro 20.19 Frecuencia de muestreo de las descargas al alcantarillado según

NOM-002-ECOL-1996. ... 20-45 Cuadro 20.20 Fechas de cumplimiento de los LMP que establece la

NOM-002-ECOL-1996. ... 20-46 Cuadro 20.21 Directrices recomendadas sobre la calidad microbiológica de las aguas

residuales empleadas en agricultura ... 20-50 Cuadro 20.22 Remoción de microorganismos en diferentes sistemas de tratamiento. 20-51 Cuadro 20.23 Criterios recomendados de calidad del agua residual tratada para su reuso en riego agrícola. ... 20-52 Cuadro 20.24 Directrices de OMS para reuso recreativo. ... 20-56 Cuadro 20.25 Normativa de EUA para uso recreativo (incluye con y sin contacto directo) y uso recreativo en áreas donde el contacto con el agua no se permite. ... 20-57 Cuadro 20.26 Directrices de OMS para reusos municipales no potables (lavado de calles y coches, riego de áreas verdes urbanas). ... 20-57 Cuadro 20.27 Límites máximos permisibles para contaminantes según

NOM-003-ECOL-1997. ... 20-58 Cuadro 20.28 Criterios de calidad del agua para uso industrial en los procesos de

enfriamiento y calentamientoa. ... 20-62 Cuadro 20.29 Criterios de calidad del agua para uso en los procesos de producción de

celulosa y papel. ... 20-62 Cuadro 20.30 Distribución del suelo según su uso. ... 20-75 Cuadro 20.31 Demanda para uso doméstico para el año 2000. ... 20-79 Cuadro 20.32 Demanda de agua potable para usos distintos al doméstico (año 2000) ... .

... 20-80 Cuadro 20.33 Tendencia de crecimiento de la población. ... 20-80 Cuadro 20.34 Demanda futura de agua potable. ... 20-81

Cuadro 20.35 Datos básicos para el proyecto de alcantarillado sanitario elaborado en 1983. ... 20-87 Cuadro 20.36 Pronóstico del caudal de aguas residuales hasta el año 2020. ... 20-90 Cuadro 20.37 LMP para descarga de aguas residuales industriales al alcantarillado

municipal. ... 20-93 Cuadro 20.38 Potencial de reuso del agua en la industria de Ciudad Juárez. ... 20-100

Gráficas

Gráfica 20.1 Proyección del caudal de aguas residuales de Ciudad Juárez sin y con la implementación de la política de reducción del consumo de agua potable ... . ... 20-92

Láminas

Lámina 20.1 Diagrama de flujo para el tratamiento del agua utilizada para la recarga de acuífero Bolsón Hueco. ... 20-102

SECCIÓN 20

20

ANÁLISIS DEL REUSO DE AGUAS RESIDUALES TRATADAS.

20.1 CONCEPTOS TEÓRICOS DEL REUSO, DIRECTRICES Y NORMATIVA.

El agua de desecho proveniente del uso doméstico o de los procesos industriales puede ser descargada a corrientes de agua superficiales (ríos, arroyos), a cuerpos de agua estacionarios continentales (lagos, presas) o a los mares u océanos. También el agua residual se puede disponer en suelo, incorporándose al ciclo hidrológico mediante infiltración y evaporación. Las aguas residuales industriales frecuentemente se descargan al alcantarillado municipal, mediante el cual se transportan conjuntamente con el agua residual doméstica hasta el cuerpo receptor.

Desde los años cincuentas, relacionado con el problema global de escasez de agua, cada vez más se empezó a considerar el reuso de las aguas residuales municipales, después de un tratamiento adecuado, para diferentes fines: riego agrícola, acuicultura, en las industrias, en zonas de recreación, riego de áreas verdes y limpieza de calles; para recargar el agua subterránea; como agua potable o agua para higiene personal.

El tratamiento y reuso de las aguas residuales tienen un papel fundamental en la administración y en el manejo del agua en todos los países, especialmente en aquellos que presentan problemas de escasez de este recurso, o bien en los que las fuentes de aguas naturales han sido contaminadas. En los países industrializados se han desarrollado muchos proyectos e investigaciones para el reuso, obteniendo además del reuso del agua para cubrir la demanda, los beneficios adicionales de protección del ambiente y prevención de riesgos a la salud. En los países en desarrollo también es necesario cubrir estos aspectos, solo que se requiere utilizar tecnología de menor costo.

Uno de los primeros métodos de reuso ha sido para riego agrícola. Agua residual tratada se utilizó para riego agrícola en Arizona y California (EUA) antes de los años 50s. Lo mismo se hacía en Israel. Más tarde en Colorado y Florida (EUA) se desarrollaron sistemas para el reuso urbano. A partir de 1965 en ambos países se implemento la primera normativa en esta materia que permitía e impulsaba el reuso de las aguas residuales.

Un aspecto de gran preocupación en el reuso es el efecto del uso de las aguas residuales en la salud. La Organización Mundial de la Salud publicó un reporte denominado "Reuso de efluentes: Métodos de tratamiento de aguas residuales y su seguridad para la salud" (Serie de reportes Técnicos de la OMS No. 517, 1973). Los trabajos de investigación a nivel mundial a este respecto continuaron y los conocimientos en salud pública y epidemiología avanzaron. En 1985 se realizó una reunión de expertos en ENGELBERT, Suiza donde expertos en el tema provenientes de todo el mundo y reunidos para tal efecto actualizaron y complementaron el documento anterior el cual se publicó como el documento técnico No. 778 de la OMS en 1989.

La Directiva de la Comunidad Económica Europea (91/271/EEC) declara que las aguas residuales tratadas deben reusarse cada vez que sea apropiado y que las rutas de disposición deben minimizar los efectos adversos en el ambiente y en la salud.

Desde los años setentas y en los ochentas se ha estudiado en forma intensiva el potencial de los riesgos a la salud asociados con el uso de aguas residuales tratadas, para usos no potables y potables. En los últimos años, un número creciente de industrias también ha estado desarrollando e implementando procesos de tratamiento que tienden a la preservación del agua a través del procesamiento de las aguas residuales, así como para recuperar materiales o sustancias valiosas. La cantidad de proyectos de reuso aumentan cada día y dan lugar a la evolución de nuevas alternativas. Las mejoras en la confiabilidad de los procesos de tratamiento, la evaluación del riesgo y la aceptación del público a los sistemas de reuso, en conjunción con el aumento en la demanda del agua y la necesidad del control de la contaminación, han promovido la integración del reuso del agua a la estrategia del manejo de los recursos hidráulicos.

20.1.1 Formas de utilización del agua residual tratada.

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El uso de las aguas residuales en la agricultura es sin lugar a dudas el más grande de los reusos que se da al agua residual, tanto en México, como en la mayoría de los países del mundo. La amplia aceptación de este reuso se debe a la presencia de sustancias orgánicas y fertilizantes, las cuales además del agua misma, pueden ser útiles para la agricultura. El nitrógeno, fósforo y potasio que contienen las aguas residuales municipales, son los principales elementos que las tornan valiosas como fertilizante.

Los principios básicos para el uso de aguas residuales en el riego agrícola son: protección de la salud humana; control bacteriológico; control de sustancias persistentes y tóxicas que podrían penetrar en la cadena alimenticia, al agua subterránea o acumularse en el suelo contaminándolo; evitar la colmatación del suelo, la salinificación y la sobresaturación con sustancias orgánicas y biogénicas.

Además de las aguas residuales municipales para la irrigación son también adecuados otros tipos de aguas residuales de origen industrial contaminadas principalmente con sustancias orgánicas, tales como las provenientes de lecherías, fábricas enlatadoras, fábricas de almidón, destilerías, cervecerías, mataderos, fábricas de azúcar, etc. Por lo general, son inapropiadas las aguas residuales que provienen de: la industria química, dado que contienen cantidades muy variables de ácidos libre, álcalis y sustancias no biodegradables, y en muchos casos tóxicas, tales como: la industria de la potasa, pues poseen un alto contenido de sal, las plantas procesadoras de metales, pues contienen sales metálicas nocivas, ácidos o álcalis, los yacimientos minerales de carbón, de sal, etc. Las aguas residuales adecuadas pueden también emplearse satisfactoriamente, para irrigar zonas forestales.

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El cultivo de peces y plantas acuáticas en tanques fertilizados con aguas residuales es una práctica común, sobre todo en Asia (OMS, 1989). Los principios básicos para este uso son: protección de la salud humana; control bacteriológico; control de sustancias persistentes y tóxicas que podrían penetrar en la cadena alimenticia, al agua subterránea o acumularse en el suelo contaminándolo. El hábito tradicional de cocinar el pescado proveniente de los

tanques que aplican fertilización con aguas residuales es una eficaz medida de protección sanitaria.

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Los sistemas de reuso urbano proporcionan agua tratada para varios propósitos dentro de una área urbana, incluyendo:

− Irrigación de parques públicos, campos de golf y otros campos deportivos, aeropuertos, jardines de escuelas, camellones y las áreas verdes alrededor de edificios públicos, centros comerciales, oficinas y desarrollos industriales. − Limpieza de calles.

− Irrigación de las áreas verdes de residencias individuales o multifamiliares, lavado en general y otras actividades de mantenimiento.

− Para usos comerciales semejantes a lavado de vehículos, ventanas, agua de mezcla para pesticidas, herbicidas y fertilizantes líquidos.

− Irrigación de áreas verdes ornamentales y para decoración, semejantes a fuentes, albercas y cascadas.

− Para control de polvo y para producción de concreto en proyectos de construcción.

− En protección contra incendios.

− En baños de edificios comerciales e industriales.

El reuso urbano puede incluir sistemas de servicios a usuarios grandes (parques, patios de recreo, industrias o complejos industriales) o servicios a una combinación de usuarios (zonas residenciales, industrias y propietarios comerciales). En estos sistemas, el agua tratada es repartida a los clientes por una red de distribución paralela a la de agua potable. Los sistemas se operan y mantienen de manera similar al sistema de agua potable. Un ejemplo, es el sistema de St. Petesburgo, Florida que ha estado operando desde 1977, suministrando agua residual tratada para una propiedad residencial, un desarrollo comercial, parques industriales, un estadio de baseball y una escuela.

El sistema de reuso urbano deberá considerar las instalaciones de tratamiento del agua residual para la producción de agua tratada; el sistema de distribución de agua tratada, incluyendo el almacenaje y las instalaciones de un servicio de bombeo para elevar el agua.

En el diseño de un sistema de distribución de agua tratada, las consideraciones más importantes son la seguridad del servicio y la protección a la salud pública.

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En regiones con pocos recursos hídricos, especialmente en las zonas áridas, el agua residual tratada puede usarse en zonas de recreación, donde se desarrollan diferentes actividades, entre otras, de remo, chapoteo, vela, natación, esquí acuático. El principio

básico para este tipo de reuso es el control bacteriológico y el control de la infiltración a aguas subterráneas. También deben de considerarse los aspectos estéticos

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Es una forma de reutilizar aguas residuales, usada muy a menudo por las industrias, más en zonas de déficit de agua fresca y generalmente en procesos que no requieren alta calidad del agua.

El agua tratada frecuentemente es utilizada por las plantas generadoras de energía eléctrica y otras industrias en los sistemas de intercambio de calor: enfriamiento en un solo paso o con recirculación y calentamiento. También en muchas industrias se puede utilizar en los procesos de producción, como por ejemplo en la industria de celulosa y papel, donde se utiliza en la molienda de madera, en el lavado de la pulpa y en el transporte de fibra.

Como medida de protección sanitaria se trata de evitar el contacto directo del personal con estas aguas, se usan sistemas cerrados para su transportación hasta el punto de utilización. U

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Cuando las plantas industriales están ubicadas muy cerca unas de otras y la corriente, fuente de agua para unas industrias y receptora para otras está muy contaminada, el agua de desecho de una planta, que previamente se había extraído y tratado, tiene a veces mayor calidad que la que se obtiene directamente de la corriente. Si este es el caso, es más ventajoso para el usuario corriente abajo tomar el agua de desecho directamente del primer usuario en lugar de bombearla de la fuente original. Ejemplos: plantas de la industria química, minas (cuando están cerca una a otra). En un sistema de este tipo, el tratamiento que debe aplicarse al efluente del agua de desecho, está determinado por los requisitos de calidad del segundo usuario.

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La recarga artificial de acuíferos ha demostrado ser un método eficaz para preservar este tipo de recursos naturales. Se emplea para restablecer las aguas subterráneas con propósitos definidos, como por ejemplo, abastecimiento de agua, irrigación, para restablecer los depósitos de agua subterránea agotados por el uso excesivo, o para producir una barrera de agua dulce que impida al agua salada llegar hasta las aguas subterráneas a lo largo de la costa.

Con más frecuencia para los propósitos anteriores se utilizan escurrimientos de aguas superficiales y pluviales, pero también son adecuadas las aguas municipales e industriales convenientemente tratadas. La recarga de acuíferos con aguas residuales se ha experimentado con éxito en zonas áridas, para luego extraer el agua recargada y utilizarla para irrigación, para instalaciones municipales e industriales de abastecimiento de agua, previo tratamiento complementario.

Para efectuar la recarga de acuíferos se pueden utilizar dos métodos: por infiltración superficial y por inyección directa. En el primer caso las aguas previamente tratadas pueden infiltrarse en el subsuelo a través de depósitos abiertos de recarga y mediante irrigación por

aspersión. La filtración en el suelo reduce adicionalmente la concentración de sustancias contaminantes de las aguas residuales, los sólidos totales se reducen con la mezcla y la dilución con las aguas del acuífero. Si existen capas geológicas impermeables por encima del acuífero, la recarga se efectúa por inyección directa mediante pozos de infiltración. Con la aplicación de este método, sin embargo, no se dispone con ninguna capacidad de tratamiento adicional del agua utilizada para efectuar la recarga.

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Las tecnologías avanzadas de tratamiento en la actualidad hacen posible el uso de las aguas residuales tratadas adecuadamente como agua potable y para la higiene personal. En muchos países se han llevado a cabo estudios para demostrar que es técnicamente posible obtener agua potable perfectamente aceptable a partir de aguas residuales.

Sin embargo todavía se considera regla general, que el agua potable y el agua destinada a la higiene personal no deberían provenir en forma directa de las aguas residuales, independientemente del grado de tratamiento al que hayan sido sometidas. Esto se debe a que el riesgo para la salud humana es bastante alto por posibles escapes de sustancias, principalmente de origen sintético, provenientes de las descargas industriales, que pueden encontrarse en las aguas residuales. A pesar de que estas sustancias generalmente se encuentran en concentraciones trazas, del rango de microgramo por litro, podrían constituir un peligro si las aguas residuales se llegan a utilizar en forma permanente. En la actualidad no se dispone de suficiente información con respecto a la bioacumulación y los efectos que podría tener en la salud a largo plazo la ingestión de trazas de este tipo de contaminantes mediante el uso prolongado de agua que contenga dichas sustancias. Por el momento, el agua potable que se obtiene de aguas residuales tratadas se utiliza en forma directa sólo en casos de emergencia.

Generalmente, el agua potable se obtiene indirectamente a partir de aguas residuales mediante el ciclo: agua - agua residual - agua superficial o agua subterránea. El uso de agua superficial es posible si existe un equilibrio biológico en el cuerpo hídrico, y si el agua residual a ser introducida recibe un tratamiento acorde con las normas de descargas existentes, cuando el agua recorre una distancia suficiente como para permitir que ocurra la autopurificación o si hay la seguridad de que el agua superficial estará de acuerdo con las normas de extracción del agua cruda destinada al consumo. Además de los cuerpos de agua superficiales, agua para uso humano se puede extraer del acuífero recargado con aguas residuales tratadas adecuadamente. En muchos casos, el agua extraída es una mezcla de aguas residuales y/o fluviales infiltradas y agua subterránea.

Un método similar es la creación de agua subterránea artificial utilizando la infiltración vertical para trasladar bajo tierra el agua fluvial, con la ayuda de pozos de infiltración o cuencas de infiltración. Así el agua se retira del subsuelo a cierta distancia de las plantas de infiltración. Esta distancia debe ser lo suficientemente grande como para asegurar que el agua cruda obtenida pueda mezclarse con el agua subterránea y posea la calidad necesaria para la preparación de agua potable. También se ha obtenido agua para uso humano, de agua subterránea artificial formada a partir de las aguas residuales por infiltración, manteniéndolas en el subsuelo durante 3 o 4 años, o cuando menos 400 días, antes de utilizarlas para abastecimiento municipal. (Fresenius et. al., 1991)

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La reutilización del agua dentro de la planta es un método efectivo para reducir la descarga de agua residual en el sistema de alcantarillado público o en un cuerpo receptor de agua natural.

El uso múltiple de las aguas de procesamiento resulta especialmente económico en casos en que se requiere agua para transportar las materias primas y para los procesos de refrigeración (enfriamiento) y lavado, siempre que el tratamiento de reutilización no sea demasiado costoso. También es ventajoso utilizar las mismas aguas varias veces, cuando sólo puede obtenerse agua de cuerpos de agua superficiales a un costo elevado. Esto resulta particularmente válido cuando el agua de procesamiento utilizada no está demasiado contaminada o puede ser purificada satisfactoriamente mediante los métodos usuales. Las aguas de enfriamiento son un ejemplo típico de poder aplicar el método de uso múltiple ya que presentan un bajo grado de contaminación, sólo han sido calentadas durante el proceso de enfriamiento.

En muchas fábricas, el agua de enfriamiento, después de ser recirculada una o varias veces, se utiliza finalmente como agua de procesamiento, con o sin enfriamiento previo. Por ejemplo en fundiciones, el agua caliente se utiliza para procesos que requieren temperaturas más elevadas. Después de ser tratadas en torres de enfriamiento, estas aguas se pueden utilizar en los procesos productivos o recircularlas en un sistema cerrado.

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En las minas de carbón se utiliza normalmente el agua de pozo o de minas para lavar el carbón. Las aguas fluviales obtenidas fácilmente, o el agua proveniente del suministro público, sólo se utilizan cuando las aguas de pozo son demasiado saladas. Las aguas de lavado son recirculadas el mayor tiempo posible. Para evitar que las sales se concentren demasiado, una parte del agua se reemplaza constantemente por agua fresca, la cual posee un bajo contenido de sales. La proporción de sólidos en el agua (partículas finas de carbón) no debe exceder 60 mg/l. A niveles superiores el agua se vuelve menos efectiva para el lavado y el enjuague. Por esto es necesario contar con instalaciones de clarificación.

En la planta de procesamiento de coque se utiliza agua para enfriar el coque candente

(aproximadamente 5 m3 por cada 10 toneladas de coque). Las aguas del enfriamiento del

coque contiene grandes cantidades de sólidos suspendidos, principalmente partículas finas de coque. Por el contrario, los contaminantes disueltos, tales como fenol, los compuestos de cianuro y el sulfuro de hidrógeno, sólo están presentes en pequeñas cantidades. En consecuencia, las sustancias no disueltas pueden separarse del agua de enfriamiento mediante sedimentación simple y ser reutilizadas en la planta. Al efluente del sedimentador se le puede dar uso múltiple después de un enfriamiento previo.

En las herrerías y plantas siderúrgicas se utiliza agua para enfriar los hornos de fundición, eliminar los gases de estos últimos y granular las escorias. Las aguas de enfriamiento de los hornos de fundición sólo presentan un bajo grado de contaminación, por lo que pueden ser recirculadas. Las aguas residuales de las plantas de granulación contienen, sin embargo una gran cantidad de sólidos (escorias y polvo). Antes de ser reutilizadas, estas aguas residuales

deben ser clarificadas en depósitos especiales. Incluso las aguas residuales, provenientes de la eliminación de gases nocivos de los hornos de fundición, que contienen cianuros, sulfuros y fenoles, pueden recircularse con éxito. Con el fin de recuperar las aguas de lavado para su recirculación, se separan los sólidos en tanques de sedimentación. Para intensificar el proceso de sedimentación, en muchos casos se utilizan floculantes. Parte del agua de recirculación se reemplaza regularmente por agua fresca para prevenir que la concentración de sustancias disueltas sea demasiado elevada.

En las fábricas de laminación se utilizan grandes cantidades de agua para enfriar las laminadoras. Las aguas residuales se encuentran altamente contaminadas con laminillas y, con frecuencia, también con aceite. Antes de ser recirculadas, deben ser tratadas en dispositivos de clarificación para separar el aceite y los sólidos.

Las aguas residuales provenientes de las plantas de electrogalvanización están compuestas, principalmente, de licores residuales y grandes cantidades de aguas de enjuague. Estas últimas pueden ser recirculadas, purificándolas mediante un proceso de intercambio iónico dentro del circuito.

En las fábricas mecánicas de pulpa, las aguas residuales provenientes de la trituración de la pulpa blanca contienen principalmente residuos no disueltos de la pulpa de madera y algunas sustancias orgánicas. Por el contrario, en la producción de pulpa marrón, una cantidad considerable de sustancias orgánicas de lixiviación pasan a formar parte de las aguas residuales. Por lo tanto, en las fábricas de pulpa blanca, el agua puede ser reutilizada una vez separadas las sustancias no disueltas y el sistema de recirculación puede cerrarse tan herméticamente que no se producirá agua residual o, en todo caso, muy poca.

En las fábricas de pulpa marrón, son las sustancias no disueltas que quedan en la madera después de cocción al vapor las que contaminan altamente el agua residual. Las aguas residuales provenientes de trituración de pulpa marrón contienen, entre otras sustancias resinas, pentosas, humatos, vanilina, metanol, ácido acético y ácido fórmico. Cuando el sistema de recirculación es similar al de las fábricas de pulpa blanca, la concentración de sustancias nocivas en el agua llega a ser tan alta que dificulta la producción. Por lo tanto, el agua en el sistema de recirculación además de ser enfriada, debe también someterse a un tratamiento físico-químico agregándosele agentes de floculación apropiados para separar las sustancias que dificultan el proceso productivo y reutilizar en forma constante la mayor cantidad de agua posible.

En las fábricas de papel y cartón se requieren grandes cantidades de agua, principalmente para el lavado y el blanqueado, de acuerdo a la calidad del producto. El consumo de agua

varía en las diferentes fábricas siendo el promedio de aproximadamente 123 m3/ton de

producto para la fabricación de papel de embalaje, alrededor de 200 m3/ton de producto final

para papel periódico y aproximadamente 400 m3/ton de producto final para papel fino. Al

reciclar el agua o el agua residual, se pueden lograr reducciones significativas en el consumo de agua fresca y en la cantidad de aguas residuales a ser descargadas. Para ello dentro de la planta se emplean dispositivos y equipos en el sistema de recirculación para retener la materia fibrosa. Esto posibilita, por un lado, la recuperación de materia fibrosa en el estado más fresco posible y el retorno de ésta al proceso productivo y, por el otro, la clarificación del agua mediante la eliminación de las fibras.

La industria química requiere grandes cantidades de agua y produce, como resultado, grandes volúmenes de agua residual. El agua de enfriamiento en esta industria generalmente es recirculada. El agua de condensación resultante del calentamiento indirecto de los reactores de procesamiento se emplea como agua para alimentación de la caldera. Las aguas residuales de procesamiento se recirculan cada vez más, entre otras razones, para recuperar la materia valiosa.

Además de usarse con fines de enfriamiento, se utiliza agua en las diversas secciones de la planta para varios procesos de lavado de la materia prima o los productos, lavado para separar las sustancias solubles de las corrientes de gases, purificación de gases cargados de partículas, lavado de los reactores de procesamiento, especialmente en la producción intermitente. En muchos procesos químicos a gran escala, la demanda de agua de enfriamiento es 5 a 10 veces mayor que la requerida para otros propósitos. El agua fluvial ya no sólo se usa como agua de enfriamiento, sino que se están introduciendo cada vez más métodos de recirculación para abaratar la utilización del agua y mantener en lo posible un nivel bajo de descarga de agua residual, dada la creciente necesidad de proteger los cuerpos hídricos de la contaminación.

R

Reeccuuppeerraacciióónnddeessuussttaanncciiaassrreeuuttiilliizzaabblleessddeellaassaagguuaassrreessiidduuaalleessiinndduussttrriiaalleess..

El agua residual industrial contiene muchas veces residuos de materia prima y de otras sustancias utilizadas en el proceso productivo. Son muchas las empresas interesadas en recuperar dichas sustancias, en tanto las mismas pueden reutilizarse o venderse; además, con ello se facilita y abarata la purificación de las aguas residuales. Generalmente se aplica a efluentes concentrados. Los requisitos principales para la recuperación de sustancias son: que este proceso puede realizarse en forma económica y que exista un mercado de las mismas.

La industria viene demostrando un creciente interés por la recuperación de sustancias a partir de las aguas residuales, debido a que muchas materias primas se han tornado escasas y, por ende, relativamente costosas. Asimismo, cada vez es más difícil disponer de residuos especiales, debido a los requisitos - también cada vez más estrictos - para su tratamiento y disposición. En muchos casos, será necesario modificar los métodos de producción para responder a estos requisitos desde el punto de vista económico. La recuperación representa mayores ventajas cuando existe en las aguas residuales una gran cantidad de materiales reutilizables y una baja proporción de sustancias desechables.

Para la recuperación de materiales reutilizables se emplea una variedad de métodos, tales como sedimentación, precipitación, interceptores o trampas de grasa y aceite, artesas de rebose, filtro prensa y de vacío, centrífugas, plantas de evaporación, intercambio iónico, filtración, etc.

Algunas veces, la recuperación forma parte del sistema de circulación de agua en la planta o puede ser también un requisito previo para la reutilización económica de aguas residuales, como en el caso de las plantas de galvanoplastia, fábricas de papel y la industria química. Por ejemplo, en la industria minera, el carbón extraído se somete a lavados y el lodo es recuperado de las aguas de lavado mediante un proceso de sedimentación, flotación u otros procesos. Luego, el carbón contenido en el lodo es utilizado al máximo posible. Los residuos

de las plantas de coque, fábricas de gas, plantas de carbonización a baja temperatura, plantas de hidrogenación y fábricas similares, contienen principalmente fenol, amoníaco, sulfatos, cianuros, cloruros y componentes de alquitrán y carbón. La eliminación del fenol de estas aguas residuales y su posterior recuperación, son procesos cuyo uso se está haciendo cada vez más frecuente. El fenol puede ser recuperado con la ayuda de procesos especiales, como la extracción con benceno, tolueno y otros solventes similares, la adsorción a través de carbón activado o la separación de vapores. La Emscher Piver Association y la Lippe River Association operan 20 plantas de eliminación de fenol en plantas de coque, en las cuales se recuperan actualmente unas 7500 toneladas anuales de fenol.

Las plantas decapadoras de hierro y otras plantas procesadoras de metales producen licores decapadores residuales, altamente concentrados y aguas residuales de enjuague diluidas. Estos residuos son tratados para recuperar ácidos y sales de hierro tales como ácido sulfúrico, sulfato de hierro, sulfato de cobre, etc.

En las plantas de galvanoplastia, las aguas residuales son tratadas mediante intercambiadores de iones para recuperar sales metálicas valiosas que, de otra manera, serían, descargadas y eliminadas con el agua. La eliminación completa de sales de las aguas de enjuague que contienen cromatos, por medio de un intercambiador de iones, posibilita la total recuperación del ácido crómico.

En las fábricas de seda artificial y de rayón, dentro de la industria de fibra sintética, se utiliza una cantidad considerable de sustancias químicas durante la transformación de la celulosa de sulfito en seda artificial mediante el método viscoso. Por cada tonelada de celulosa se requieren 800 kg de soda cáustica, 1100 kg de ácido sulfúrico, 290 kg de bisulfuro de carbón y 49 kg de sulfato de zinc. Estas sustancias químicas se extraen nuevamente del producto final y se descargan con las aguas residuales en forma diferente. Para que la producción resulte más económica, las sustancias químicas utilizadas deben recuperarse al máximo posible. Para la fabricación de seda artificial y rayón mediante el proceso de cuproamoniaco, se utiliza también una gran cantidad de sustancias químicas. Por una tonelada de producto final se requieren 600 kg de amoníaco, 258 kg de sulfato de cobre, 100 kg de lejía de soda y 1000 kg de ácido sulfúrico. Este proceso representa múltiples ventajas cuando las sustancias químicas se recuperan al máximo posible, especialmente en el caso del cobre y el amoníaco.

Las aguas residuales de las fábricas de tela, de papel y de celulosa contienen una cantidad considerable de materias fibrosas cuya recuperación es una etapa necesaria del proceso de producción. Dicha recuperación se logra a través de interceptores de tamizado de fibra y sistemas de flotación.

Las aguas residuales proveniente de fábricas enlatadoras de frutas y hortalizas se clarifican mediante mallas y tamices, mientras se encuentran frescas, para así recuperar la mayoría de los componentes no disueltos. Estos últimos se utilizan como alimento para ganado. Los residuos sólidos contenidos en las aguas residuales de las cervecerías se utilizan con igual propósito.

Las grasas y aceites de muchas aguas residuales se recuperan para una nueva utilización mediante interceptores (trampas). Por ejemplo, las grasas y aceites de las aguas residuales de las plantas de laminación se recuperan mediante separadores, se tratan en instalaciones

especiales dentro de las plantas y luego se reutilizan. Las refinerías de petróleo recuperan el petróleo de sus aguas residuales en colectores especiales y luego lo purifican antes de utilizarlo nuevamente. La recuperación de grasa a partir de los residuos provenientes de las plantas de limpieza y procesamiento de lana ha demostrado ser particularmente provechosa. Igualmente, se recupera gran cantidad de grasa mediante el tratamiento de los residuos provenientes de los mataderos, pudiendo luego utilizarse para la fabricación de grasas industriales, entre otras cosas.

20.1.2 Efectos en la salud causados por el reuso del agua residual.

Para poder tratar adecuadamente el agua residual y alcanzar la calidad requerida para determinado tipo de reuso, es necesario determinar los principales contaminantes presentes en el agua residual cruda, tanto de tipo químico como de tipo biológico, entender el significado de su presencia y conocer los alcances de los métodos de tratamiento para la remoción de los contaminantes en cuestión.

La presencia de compuestos químicos tóxicos y de microorganismos patógenos en el agua residual cruda crean el riesgo potencial adverso para la salud de los individuos que estén en contacto con ella. La transmisión de las enfermedades puede ser por contacto directo con el agua, por inhalación o por ingestión de los contaminantes en cuestión (Fleachem, 1983, Blum, et, al, 1995 OMS, 1976). Las medidas de control incluyen la eliminación o disminución en la concentración de estos constituyentes en el agua tratada, además de realizar prácticas adecuadas que limiten o prevengan el contacto directo o indirecto con el agua a reusar.

Para los responsables de implementar programas de reuso en cualquier sitio, es perfectamente válida la preocupación por la presencia en las aguas residuales crudas de los contaminantes químicos o microbiológicos que repercuten negativamente en la salud y que por lo tanto impliquen un riesgo para el reuso de estas aguas. Sin embargo, el avance de la tecnología de tratamiento actualmente permite la remoción de los contaminantes peligrosos hasta tal grado que el agua residual tratada se puede reutilizar en una forma segura en términos del riesgo por causar efectos negativos, llámense enfermedad o infección.

Los riesgos por el uso del agua residual se clasificarán como riesgos biológicos y riesgos químicos.

20.1.2.1 Riesgos biológicos.

Los principales agentes infecciosos que pueden estar presentes en el agua residual cruda se pueden clasificar en tres tipos principales: bacterias, parásitos (protozoarios y helmintos) y virus (Cuadro 20.1).

20.1.2.1.1 Bacterias

Las bacterias son organismos microscópicos unicelulares pertenecientes, de acuerdo con la clasificación de los seres vivos de Whittaker, al reino Monera. Son organismos constituidos por una sola célula de tipo procariótico.

De las bacterias patógenas, una de las más comúnmente encontradas en aguas residuales crudas es la bacteria del género Salmonella. El grupo de la Salmonella está constituido por una gran variedad de especies causantes de enfermedad en los humanos y en los animales. En el ser humano se manifiestan tres formas diferentes de salmonelosis: fiebres entéricas, septicemias y gastroenteritis agudas. La forma más grave de salmonelosis es la fiebre tifoidea causada por la Salmonella Typhi. Las septicemias causadas por Salmonella no son muy frecuentes en los humanos. Las gastroenteritis agudas causadas por Salmonella son los padecimientos más frecuentemente detectados. Se han identificado 1700 serotipos diferentes de Salmonella.

La Shigella es otro género bacteriano que produce una enfermedad gastrointestinal denominada disentería bacilar o shigelosis. Se han reportado brotes de shigelosis transmitidos por el agua residual que contamina el agua de pozos que se utilizan `para abastecimiento de agua potable. El tiempo de sobrevivencia de Shigella en el agua residual es relativamente corto y la diseminación de la shigelosis se hace principalmente a través del contacto de persona a persona. Sin embargo, se le atribuye a la Shigella el ser la principal causa de brotes infecciosos de tipo gastrointestinal en aguas de ríos y lagos que se utilizan como aguas para uso recreativo donde existe contacto directo o indirecto con el ser humano.

Cuadro 20.1 Agentes infecciosos presentes en aguas residuales crudas.

Agente Patógeno Enfermedad que causa Bacterias:

Shigella spp. Shigelosis (Disentería bacilar)

Salmonella typhi Fiebre tifoidea

Salmonella (1700 serotipos) Salmonelosis

Vibrio cholerae Cólera

Escherichia coli (enteropatógena) Gastroenteritis

Yersinia Enterocolitica Yersiniosis

Leptospira spp. Leptospirosis

Legionella Enfermedad de los legionarios

Campylobacter jejuni Gastroenteritis

Parásitos: Protozoarios:

Entamoeba histolytica Amibiasis (disentería amibiana)

Giardia lamblia Giardiasis

Balantidium coli Balantidiasis (disentería)

Cryptosporidium Cryptosporidiasis, fiebre, diarrea

Helmintos:

Ascaris lumbricoides (gusanos redondos) Ascariasis (lombriz intestinal)

Ancylostoma spp. Larva cutánea inmigrante

Ancylostoma dudodenale Anquilostomiasis

Necator americanus Necatoriasis

Strongyloides stercoralis Estrongiloidiasis

Trichuris trichiura Tricuriasis

Taenia spp. Teniasis

Enterobius vermicularis Enterobiasis

Echinococcus granulosus spp. Hidatidosis (fiebre hidatídica)

Virus:

Enterovirus (72 tipos) (Polio, eco,

coxsackie, enterovirus)

Gastroenteritis, anomalías cardiacas, meningitis

Agente Patógeno Enfermedad que causa

Hepatitis A Hepatitis infecciosa

Adenovirus (47 tipos) Enfermedades respiratorias, oculares

Rotavirus (4 tipos) Gastroenteritis

Parvovirus (3 tipos) Gastroenteritis

Agentes Norwalk Diarrea, vómito y fiebre

Reovirus (3 tipos) No establecido claramente

Astrovirus (5 tipos) Gastroenteritis

Calicivirus (2 tipos) Gastroenteritis

Coronavirus Gastroenteritis

Fuente: WERF, 1996

El genero Vibrio son bacilos rectos o curvos Gram negativos móviles por un sólo flagelo polar facultativos anaeróbicos. Se encuentra en ambientes acuáticos con diferentes grados de salinidad.

El Vibrio cholerae, es el agente causante del cólera, que en últimas fechas ha causado graves problemas en México y Latinoamérica. Es una enfermedad gastrointestinal de efectos agudos (Arreguín, et. al, 1997).

Otros géneros de bacterias que han sido aisladas a partir de aguas residuales crudas son

Mycobacterium, Clostridium. Leptospira y Yersinia.

Las gastroenteritis de origen hídrico transmitidas por agentes etiológicos desconocidos son también frecuentemente reportadas, considerándose que el principal agente sospechoso es de tipo bacteriano.

La bacteria Escherichia coli del tipo enteropatógeno es uno de los principales agentes sospechosos de causar gastroenteritis inespecíficas al igual que ciertas cepas de

Pseudomonas que pueden afectar al recién nacido.

La E. coli enterotoxigénica de origen hídrico ha sido reportada como causante de este tipo de infecciones. La E. coli O157 ha causado varias muertes en Japón, por ingestión de agua o alimentos contaminados.

Ya que en una forma práctica, el identificar a todos los patógenos que están presentes en aguas residuales, una práctica muy común es el uso de organismos indicadores que puedan en forma indirecta indicar la contaminación de tipo fecal existente en el agua. Las bacterias del grupo coliforme, están constituidos por un número de géneros como

Klebsiella, Citrobacter, Escherichia, Serratia y Enterobacteria. El grupo coliforme son

todos los bacilos gram negativos no esporulados que son habitantes normales de las heces de animales de sangre caliente y del suelo. Las bacterias coliformes fecales existen solamente en el tracto gastrointestinal de los animales de sangre caliente y son un subconjunto de los organismos coliformes totales. La E. coli y los enterococos a menudo se utilizan como organismos indicadores de contaminación fecal en aguas para uso recreativo. Se utilizan como organismos indicadores porque son habitantes normales del tracto gastrointestinal y se encuentran en concentraciones muchos mayores que los patógenos y son fácilmente detectables y se correlacionan directamente con la contaminación de tipo fecal y generalmente responden de manera similar a las condiciones ambientales y a los procesos de tratamiento que muchos patógenos

bacterianos. Sin embargo, existen algunas deficiencias en la correlación de ésos microorganismos y otro patógenos como es el caso de los virus y los protozoarios (Giardia

y Cryptosporidium). 20.1.2.1.2 Parásitos.

Dentro de este grupo están los protozoarios y los helmintos que a continuación se describen brevemente.

a

a))PPrroottoozzooaarriiooss..

Varios parásitos del tipo de los protozoarios patógenos han sido aislados de aguas residuales. Uno de los protozoarios más importantes quizá sea la Entamoeba Histolytica, que es la causante de la disentería amebiana. Este organismo se encuentra en las aguas residuales en forma de quistes los cuales han sido excretados por humanos infectados. La enfermedad se encuentra distribuida en todos los continentes y en México ocupa un lugar predominante como causante de enfermedades gastrointestinales junto con las Helmintiasis (Tay, 1976).

Giardia lamblia y Cryptosporidium son dos protozoarios presentes en aguas residuales. El

primero, causante de giardiasis que se manifiesta por alteraciones gastrointestinales, diarrea y malestar general es una enfermedad con una incidencia muy alta en nuestro país. La infección se manifiesta al ingerir los quistes de la Giardia lamblia. La criptosporidiasis se manifiesta también por diarrea, siendo las formas denominadas oocistos las formas infectantes, estos oocistos no son inactivados por el cloro. El análisis e identificación de éstas formas no es sencillo, y se requiere un volumen muy grande de muestra para concentrar las formas y su % de recuperación es bajo.

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b))HHeellmmiinnttooss

Los parásitos helmínticos más importantes y que se encuentran en aguas residuales son los gusanos intestinales, entre los que tenemos a Ascaris lumbricoides, Taenia saginata,

Trichuris trichiura, Ancylostoma dudenale, Necator americanus y Strongyloides stercoralis.

Los ciclos de vida de la mayoría de los helmintos son muy complejos y requieren de un huésped intermediario. La etapa infectiva de algunos de los helmintos puede ser el organismo en su forma adulta o en la forma larvaria, mientras que los huevecillos de otros helmintos constituyen la etapa infectiva de los organismos. Las etapas larvarias de vida libre no son patógenas para los seres humanos. Los huevecillos y larvas son resistentes a cambios ambientales drásticos y pueden sobrevivir a las etapas normales de desinfección en una planta de tratamiento. Sin embargo, los huevecillos se remueven eficientemente en las etapas de sedimentación, filtración o en las lagunas de estabilización.

20.1.2.1.3 Virus.

Los humanos excretan aproximadamente 100 diferentes tipos de virus entéricos que son capaces de producir una infección. Los virus entéricos se multiplican en el tracto gastrointestinal del huésped y son liberados en la materia fecal de las personas

infectadas. No todos los tipos de virus entéricos causan enfermedades transmitidas por el agua.

Los enterovirus (virus de la polio, eco y coxsackie), el virus Norwalk, los rotavirus, los

reovirus, los Parvovirus, los Adenovirus, el virus de la hepatitis A, son las formas más

importantes.

Los Reovirus y los Adenovirus que causan enfermedades respiratorias, gastrointestinales y oculares se han aislado a partir de aguas residuales. El virus Norwalk, el de la hepatitis

A y el rotavirus transmiten la infección a través del agua.

No hay evidencia clara de que el virus del SIDA pueda ser transmitido a través de las aguas residuales, aun cuando ha sido detectado a través de la reacción de PCR en algunas muestras de aguas residuales crudas, sin embargo, no fue detectado en muestras de lodos, de efluentes tratados y de suelos. El método de PCR determina la presencia de ácidos nucleicos vírales pero no indica la presencia de partículas vírales infecciosas (Crook, et. al, 1994).

20.1.2.1.4 Infecciones causadas por agentes patógenos.

Los virus patógenos, bacterias, protozoarios y helmintos se escapan del cuerpo de personas infectadas en sus excretas y pueden pasar a otras por medio de la boca (es decir, cuando comen verduras contaminadas) o de la piel (como en el caso de los anquilostoma y esquistosomas). Las excretas y las aguas residuales contienen generalmente elevadas concentraciones de agentes patógenos excretados, sobre todo en los países donde predominan las enfermedades diarreicas y los parásitos intestinales. Muchas de esas infecciones de importancia para la salud pública se transmiten de varias formas; las características de los agentes causales también varían y son de gran importancia para determinar en qué circunstancias se puede fomentar o controlar una infección con las prácticas de aprovechamiento de aguas residuales. Feachem y colaboradores (1983) han dividido las infecciones causadas por agentes patógenos excretados en cinco categorías, según sus características de transmisión en el medio ambiente, como se indica a continuación.

Las infecciones de la categoría I son causadas por agentes patógenos infecciosos en el momento de la excreción (no latentes), que se caracterizan por una baja dosis infectiva media y no se pueden multiplicar en el medio ambiente. Esta categoría abarca virus y protozoarios excretados y los helmintos Enterobius vermicularis (lombriz blanca u oxiuro) e Hymenolepis nana (tenia enana). Un periodo de latencia es el intervalo transcurrido entre la excreción de un agente patógeno y el momento en que puede convertirse en microorganismo infectivo para un nuevo huésped vertebrado. El concepto se aplica sólo a ciertos helmintos porque la latencia de todos los virus, bacterias y protozoarios excretados

es nula. La transmisión de los agentes patógenos de la categoría I ocurre sobre todo

mediante transmisión directa de una persona a otra en su medio doméstico inmediato, sobre todo cuando predominan el hacinamiento y los malos hábitos de higiene personal, aunque el tiempo de supervivencia de los virus y protozoarios excretados puede ser suficientemente prolongado para que constituya un peligro para la salud en sistemas de utilización de excretas y aguas residuales.

Los agentes patógenos que causan infecciones de la categoría II son las bacterias excretadas; al igual que los agentes causales de las infecciones de la categoría I, son infectivos en el momento de la excreción. Su mayor dosis infectiva media significa que, por lo general, deben ingerirse en grandes números para poder causar enfermedad, pero pueden multiplicarse fuera del huésped, por ejemplo, en los alimentos o la leche. Se transmiten comúnmente en el medio doméstico inmediato, pero sus grandes cualidades de persistencia en el medio ambiente significan que pueden sobrevivir por periodos más prolongados que exigen ciertas vías de transmisión y, por tanto, constituir riesgos para la salud en los sistemas de utilización de excretas y aguas residuales. Existen casos bien documentados, por ejemplo, de epidemias de cólera causadas por riego de cultivos de verduras con aguas residuales sin tratar.

Las enfermedades de la categoría III son causadas por nemátodos intestinales transmitidos por el suelo, que no necesitan huésped intermedio. Sus huevos exigen un periodo de latencia para desarrollarse en el medio ambiente antes de que puedan causar infección. Por otra parte, la dosis infecciosa mínima es un solo microorganismo y éstos parásitos se ven muy poco afectados por la inmunidad del huésped. Los más importantes son las ascárides: Ascaris lumbricoides, los anquilostoma Ancylostoma duodenale y Necator americanus, y los tricocéfalos Trichuris trichiura. Todos se transmiten fácilmente mediante el uso de excretas y aguas residuales en estado bruto o insuficientemente tratadas en la agricultura; en realidad, son los agentes patógenos excretados de mayor preocupación para la salud pública en los sistemas de aprovechamiento en agricultura (Mara, 1989).

Las infecciones de la categoría IV son causadas por Taenia saginata y T. solium. Para su transmisión, una vaca o un cerdo (respectivamente) debe ingerir primero huevos viables antes de que el hombre pueda infectarse al comer la carne mal cocida de animales infectados. Una posible vía para la transmisión de esas enfermedades es el riego de praderas con aguas residuales.

Las infecciones de la categoría V son causadas por helmintos acuáticos que requieren uno o dos huéspedes acuáticos intermedios; el primero de éstos es el caracol, en el que el agente patógeno se multiplica asexualmente, y el segundo es un pez o un macrófito acuático. Muchos de estos helmintos tienen una distribución geográfica limitada y su transmisión se fomenta sólo en zonas endémicas con el uso de excretas y aguas residuales en estado bruto o insuficientemente tratadas en acuicultura y el consumo de pescado o verduras acuáticas crudos o mal cocidos. El uso en agricultura no es importante, excepto en el sentido de que todos los sistemas de riego pueden facilitar la transmisión de la esquistosomiasis.

En la clasificación anterior, las infecciones de las categorías III a V son causadas por helmintos excretados. Estos necesitan un tiempo después de la excreción para ser infectivos para el hombre y ese periodo de latencia transcurre en el suelo, el agua o un huésped intermedio. Muchos de ellos persisten en el medio ambiente, con periodos de supervivencia que oscilan entre varias semanas y algunos años. La persistencia es el periodo comprendido entre la excreción de un agente patógeno y su posible muerte o inactivación en el medio ambiente. En el caso de los agentes patógenos helmínticos con uno o más huéspedes intermedios, la persistencia se define como el periodo de supervivencia de la etapa infectiva final.

Los sistemas de utilización de excretas y aguas residuales son importantes mecanismos de transmisión de muchas de estas enfermedades y, por tanto, una medida de importancia para su control en el medio ambiente es el tratamiento eficaz de excretas, aguas residuales y lodos derivados de éstas antes de utilizarlos.

20.1.2.1.5 Sobrevivencia de agentes patógenos.

El extenso número de publicaciones sobre los periodos de supervivencia de los agentes patógenos excretados en el suelo y en las superficies de los cultivos ha sido objeto de revisión por parte de Feachem y colaboradores, Shuval y colaboradores y de Strauss. Existen amplias variaciones en los periodos de supervivencia notificados, que reflejan tanto la variación de cepas como el efecto de los factores climáticos, así como las diferencias en las técnicas de análisis. Sin embargo, es posible resumir la información actual sobre la supervivencia de los agentes patógenos en el suelo y en los cultivos en los climas cálidos (20-30 ºC), como se indica en el cuadro 20.2.

La supervivencia de los agentes patógenos en estanques enriquecidos con excretas y aguas residuales es similar a la observada en los estanques de estabilización de desechos; se puede esperar que se reduzca el número de bacterias y virus sólo de uno a tres órdenes de magnitud, dependiendo de la dilución, el tiempo de retención hidráulica (la permanencia media del agua en el sistema de estanques) y los factores climáticos. Los huevos de helmintos y los quistes amibianos se asentarán en el fondo del estanque donde pueden permanecer viables por periodos prolongados.

Cuadro 20.2 Periodos de sobrevivencia de ciertos agentes patógenos excretados en el suelo y las superficies de los cultivos a 20-30ºC.

Agente Patógeno Periodo de supervivencia

En el suelo En los cultivos

Virus

Enterovirus b <100, comúnmente <20 días <60, comúnmente <15 días

Bacterias

Coliformes fecales <70, comúnmente <20 días <30, comúnmente <15 días

Salmonella spp <70, comúnmente <20 días <30, comúnmente <15 días

Vibrio cholera <20, comúnmente <10 días < 5, comúnmente < 2 días

Protozoarios

Quistes de Entamoeba hystolytica <20, comúnmente <10 días <10, comúnmente <2 días

Helmintos

Huevos de Ascaris lumbricoides muchos meses <60, comúnmente <30 días

Larvas de anquilostoma <90, comúnmente <30 días <30, comúnmente <10 días

Huevos de Taenia saginata muchos meses <60, comúnmente <30 días

Huevos de Trichuris trichiura muchos meses <60, comúnmente <30 días

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fuente: Feachem, F.G., 1983.

Las pruebas existentes indican que casi todos los agentes patógenos excretados sobreviven en el suelo y en los estanques lo suficiente para representar un peligro para los agricultores y piscicultores y también‚ para quienes manejan y consumen pescado y

macrófitos acuáticos. Los agentes patógenos sobreviven en las superficies de los cultivos por periodos más cortos que en el suelo, ya que en ese medio están menos protegidos contra los efectos nocivos de la luz solar y la desecación. Sin embargo, los periodos de sobrevivencia pueden ser suficientemente prolongados en algunos casos para poner en peligro la salud de las personas que manejan y consumen los cultivos, sobre todo cuando esos periodos son más largos que los ciclos de crecimiento del cultivo, como sucede a menudo con las verduras.

El riego de praderas con aguas residuales que contengan huevos viables de Taenia saginata producirá cisticercosis bovina sólo si las vacas pastan en ellas mientras los huevos son todavía viables. A menudo se recomienda un intervalo mínimo de 14 días entre el riego y el pastoreo, y en algunos países es obligatorio. Sin embargo, no se ha determinado a cabalidad qué eficacia tiene eso en la práctica como medida de control, pues se sabe que los huevos de la especie Taenia sobreviven hasta 6 meses en el pasto y el suelo. La educación de los agricultores y la inspección de la carne son otras medidas de control necesarias. Los cerdos se infectan con tenia sólo cuando tienen acceso directo a las heces humanas (que consumen rápidamente); la fertilización de los cultivos con excretas y el riego con aguas residuales por lo general, no fomentan mucho la transmisión de las enfermedades causadas por ese parásito.

20.1.2.1.6 Factores que intervienen en la transmisión de las enfermedades.

Muchos factores afectan la medida en la cual el riesgo potencial que causa un agente patógeno en las aguas residuales puede convertirse en un riesgo real de transmisión de enfermedades. Para que el uso de excretas y aguas residuales en agricultura o acuicultura represente un riesgo real para la salud, deberán existir todas las condiciones enumeradas a continuación:

¾ una dosis infectiva de un agente patógeno excretado llega al campo o al estanque o el agente patógeno se multiplica en esos dos lugares para formar una dosis infectiva;

¾ la dosis infectiva llega al huésped humano; ¾ el huésped se infecta; y

¾ la infección causa enfermedad o fomenta su transmisión.

El riesgo es meramente potencial si no existe la última condición. El uso de excretas o aguas residuales en agricultura o acuicultura es de importancia para la salud pública sólo si causa excesiva incidencia o prevalencia de enfermedad o intensidad de infección. Ciertas características de un microorganismo patógeno dado tenderán a incrementar el riesgo probable y la importancia que para la salud pública tiene su transmisión mediante aprovechamiento de aguas residuales. Shuval y colaboradores han señalado las siguientes:

¾ persistencia por periodos prolongados en el medio ambiente;

¾ poca inmunidad del huésped;

¾ mínima transmisión simultánea por medio de otras vías como los alimentos, el agua y los malos hábitos de higiene personal o doméstica.

Partiendo de esta base, es de esperar que las Helmintiasis de las categorías III a V, causadas por los agentes patógenos más persistentes, con el mayor periodo de latencia y dosis infectivas muy bajas ya que la inmunidad del huésped es poca, están entre las que representan el mayor riesgo real ocasionado por el aprovechamiento de aguas residuales. Donde es elevado el índice de transmisión por otras vías, como ocurre a menudo con muchas de las infecciones fecales transmitidas por vía oral (categorías I y II), un reducido índice de transmisión por aprovechamiento de aguas residuales puede tener poca importancia relativa. Las aguas residuales no son un medio tan eficaz de transmisión de enfermedades causadas por virus entéricos pertenecientes a la categoría II, pese a que éstos son moderadamente persistentes y tienen bajas dosis infectivas. Por lo general, la transmisión de diferentes orígenes en el hogar es tan intensa que la mayoría de los lactantes adquiere inmunidad permanente en los primeros años de vida, de modo que hay pocas posibilidades de que ocurra un número excesivo de casos de enfermedad como resultado de una mayor exposición por causa del aprovechamiento de aguas residuales. Por tanto, los conocimientos que se tienen actualmente sobre la transmisión de los agentes patógenos excretados sugieren que la infección helmíntica es el riesgo más importante para la salud, que las virosis es la menos importante y que las enfermedades bacterianas y protozoarias se encuentran entre los dos extremos. Sin embargo, sólo las pruebas epidemiológicas permiten confirmar la validez de este modelo teórico.

20.1.2.2 Riesgos químicos.

Los compuestos químicos presentes en las aguas residuales en estado disuelto, coloidal y suspendido también representan un riesgo en el reuso, sobre todo cuando el agua tratada es para uso potable indirecto o cuando el agua se percola al agua subterránea como resultado del riego, en la recarga de acuíferos y otros usos. Algunos de los compuestos orgánicos e inorgánicos de importancia para el reuso del agua se presentan en el cuadro 20.3.

20.1.2.2.1 Compuestos inorgánicos.

La concentración de compuestos inorgánicos presentes en una agua residual tratada depende de la fuente de donde provenga el agua residual y del grado de tratamiento. Un agua residual municipal tiene aproximadamente 300 mg/l de sólidos inorgánicos disueltos. Sin embargo, el rango es de 150 a 500 mg/l. La presencia de sólidos disueltos totales, nitrógeno, fósforo, metales pesados y otros compuestos inorgánicos puede afectar la aceptabilidad del agua reciclada para diferentes tipos de reuso. En forma general, la tecnología existente para el tratamiento de las aguas residuales puede reducir muchos elementos traza a niveles menores a los límites máximos recomendados, para riego y agua para beber (Culp, referido en EPA, 1992).

Metales pesados y su toxicidad. Se consideran metales pesados aquellos cuya

Su transporte se da básicamente en partículas de suelo, a través del aire y del agua. En los lagos en Suecia, la depositación de plomo data de los tiempos griegos en los cuales mediante la purificación de plata escapaba plomo al ambiente y era transportado hasta el norte. También se ha descubierto contaminación por Hg y Cu desde los Fenicios y Romanos.

El uso de metales se ha incrementado constantemente. De 1930 a 1980 el uso de níquel se ha multiplicado por 35 veces, la de cromo 17 veces y cadmio 14 mientras que el mercurio después de haber aumentado ahora es menos del doble. Sin embargo la emisión de Hg y Cd es mayor que su uso, porque son contaminantes de fertilizantes y de minerales metalíferos. Son tóxicos en su forma de cationes y unidos a cadenas cortas de átomos de carbono bioquímicamente el mecanismo de su acción tóxica viene de la afinidad de los cationes metálicos por el azufre. Los grupos sulfihidrílo -SH, los cuales forman parte de las enzimas que controlan la velocidad de reacciones metabólicas críticas en el cuerpo humano, se unen a los catriones o moléculas que contienen los metales. Debido a que la unión resultante metal-sulfhidrilo afecta la enzima, está no actúa normalmente y la salud humana es afectada adversamente, a veces fatalmente. La

reacción de los cationes de metales pesados M2+, donde M es Hg, Pb o Cd, es análoga a

la reacción con el simple H2S inorgánico, lo que produce el sólido insoluble MS. Otro

mecanismo de acción es la unión a los grupos fosfato de ATP y ADP. Cuadro 20.3 Compuestos químicos de importancia en el reuso del agua

Compuesto Parámetro que se mide Efecto

Sólidos suspendidos

Sólidos suspendidos (SST, SSV y SSF)

Los contaminantes orgánicos, metales pesados se absorben sobre las partículas. La materia suspendida protege a los microorganismos de los agentes desinfectantes. Cantidades excesivas de SS taponan los sistemas de irrigación.

Materia orgánica biodegradable

DBO,DQO,COT Problemas estéticos y negativos. La materia orgánica es alimento para los microorganismos, afecta negativamente los procesos de desinfección, hace al agua inadecuada para algunos usos industriales y otro tipo de usos. Consume oxígeno y puede causar efectos crónicos y agudos si el agua reciclada se usa para fines potables.

Nutrientes Nitrógeno, fósforo y potasio Estos elementos son nutrientes esenciales para el crecimiento de las plantas y su presencia revalora el agua para irrigación. Cuando el agua conteniendo éstos nutrientes se descarga a cuerpos receptores favorece el crecimiento indeseable de vida acuática. Cuando se aplica en exceso al suelo, el nitrógeno puede generar concentraciones elevadas como nitratos en el agua subterránea.

Orgánicos tóxicos

Compuestos específicos (pesticidas, hidrocarburos clorados)

Muchos de estos compuestos son recalcitrantes o difícilmente biodegradables y tóxicos al ambiente y su presencia en aguas tratadas puede limitar el uso de éstas en riego u otros usos.

Concentración de iones hidrógeno

pH El pH del agua afecta los procesos de desinfección, coagulación, solubilidad de los metales y la alcalinidad de los suelos. El pH usual de las aguas residuales está entre 6.5 y 8.5, en aguas industriales estos valores pueden cambiar drásticamente.

Metales pesados

Elementos específicos (Cd, Zn, Ni , Cu, Cr , Pb y Hg)

Algunos metales pesados se acumulan en el ambiente y son tóxicos a plantas y animales.

Inorgánicos disueltos

Sólidos disueltos totales, conductividad eléctrica, elementos específicos (Na, Ca, Mg, Cl, B)

La salinidad excesiva puede dañar a las cosechas. Iones específicos como el sodio, los cloruros y el boro son tóxicos a algunas cosechas. El sodio puede afectar la permeabilidad de los suelos.

Cloro residual Cloro libre o combinado Concentraciones excesivas de cloro libre disponible ( > 0.05 mg/l)pueden afectar las hojas y dañar ciertos cultivos. La mayoría del cloro en las aguas residuales se encuentra en forma combinada que no daña a los cultivos.