• No se han encontrado resultados

Unidad 2- Aguas residuales

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2020

Share "Unidad 2- Aguas residuales"

Copied!
29
0
0

Texto completo

(1)

UNIDAD 2:

AGUAS RESIDUALES

CALIDAD DEL AGUA

Concepto de contaminación aplicado al agua.

Decir que un agua se encuentra contaminada o no es un concepto, de alguna manera relativo, ya que no se puede hacer una clasificación absoluta de la “calidad” del agua. El agua destilada que, desde el punto de vista de la pureza, tiene el mas alto grado de calidad, no es adecuada para beber, esto es porque el grado de calidad del agua ha de referirse a los usos a que se destina.

La determinación del estado de la calidad de un agua estará referida al uso previsto para la misma.

De igual manera el concepto de contaminación ha de estar referido, a los usos posteriores del agua. En este sentido, la Ley de Aguas establece que se entiende por contaminación:

Contaminación: La acción y el efecto de introducir materias o formas de energía que impliquen una alteración perjudicial de la calidad del agua en relación con los usos posteriores o con su función ecológica.

Usos del agua

Agua destinada a la producción de agua potable. Agua destinada al consumo y usos domésticos. Agua destinada a fines industriales.

Agua destinada a fines agrícolas: - Riego.

- Consumo de los animales. Agua destinada a actividades recreativas:

- Contacto primario con el agua. - Contacto secundario con agua. Vida acuática:

- Especies sensibles a la contaminación. - Especies tolerantes a la contaminación.

Las aguas destinadas al consumo público deberán de tener los tratamientos adecuados con el fin de obtener una calidad determinada. Como norma general hay que tener en cuenta que el fin último es la protección de la salud publica.

El agua requerida para la industria suele ser de inferior calidad que la requerida para usos domésticos o para el consumo, si bien hay que tener en cuenta que ciertas industrias necesitan de aguas tratadas más cuidadosamente.

La calidad mínima necesaria para poder utilizarla en cada uno de los procesos industriales es distinta según el agua sea utilizada o consumida; ya que la utilización implica la devolución íntegra del volumen de agua tomada para un determinado proceso, mientras que el consumo implica que el agua se incorpora de alguna manera, al producto fabricado, pasando a formar parte de él.

No todas las aguas son aptas para riego, dependiendo su mayor o menor bondad, no sólo de su contenido iónico en calidad y cantidad, sino de otra serie de factores, como son entre otros la permeabilidad del suelo, su pH, tipo de cultivo a irrigar, sistema de riego, etc.

(2)

De la misma forma las especies vegetales y animales acuáticas tienen diferentes requerimientos en cuanto a concentración de sales, oxigeno disuelto y temperatura del agua. Por ejemplo los salmónidos como la trucha requieren para vivir de aguas frías y bien oxigenadas (6 o mas mg de oxigeno por litro de agua).

TIPOS DE CONTAMINANTES DEL AGUA

Los contaminantes del agua se pueden clasificar de muy diferentes maneras. Una posibilidad bastante usada es agruparlos en los siguientes ocho grupos:

1- Microorganismos patógenos:

Son los diferentes tipos de bacterias, virus, protozoos y otros organismos que transmiten enfermedades como el cólera, tifus, gastroenteritis diversas, hepatitis, etc. En los países en vías de desarrollo las enfermedades producidas por estos patógenos son uno de los motivos más importantes de muerte prematura, sobre todo de niños. Normalmente estos microbios llegan al agua en las heces y otros restos orgánicos que producen las personas infectadas. Por esto, un buen índice para medir la salubridad de las aguas, en lo que se refiere a estos microorganismos, es el número de bacterias coliformes presentes en el agua. La OMS (Organización Mundial de la Salud) recomienda que en el agua para beber haya 0 colonias de coliformes por 100 ml de agua.

2. Desechos orgánicos:

Son el conjunto de residuos orgánicos producidos por los seres humanos, ganado, etc. Incluyen heces y otros materiales que pueden ser descompuestos por bacterias aeróbicas, es decir en procesos con consumo de oxígeno. Cuando este tipo de desechos se encuentran en exceso, la proliferación de bacterias agota el oxígeno, y ya no pueden vivir en esta agua peces y otros seres vivos que necesitan oxígeno. Buenos índices para medir la contaminación por desechos orgánicos son la cantidad de oxígeno disuelto, OD, en agua, o la DBO (Demanda Biológica de Oxígeno).

3. Sustancias químicas inorgánicas:

En este grupo están incluidos ácidos, sales y metales tóxicos como el mercurio y el plomo. Si están en cantidades altas pueden causar graves daños a los seres vivos, disminuir los rendimientos agrícolas y corroer los equipos que se usan para trabajar con el agua.

4. Nutrientes vegetales inorgánicos:

Nitratos y fosfatos son sustancias solubles en agua que las plantas necesitan para su desarrollo, pero si se encuentran en cantidad excesiva inducen el crecimiento desmesurado de algas y otros organismos provocando la eutrofización de las aguas. Cuando estas algas y otros vegetales mueren, al ser descompuestos por los microorganismos, se agota el oxígeno y se hace imposible la vida de otros seres vivos. El resultado es un agua maloliente e inutilizable.

Concepto de eutrofización

(3)

El proceso de putrefacción consume una gran cantidad del oxígeno disuelto y las aguas dejan de ser aptas para la mayor parte de los seres vivos. El resultado final es un ecosistema casi destruido.

La eutrofización comienza cuando el agua recibe un vertido (directo o indirecto) de nutrientes, como desechos agrícolas o forestales, lo que favorece el crecimiento excesivo de materia orgánica, provocando un crecimiento rápido de algas y otras plantas verdes que recubren la superficie del agua e impiden el paso de luz solar a las capas inferiores. El agua se vuelve turbia, y al disminuir la cantidad de luz, la vegetación muere al no poder realizar la fotosíntesis. Asimismo, otros organismos que se adaptan a la nueva situación, como bacterias, acaban alimentándose de la materia muerta, consumiendo el oxígeno que necesitaban peces y moluscos y pudiendo dar lugar al desarrollo de algas tóxicas y microorganismos patógenos que puede causar o propagar enfermedades. Con el paso del tiempo, y en función de las condiciones ambientales, la descomposición de la materia orgánica puede formar verdaderos cenagales.

Pero como se ha dicho, la eutrofización no significa la muerte total de los habitantes de la zona, sino una pérdida importante de la biodiversidad, es decir, del número de seres vivos. Así, suelen quedar algas de gran tamaño, que los animales del zooplancton no pueden comer, y en los márgenes de los ríos o lagos suelen crecer plantas como berros, lentejas de agua o juncos. En algunos casos, especies adaptadas a esas condiciones invaden las aguas contaminadas, lo que altera de forma grave la fauna acuática. Por ejemplo, en uno de los primeros casos estudiados en el mundo, la bahía de Chesapeake, el mayor estuario de Norteamérica, crecieron, a principios de los 80, boquerones y arenques de agua dulce, inadecuadas para el alimento humano, al tiempo que desaparecieron aves acuáticas y especies que proporcionaban millones de kilogramos de pesca y mariscos.

A pesar de no ser un fenómeno muy bien conocido, los científicos que lo han estudiado lo consideran uno de los problemas más graves de contaminación a escala mundial, porque la biodiversidad de la zona se resiente dramáticamente, disminuyendo el número de especies de seres vivos y aumentando el número de individuos de las pocas especies que quedan. Además de estos efectos, tampoco hay que olvidar que con esta proliferación de algas y plantas en la superficie de las aguas, la práctica de la natación o de otros deportes acuáticos en esos lagos o ríos contaminados se hace prácticamente imposible, o cuando menos desagradable.

En Europa, las zonas húmedas del Suroeste de Europa por aguas procedentes de núcleos urbanos, industriales o vertidos agrícolas son algunas de los lugares con más riesgo de sufrir este fenómeno. En España, por su parte, algunos lugares ya son víctimas de la eutrofización, como el Parque Natural del Aiguamolls de l`Empordà, el Delta del Ebro, la Albufera de Valencia, el Hondo de Elche, las Tablas de Daimiel, las lagunas de la Mancha Húmeda, Doñana, la Albufera de Mallorca o el Parque Natural de la Sierra de Baza, en Granada. Cuando se trata de un fenómeno de contaminación provocado por el ser humano, la eutrofización puede ser considerada un delito.

¿Y cómo recuperar las aguas que han sido contaminadas por la eutrofización? Según los expertos, el control del origen o la causa que la ha motivado es imprescindible, y aunque las medidas correctoras en focos de contaminación puntuales no precisan de inversiones muy costosas, cuando se trata de focos de contaminación difusos o estados irreversibles de los ecosistemas acuáticos, la recuperación puede resultar inabordable.

(4)

Cuando un lago o embalse es pobre en nutrientes (oligotrófico) tiene las aguas claras, la luz penetra bien, el crecimiento de las algas es pequeño y mantiene a pocos animales. Las plantas y animales que se encuentran son los característicos de aguas bien oxigenadas como las truchas.

Al ir cargándose de nutrientes el lago se convierte en eutrófico. Crecen las algas en gran cantidad con lo que el agua se enturbia. Las algas y otros organismos, cuando mueren, son descompuestos por la actividad de las bacterias con lo que se gasta el oxígeno. No pueden vivir peces que necesitan aguas ricas en oxígeno, por eso en un lago de estas características encontraremos barbos, percas y otros organismos de aguas poco ventiladas. En algunos casos se producirán putrefacciones anaeróbicas acompañadas de malos olores Las aguas son turbias y de poca calidad desde el punto de vista del consumo humano o de su uso para actividades deportivas. El fondo del lago se va rellenando de sedimentos y su profundidad va disminuyendo.

Nutrientes que eutrofizan las aguas

Los nutrientes que más influyen en este proceso son los fosfatos y los nitratos. En algunos ecosistemas el factor limitante es el fosfato, como sucede en la mayoría de los lagos de agua dulce, pero en muchos mares el factor limitante es el nitrógeno para la mayoría de las especies de plantas.

En los últimos 20 o 30 años las concentraciones de nitrógeno y fósforo en muchos mares y lagos casi se han duplicado. La mayor parte les llega por los ríos. En el caso del nitrógeno, una elevada proporción (alrededor del 30%) llega a través de la contaminación atmosférica. El nitrógeno es más móvil que el fósforo y puede ser lavado a través del suelo o saltar al aire por evaporación del amoniaco o por desnitrificación. El fósforo es absorbido con más facilidad por las partículas del suelo y es arrastrado por la erosión erosionadas o disuelto por las aguas de escorrentía superficiales.

En condiciones naturales entra a un sistema acuático menos de 1Kg de fosfato por hectárea y año. Con los vertidos humanos esta cantidad sube mucho. Durante muchos años los jabones y detergentes fueron los principales causantes de este problema. En las décadas de los 60 y 70 el 65% del peso de los detergentes era un compuesto de fósforo, el tripolifosfato sódico, que se usaba para "sujetar" (quelar) a los iones Ca, Mg, Fe y Mn. De esta forma se conseguía que estos iones no impidieran el trabajo de las moléculas surfactantes que son las que hacen el lavado. Estos detergentes tenían alrededor de un 16% en peso de fósforo. El resultado era que los vertidos domésticos y de lavanderías contenían una gran proporción de ion fosfato. A partir de 1973 Canadá primero y luego otros países, prohibieron el uso de detergentes que tuvieran más de un 2,2% de fósforo, obligando así a usar otros quelantes con menor contenido de este elemento. Algunas legislaciones han llegado a prohibir los detergentes con más de 0,5% de fósforo.

Fuentes de eutrofización

a) Eutrofización natural: La eutrofización es un proceso que se va produciendo lentamente de forma natural en todos los lagos del mundo, porque todos van recibiendo nutrientes.

b) Eutrofización de origen humano: Los vertidos humanos aceleran el proceso hasta convertirlo, muchas veces, en un grave problema de contaminación. Las principales fuentes de eutrofización son: los vertidos urbanos, que llevan detergentes y desechos orgánicos, los vertidos ganaderos y agrícolas, que aportan fertilizantes, desechos orgánicos y otros residuos ricos en fosfatos y nitratos.

Medida del grado de eutrofización

(5)

otros parámetros como el contenido de fósforo y de nitrógeno y el valor de penetración de la luz.

Medidas para evitar la eutrofización

Lo más eficaz para luchar contra este tipo de contaminación es disminuir la cantidad de fosfatos y nitratos en los vertidos, usando detergentes con baja proporción de fosfatos, empleando menor cantidad de detergentes, no abonando en exceso los campos, usando los desechos agrícolas y ganaderos como fertilizantes, en vez de verterlos, etc. En concreto:

• Tratar las aguas residuales en estaciones depuradoras de aguas residuales que incluyan tratamientos biológicos y químicos que eliminan el fósforo y el nitrógeno. • Almacenar adecuadamente el estiércol que se usa en agricultura.

• Usar los fertilizantes más eficientemente.

• Cambiar las prácticas de cultivo a otras menos contaminantes. Así, por ejemplo, retrasar el arado y la preparación de los campos para el cultivo hasta la primavera y plantar los cultivos de cereal en otoño asegura tener cubiertas las tierras con vegetación durante el invierno con lo que se reduce la erosión.

• Reducir las emisiones de NOx y amoníaco.

5. Compuestos orgánicos.

Muchas moléculas orgánicas como petróleo, gasolina, plásticos, plaguicidas, disolventes, detergentes, etc. acaban en el agua y permanecen, en algunos casos, largos períodos de tiempo, porque, al ser productos fabricados por el hombre, tienen estructuras moleculares complejas difíciles de degradar por los microorganismos.

6. Sedimentos y materiales suspendidos.

Muchas partículas arrancadas del suelo y arrastradas a las aguas, junto con otros materiales que hay en suspensión en las aguas, son, en términos de masa total, la mayor fuente de contaminación del agua. La turbidez que provocan en el agua dificulta la vida de algunos organismos, y los sedimentos que se van acumulando destruyen sitios de alimentación o desove de los peces, rellenan lagos o pantanos y obstruyen canales, rías y puertos.

7. Sustancias radiactivas:

Isótopos radiactivos solubles pueden estar presentes en el agua y, a veces, se pueden ir acumulando a los largo de las cadenas tróficas, alcanzando concentraciones considerablemente más altas en algunos tejidos vivos que las que tenían en el agua.

8. Contaminación térmica:

El agua caliente liberada por centrales de energía o procesos industriales eleva, en ocasiones, la temperatura de ríos o embalses con lo que disminuye su capacidad de contener oxígeno y afecta a la vida de los organismos

Efectos de la contaminación de las aguas.

Los contaminantes del agua, ya sean introducidos por vía doméstica, industrial o agrícola, pueden producir, en general, numerosos tipos de efectos que habrán de estudiarse en función del uso que se quiera dar al agua, o bien, dentro de la perspectiva de tener unas aguas de mejor calidad, con fin de preservar la vida acuática y poderla dedicar a fines recreativos o puramente estéticos.

(6)

producción de alimentos con agua contaminada o la transmisión de enfermedades (huéspedes intermedios).

Efectos provocados por sólidos en suspensión

Los sólidos en suspensión absorben la radiación solar, de modo que disminuyen la actividad fotosintética de la vegetación acuática. Al mismo tiempo obstruyen los cauces, embalses y lagos. También intervienen en los procesos de producción industrial y pueden corroer los materiales y encarecer el costo de depuración del agua.

Efectos provocados por los fenoles

Los peces, especialmente las especies grasas como la trucha, el salmón y las anguilas, los acumulan. Pero el mayor problema reside en que cuando llegan a las plantas de cloración convencionales dan lugar a los clorofenoles, confiriendo al agua un sabor muy desagradable incluso en unidades de ppb.

Efectos provocados por las grasas y aceites

El hecho de que sean menos densos que el agua e inmiscibles con ella, hace que se difundan por la superficie, de modo que pequeñas cantidades de grasas y aceites pueden cubrir grandes superficies de agua. Además de producir un impacto estético, reducen la reoxigenación a través de la interfase aire-agua, disminuyendo el oxígeno disuelto y absorbiendo la radiación solar, afectando a la actividad fotosintética y, en consecuencia, la producción interna de oxígeno disuelto. Encarecen los tratamientos de depuración, y algunos aceites, especialmente los minerales, suelen ser tóxicos.

Efectos provocados por el calor

El principal efecto es la disminución del oxígeno disuelto. Del mismo modo, puede actuar directamente sobre el metabolismo de los animales acuáticos. El aumento de temperatura incrementa las velocidades de reacción biológicas y la solubilidad de algunos compuestos.

Efectos provocados por los detergentes

No es solo la bioconcentración el problema medioambiental, también lo es el acceso del oxígeno a la masa de agua, a causa de la espuma en su superficie y el hecho de aumentar la toxicidad del 3,4-benzopireno, otro microcontaminante de enorme acción cancerígena. El verdadero problema medioambiental causado por los detergentes reside en los polifosfatos, incluidos en su formulación para ablandar el agua.

Efectos provocados por los hidrocarburos

Los más destacables por su peligrosidad son los hidrocarburos aromáticos policiclicos (PAH’s), (núcleos aromáticos condensados), no sólo presentes en pequeñísima cantidad en el petróleo sino también en los bosques de abetos y hayas. Son cancerígenos y, en particular el benzopireno –que es el mejor estudiado-, en el que ha observado un corto periodo de latencia. A pesar de su enorme liposolubilidad, apenas se acumulan en el tejido graso ya que se metabolizan pronto, siendo uno de sus metabolitos el agente cancerigeno. Constituyen un gran número, y por ello se suele limitar su análisis a los seis más frecuentes: fluoranteno; 3,4-benzofluorantenos; 11,12-benzofluoranteno; 3,4-benzopireno; 1,12-benzopireno; indeno-1,2,3- pireno. En el proceso de potabilización una parte suele ser eliminada en la floculación-filtración y la otra en la oxidación, quedando muy poca cantidad en el agua tratada.

Parece ser que los detergentes potencian su toxicidad, como antes se ha dicho. A pesar de su inercia química se ha comprobado su biodegradación, aunque lenta. Los efectos de la contaminación del petróleo pueden considerarse a corto y a largo plazo. Los efectos a corto plazo se engloban en dos categorías:

(7)

Entre los efectos se encuentran: la reducción de la transmisión de luz, disminución del oxígeno disuelto, daños en las aves acuáticas, ya que las buceadoras y nadadoras sufren la impregnación de las plumas, lo que las incapacita para el vuelo y la flotación.

Los procedentes de la toxicidad del petróleo.

Entre los efectos debidos al carácter toxico del petróleo pueden subrayarse los siguientes:

*Narcosis: los hidrocarburos saturados con bajos puntos de ebullición producen, en baja concentración, narcosis en los invertebrados marinos, y en mayores concentraciones su muerte.

*Letalidad: los hidrocarburos aromáticos de bajo punto de ebullición (xileno, tolueno, benceno) son venenosos para los seres vivos, pudiendo provocar la muerte por

contacto directo con la mancha de petróleo.

Entre los efectos a largo plazo podemos destacar:

 Acumulación y amplificación en la cadena trófica: una vez que un hidrocarburo penetra en la cadena trófica permanecerá totalmente inalterable independientemente de su estructura, lo que conduce a su acumulación y ulterior concentración hasta alcanzar cantidades tóxicas.

 Vehículización de ciertos compuestos: ciertos compuestos, como los plaguicidas, disueltos en la película de petróleo pueden alcanzar concentraciones mas elevadas de las que normalmente alcanzarían en agua contaminada, llegando así mas fácilmente hasta los organismos susceptibles de contaminarse.

Efectos provocados por las sustancias Húmicas.

No presentan un problema medioambiental por sí solas, sino porque al ser degradadas lentamente, llegan, entre tanto, a las plantas urbanas de cloración, donde producen compuestos halorgánicos (generalmente clorados) de uno o dos átomos de carbono, sustancias, como sabemos, cancerígenas (el mas abundante es el cloroformo). Esto no seria problema si se añadiera mayor cantidad de cloro de forma que se completara su oxidación, pero al no ser posible, solo se oxidan parcialmente y los restos orgánicos que quedan producen los llamados trihalometanos o compuestos haloformes.

Como en tantos tóxicos cancerígenos, resulta muy difícil establecer la relación causa-efecto entre cloración y carcinogenicidad, debido al largo periodo de latencia (de 20 a 30 años) entre exposición y supuesta aparición del cáncer.

Efectos provocados por la materia orgánica.

Sus efectos son diferentes según se trate de materia orgánica biodegradable o no biodegradable. La primera provoca una disminución del oxígeno disuelto por consumo de éste en los procesos de degradación, reduciendo la capacidad de autodepuración de un río. Cuando se ha consumido todo el oxígeno disuelto, la degradación se torna anaeróbica, desapareciendo la vida animal y apareciendo compuestos típicos de la putrefacción, generalmente mal olor, como el sulfhídrico, la putrescina, etc.

La segunda puede presentar efectos diferentes como son la acumulación en los tejidos animales y la toxicidad.

Efectos provocados por la materia inorgánica.

(8)

sales inorgánicas en grandes cantidades puede inutilizar procesos industriales y producir incrustaciones.

Un problema peligroso es el que presentan los nitratos que entran a formar parte del medio hídrico por vía agrícola. Todavía no esta totalmente aclarado el efecto que puede tener sobre la salud humana el consumo de agua con alto contenido de nitratos. El principal efecto patógeno que podría atribuirse a los nitratos es la metahemoglobinemia, originada por la reacción de los nitritos con la hemoglobina de la sangre, con formación de hierro ferroso y generación de meta hemoglobina.

Esta enfermedad se caracteriza por una dificultad respiratoria que en ocasiones acaba en asfixia. Los más propensos a sufrir esta intoxicación son los niños y los animales de granja. Cuando la concentración normal de meta hemoglobina, que esta comprendida entre el 1 y 2% se eleva al 10%, se presenta como primera manifestación clínica un proceso de cianosis. Concentraciones entre el 30 y el 40% producen signos de anoxia, pudiendo presentarse estados de coma con concentraciones superiores. Por lo que se refiere a una posible relación de los nitratos con el cáncer, debida a la formación de nitrosaminas, no existe hasta el momento evidencia directa. Los metales pesados son tóxicos por ser biorrefractarios y bioacumulativos. Cuando se arranca desde los niveles troficos más bajos y alcanza a los superiores o el hombre, el metal ha podido concentrarse incluso varios miles de veces. El ejemplo más espectacular, en relación con la actividad biológica, es el trágico episodio ocurrido en la ciudad de Minimata (Japón) en 1960. En efecto, en la bahía del mismo nombre eran vertidas aguas residuales que contenían compuestos orgánicos e inorgánicos de mercurio. Los microorganismos presentes en el agua transformaban estos compuestos de mercurio en metilmercurio, compuesto extraordinariamente tóxico que es fácilmente asimilado y concentrado por la cadena alimentaria hasta llegar a la población humana a través de los peces.

Efectos provocados por los Compuestos Orgánicos Sintéticos

En las últimas décadas se ha producido una intensa proliferación de compuestos orgánicos de síntesis. Entre ellos, los PCB’s y los pesticidas son los que mayor preocupación ambiental han suscitado. Esto de debe a que son compuestos relativamente estables, difíciles o lentamente degradables, capaces de bioacumularse y de amplificarse a lo largo de las cadenas tróficas de los ecosistemas, y con efectos tóxicos para distintos niveles de organismos, manifestando su toxicidad de forma aguda y, sobre todo, crónica: alteraciones en la conducta, en el desarrollo embrionario, en la viabilidad de los individuos.

Efectos provocados por los organismos patógenos.

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), los efectos que los diferentes tipos de organismos pueden producir sobre el hombre son los siguientes:

Virus: infecciones víricas, inflamaciones cutáneas y oculares.

Bacterias: infecciones gastrointestinales, endémicas o epidémicas, como el cólera, fiebre tifoidea, salmonelosis, etc.

Protozoos y metazoos: enfermedades parasitarias como la hidatidosis, esquistosomiasis, etc.

En la actualidad la demanda sobre las fuentes de abastecimiento de agua dulce es cada vez mayor. Esto se debe a una serie de factores que contribuyen, como ser, el continuo crecimiento de la población, la contaminación (tanto fuentes de aguas superficiales como subterráneas), la distribución desigual de los recursos, sequías, entre otros. En este marco de situación, es importante considerar otras alternativas para la provisión de agua como ser: la utilización de agua residual tratada.

(9)

La contaminación de las aguas puede proceder de fuentes naturales o de actividades humanas. En la actualidad la más importante, sin duda, es la provocada por el hombre. El desarrollo y la industrialización suponen un mayor uso de agua, una gran generación de residuos, muchos de los cuales van a parar al agua y el uso de medios de transporte fluvial y marítimo que, en muchas ocasiones, son causa de contaminación de las aguas.

Las aguas superficiales son en general más vulnerables a la contaminación de origen antropogénico que las aguas subterráneas, por su exposición directa a la actividad humana. Por otra parte una fuente superficial puede restaurarse más rápidamente que una fuente subterránea a través de ciclos de escorrentía estacionales. Los efectos sobre la calidad serán distintos para lagos y embalses que para ríos, y diferentes para acuíferos de roca o de arena y grava.

En la siguiente tabla se mencionan los factores que influyen sobre la calidad del agua: Factores Naturales Factores Humanos

Puntuales No puntuales

Clima

Características de la cuenca

Geología

Crecimiento microbiológico

Incendios

Acciones volcánicas

Intrusión Salina

Estratificación térmica

Descargas de efluentes domésticos

Descargas de efluentes industriales

Manejo de residuos peligrosos

Drenaje en minas

Derrames y descargas accidentales

Agricultura

Ganadería

Escorrentía urbana

Explotación del suelo

Rellenos

Erosión

Deposición atmosférica

Actividades recreativas

Fuentes naturales

Normalmente las fuentes de contaminación natural son muy dispersas y no provocan concentraciones altas de polución, excepto en algunos lugares muy concretos. La contaminación de origen humano, en cambio, se concentra en zonas concretas y, para la mayor parte de los contaminantes, es mucho más peligrosa que la natural.

Los factores naturales no pueden controlarse fácilmente y pueden tener un impacto significativo sobre la calidad de una fuente de agua. Los factores que se deben considerar son: clima, características de la cuenca, geología, crecimiento microbiológico, fuego, intrusión salina y estratificación térmica o de densidad.

a) Clima

(10)

descargas de fuentes puntuales por la reducción en el efecto de dilución y en la capacidad asimilativa del cuerpo de agua.

La temperatura también es un factor climático importante que afecta la velocidad de la actividad biológica, la concentración de oxígeno y los coeficientes de transferencia de masa.

b) Características de la Cuenca

Las diferentes características naturales de una cuenca de drenaje pueden tener un efecto significativo en la calidad del agua. Así, por ejemplo, la topografía afecta la velocidad de flujo. Las pendientes pronunciadas pueden erosionar la capa superficial de suelo o las márgenes de ríos o arroyos, introduciendo residuos, sedimentos y nutrientes que pueden incrementar el contenido de algas, color y turbidez. El tiempo de residencia en lagos y reservorios también es función de la topografía y afecta la calidad del agua, afectando la sedimentación y la actividad biológica. Otro aspecto de importancia es la descomposición de la cubierta vegetal que produce color y es una fuente de compuestos húmicos y fúlvicos, frecuentemente asociados con la formación de subproductos de desinfección.

La cubierta vegetal, sin embargo, actúa como filtro natural frente a la acción de la escorrentía de contaminantes provenientes de fuentes no puntuales, ejerciendo un mecanismo de protección a la actividad humana.

c) Geología

La geología local impacta en forma directa sobre la calidad de fuentes superficiales y subterráneas. Un agua subterránea que presenta dureza elevada, por ejemplo, deriva de una formación geológica subterránea con un contenido de calcio y magnesio considerable. Los suelos juegan un rol importante por su capacidad amortiguadora en la escorrentía de la precipitación ácida. La presencia de radionúclidos en aguas subterráneas, tales como el radón, o la presencia de cenizas generadas en erupciones volcánicas, constituyen ejemplos del efecto significativo que ejerce la geología sobre la calidad del agua.

d) Crecimiento Microbiológico y de los Nutrientes

El estado de un cuerpo de agua depende de los niveles de nutrientes y actividad microbiológica. El ciclo de vida natural de un cuerpo de agua involucra tres estados conocidos como niveles tróficos: oligotrófico (concentración de nutrientes y actividad microbiológica bajas), mesotrófico (concentración de nutrientes y actividad microbiológica moderadas) y eutrófico (concentración de nutrientes y actividad microbiológica altas).

En la mayoría de lagos, ríos y corrientes de agua, la producción de plantas está principalmente regulada por la disponibilidad de fósforo. Se verifica que los lagos que presentan un contenido de fósforo elevado sufren un gran crecimiento de algas generando turbidez en el agua y produciéndose acumulaciones de algas sobre sus costas. De igual forma, en el largo plazo también se favorece el crecimiento de vegetación con raíces. Por estos motivos es que el estado trófico de los lagos y cursos de agua generalmente se expresa en función de su concentración de fósforo. Sin embargo, en algunos casos particulares, como por ejemplo cuerpos de agua que se encuentran muy eutroficados, los niveles de fósforo pueden ser tan altos que el suministro de nitrógeno puede llegar a ser el limitante de la producción vegetal.

(11)

incremento de la actividad microbiológica con un crecimiento desmedido de la población de algas. Este incremento continúa hasta que se agotan los nutrientes del medio, produciéndose entonces la disminución de la población de microorganismos. La deficiencia de oxígeno causada por la actividad microbiológica, desarrolla un ambiente reductor que produce la solubilización de minerales y nutrientes que se encuentran presentes en los sedimentos.

e) Incendios

Aunque los incendios forestales pueden ocurrir como resultado de la actividad humana, el fuego se considera como un factor natural, puesto que este tipo de desastres suele producirse por la combinación de sequía y luz.

La destrucción de bosques puede producir efectos adversos sobre la calidad del agua, ya que al eliminarse su función de filtro natural, aumenta la velocidad de drenaje superficial, incrementándose la probabilidad de erosión. Por otra parte las cenizas pueden lixiviar nitratos, mientras que la madera carbonizada contribuye a incrementar el contenido de fenol que al combinarse con el cloro produce problemas de olor y sabor. Sin embargo, los incendios forestales tienen un efecto positivo, ya que son un medio natural de rejuvenecimiento de los bosques.

f) Intrusión Salina

Es una fuente de contaminación debida al movimiento permanente o temporal del agua salada que desplaza al agua dulce. La intrusión salina puede ocurrir tanto en fuentes superficiales como subterráneas que se encuentren ubicadas en regiones costeras. En el caso de aguas subterráneas, la explotación del acuífero puede producir un abatimiento del nivel estático tal que genere un movimiento de la interfase salina, con lo cual ingresará el agua salada.

En un acuífero costero sin explotación, el agua dulce se vierte al mar, ya sea a través de cursos de agua superficiales o bien subterráneas. Esta fuga de agua subterránea mantiene una cierta posición de la interfaz agua dulce-salada. Si se ubican bombeos para recuperar esta agua, es en detrimento de este flujo y, por lo tanto, debe establecerse un nuevo equilibrio con el agua del mar.

Si se quiere mantener limitada la intrusión marina debe dejarse un cierto flujo de agua de mar, que es el tributo que hay que pagar para mantener un cierto equilibrio. Si, como consecuencia de una reducción de flujo de agua al mar, existe una recirculación del agua dulce que deje las sales en el terreno, como en los regadíos con agua subterránea, se tiene un cierto incremento de la salinidad del agua dulce de origen diferente a la contaminación por el agua del mar.

Los acuíferos cautivos y los acuíferos libres con un nivel impermeable superior están protegidos naturalmente contra la contaminación, la cual en principio solo puede producirse donde el acuífero cautivo pasa a ser libre o falta el nivel impermeable superior. En la realidad, un acuífero cautivo puede ser contaminado a través de pozos mal construidos o con corrosiones.

g) Estratificación Térmica

(12)

Fuentes Antropogénicas

Los factores antropogénicos que afectan la calidad de las fuentes de agua suelen categorizarse en dos tipos: puntuales y no puntuales. Las puntuales son aquellas fuentes de contaminación caracterizadas por descargas únicas o discretas, en las que los contaminantes se vuelcan desde una única área geográfica aislada o confinada. Por otra parte las no puntuales, involucran fuentes de contaminación difusas y comprenden actividades que abarcan una mayor área, pudiendo causar la contaminación general del agua subterránea por lo cual son más difíciles de controlar que las fuentes puntuales.

Entre las fuentes puntuales podemos mencionar: Descargas de efluentes domésticos, descargas de efluentes industriales, operaciones con residuos peligrosos, drenaje en minas, derrames y descargas accidentales Las fuentes no puntuales se pueden clasificar en las provenientes de: la agricultura y la ganadería, del drenaje urbano, de la explotación del suelo, de los rellenos sanitarios, de la deposición atmosférica y de distintas actividades recreativas.

A continuación mencionamos algunas características de aguas residuales de las distintas actividades humanas, tanto domésticas, agrícola-ganaderas, pluviales, de la navegación e industriales.

Origen doméstico.

Las aguas domésticas son las que provienen de núcleos urbanos. Contienen sustancias procedentes de la actividad humana (alimentos, deyecciones, basuras, productos de limpieza, jabones, etc.).

(13)

disponible, vierte una cantidad media de contaminación fija, bien determinada, base del equivalente-habitante. En general, se ha fijado un valor de 50 g /día de DBO y 70 g /día de sólidos en suspensión por habitante-equivalente.

La dotación de agua se sitúa en torno a los 100-300 l/Hb/día. En las grandes ciudades se incrementa por su uso en jardines y limpieza pública viaria. El caudal de aguas residuales domésticas presenta una variación diaria de tipo sinusoidal. El máximo se presenta al mediodía, los valores medios a las 9 de la mañana y a la 7 de la tarde y el valor mínimo hacia las 6 de la mañana.

Físicamente presentan color gris y diversas materias flotantes. Químicamente contienen gran cantidad de materia orgánica. Biológicamente contienen gran cantidad de microorganismos, algunos de los cuales pueden transmitir enfermedades.

Una de las características principales de un agua residual urbana es su biodegradabilidad, es decir, la posibilidad de depuración mediante tratamientos biológicos, siempre que pueda darse una alimentación equilibrada de las bacterias en nitrógeno y fósforo. Es conveniente que las aguas residuales lleguen a la estación de tratamiento en un estado suficientemente fresco, ya que un agua nauseabunda es tóxica para el tratamiento, por lo que, si se quisiera conseguir una buena depuración, habría de someterse a una preaereación o a una precoloración antes de la decantación.

Se admite que un habitante de una comunidad concreta, en un país o región determinados, y según las condiciones de abastecimiento de agua, nivel de vida y sistemas de alcantarillado disponible, vierte una cantidad media de contaminación fija, bien determinada, base del equivalente-habitante. En general, se ha fijado un valor de 50 g /día de DBO y 70 g /día de sólidos en suspensión por habitante-equivalente

Caudal de líquidos cloacales

Si bien lo ideal es contar con equipos de medición de caudales si no se los tiene y se requiere estimar el caudal de efluentes cloacales que una población genera para poder dimensionar una planta de tratamiento, se puede partir de la siguiente ecuación:

Q= P x A x R x 1/1000 P= Población (hab)

A,= Consumo de Agua (I/hab.día)-

R = Coeficiente de Retorno = 0.6 - 1.0 (0,8) (caudal de efluentes / caudal de agua consumida) Se produce por el hecho que no todo lo que se consume se transforma en efluente cloacal conducido por cañerías ya que a veces se insume en el suelo (si se riega un jardín, por ejemplo), otras veces hay perdidas en cañerías averiadas, etc.

1/1000= factor para convertir los I/día de A en m 3 /d. Q= Caudal de líquidos cloacales (m 3 /d)

Consumo de agua

I Salario real A= --- donde I= ---

0.021+ 0.003 x I Salario mínimo

I= Ingreso familiar medio (expresado como número de salarios mínimos, es adimensional)

Factores que influencian el consumo

El consumo de agua y por ende el caudal del efluente cloacal generado en una población esta en función de:

(14)

Tamaño de la población--- Cuanto más grande, más consumo

Condiciones económicas---A mayor nivel económico, mayor consumo

Industrialización---Localidades industrializadas tienen mayor consumo Medición del consumo--- inhibe el consumo

Costo del agua--- A mayor costo, menor consumo Presión del agua--- Presión alta genera más consumo

Pérdidas del sistema--- Son computadas como mayor consumo de agua

De todas estas variables se relacionó a través de cálculos estadísticos el consumo de agua con el ingreso de la familia de allí la formula superior, donde las constantes surgen del mismos análisis estadístico y acarrean la unidad en la que resulta A (I/hab.día).

Variaciones de caudal. Coeficientes de variación

Con las siguientes formulas puede estimarse los caudales máximos y mínimos cloacales.

K1 = 1. 2 (coeficiente de día de mayor consumo) K2=1. 5 (coeficiente de hora de mayor consurno) K3=0.5 (coeficiente de hora de menor consumo)

Q max= Q med.K1.K2= 1,8 Q med Q min= Q med.K3= 0,5 Q med

Variaciones en los caudales de agua residual

Variaciones a corto plazo: Los caudales de agua residual registrados en las plantas de tratamiento siguen aproximadamente una ley de variación diaria. En las primeras horas de la mañana,(6 hs) en las que el consumo de agua es mínimo, también son mínimos los caudales que se registran, caudales compuestos fundamentalmente por aguas infiltradas y pequeñas cantidades de agua residual doméstica. La primera punta se alcanza cuando llega a las plantas de tratamiento el agua correspondiente al consumo punta, a última hora de la mañana (13 hs) La segunda punta suele darse a última hora de la tarde, entre las 19 y las 21 hs.

Cuando son mínimas las aportaciones externas e incontroladas a la red, las curvas de variación de los caudales de aguas residuales son muy semejantes a las curvas de abastecimiento aunque presentan un retardo de algunas horas. Salvo que se concentre en un día específico de la semana el desarrollo de actividades con influencia sobre los caudales de agua residual, como lavar la ropa, las leyes de variación de los caudales de agua residual son idénticas para todos los días laborables de la semana.

(15)

Variación diaria típica del caudal residual

Variación semanal del caudal residual en época seca y húmeda Fuente: Metcalf & Eddy

Origen agrícola –ganadero.

Son el resultado del riego y de otras labores como las actividades de limpieza ganadera, que pueden aportar al agua grandes cantidades de estiércol y orines, es decir, mucha materia orgánica, nutrientes y microorganismos.

(16)

Fuente de desechos Equivalentes población Fuente de desechos Equivalentes población

Hombre 1 Vaca 16.4 Plaza de guardería 0.5 Caballo 11.3 Plaza de escuela 0.6 Gallina 0.014 Plaza de camping 0.7 Oveja 2.45 Plaza de hotel 2.1 Cerdo 3 Plaza de hospital l 4.0

Nota: El equivalente de población es el volumen de agua residual o la carga contaminante producida por una persona en una vivienda normal.

Tabla de equivalentes de población (contaminantes expresados en DBO o similar)

Origen pluvial.

Al llover, el agua arrastra toda la suciedad que encuentra a su paso, presentándose más turbia que la que se deriva del consumo domestico. En las ciudades esta agua arrastra aceites, materia orgánica y diferentes contaminantes de la atmósfera, y en el campo arrastran pesticidas, abonos, etc.

En la industria las aguas pluviales arrastran las sustancias que se han caído sobre el terreno, pudiendo presentar un gran problema si son sustancias toxicas. Además, si existe

acumulación de residuos en zonas no preparadas para ello, los lixiviados de los residuos serán arrastrados. Es conveniente tener una red de pluviales, aunque según la composición que tenga, se decidirá su unión al colector que desemboca en la depuradora o se realizará una desviación vertiendo directamente a las aguas superficiales.

Origen Navegación.

Produce diferentes tipos de contaminación, especialmente con hidrocarburos. Los vertidos de petróleo, accidentales o no, provocan importantes daños ecológicos. Según el estudio realizado por el Consejo Nacional de Investigación de los EEUU, en 1985 se vertieron al mar unas 3.200.000 Toneladas de hidrocarburos. A lo largo de la década de los ochenta se tomaron diversas medidas para disminuir la contaminación de los mares y la Academia de las Ciencias de EEUU estimaba que se habían reducido en un 60% los vertidos durante estos años. Se puede calcular que en en 1989 se vertieron al océano algo más de 2.000.000 de toneladas. De esta cifra el mayor porcentaje corresponde a las aguas residuales urbanas y a las descargas industriales (en total más del 35%). Otro tercio correspondería a vertidos procedentes de buques (más por operaciones de limpieza y similares, aunque su valor va disminuyendo en los últimos años, que por accidentes) y el resto a filtraciones naturales e hidrocarburos que llegan a través de la atmósfera. Convenios como el Marpol (Disminución de la polución marina procedente de tierra) de 1974 y actualizado en 1986 y otros, han impulsado una serie de medidas para frenar este tipo de contaminación.

Origen industrial.

Los procesos industriales generan una gran variedad de aguas residuales, que pueden tener orígenes muy distintos, en función de los usos mas frecuentes a los que se destine:

 Producción de energía por vaporización, en centrales clásicas o nucleares.

 Transporte de calorías para condensación de vapor, refrigeración de fluidos de aparatos.

 Transporte de materias primas o de desechos como en la industria conservera, carbón en los lavaderos, fibras en papeleras, etc.

 Fabricación de productos en papeleras, industrias textiles y alimentarías.

(17)

 Aclarado de piezas o lavado de productos en tratamientos de superficies, semiconductores, industrias agrícolas, etc.

 Lavado de gases utilizado en la industria metalúrgica y e las industrias químicas.

 Preparación de baños en electrofóresis, aceites solubles, etc.

Por lo tanto, los tipos de aguas residuales obtenidas serán las utilizadas como medio de transporte de sustancias y calor en lavado y enjuague, en las transformaciones químicas, como disolvente y subproducto de procesos físicos de filtración o destilación, etc.

Con independencia del posible contenido de sustancias similares a los vertidos de origen domestico, pueden aparecer elementos propios de cada actividad industrial, entre los que cabe citar: tóxicos, iones metálicos, productos químicos, hidrocarburos, detergentes, pesticidas, etc.

Los residuos orgánicos de algunas industrias, por ejemplo las de pasta de papel, pueden ser iguales o más importantes que los de una comunidad media de habitantes. Los contaminantes pueden encontrarse en forma disuelta o en suspensión, y ser orgánicos e inorgánicos por su naturaleza química. En la tabla adjunta se detallan los contaminantes más comunes en diferentes tipos de industrias.

TIPOS DE DESAGÜES CONSECUENCIAS INDUSTRIAS

PRODUCTORAS 1. Con alto contenido de

materia orgánica

- Gastan el oxígeno disuelto en el agua y pueden causar la muerte de peces y afectar la vida en el agua.

- Mataderos, curtiembres, industria alimentaria, molinos de harina, industria textil, cerveza, de la madera y pesquera. Desagües cloacales

2. Con microorganismos patógenos

- Causan enfermedades. - Mataderos, curtiembres, lavaderos de lana, industrias lácteas. Desagües cloacales

3. Con derivados inorgánicos, metales pesados, mercurio, cromo, plomo, y también cianuros, arsénico, etc.

- Degradan la calidad del agua, dando mal gusto, color, olor, excesiva mineralización y salinidad, dureza y poder corrosivo. Tóxicos.

- Galvanoplastia, altos hornos, coquerías, industrias químicas y del petróleo.

4. Con ácidos y álcalis. - Destruyen microorganismo e impiden la autodepuración y pueden ser letales para la vida acuática.

- Industrias químicas.

5. Con temperaturas superiores a la normal del curso de agua.

- Producen disminución de la concentración de oxígeno, aceleran proceso de

descomposición de material orgánico y reacciones químicas.

- Industrias siderúrgicas, papeleras, usinas atómicas o centrales eléctricas.

6. Con hidrocarburos. - Consumo de oxígeno para la degradación, dificultan la oxigenación, impiden la fotosíntesis, e intoxican la fauna acuática.

- Destilerías de petróleo, refinerías, industrias petroquímicas.

(18)

radiactivo. genéticos y cánceres. minerales de uranio.

8. Con nitratos y fosfatos -Producen disminución de la concentración de oxígeno, contribuyen a la eutrofización.

- Desagües cloacales. Agricultura intensiva, mataderos.

Sustancias contaminantes según tipo de actividades.

Para determinar el impacto que un efluente urbanos (aguas cloacales) o industrial puede causar una vez volcado en un río o cuerpo de agua (lago, embalse, etc) no solo es necesario determinar la CONCENTRACION de los parámetros contaminantes (expresada en mg/l) sino también el CAUDAL (expresado en l/seg o m3/día) a fin de calcular la cantidad de contaminante que dicha actividad esta volcando diariamente al medio. Este dato que muchas veces es más EXPRESIVO que la simple concentración de contaminantes se denomina CARGA DEL CONTAMINANTE

CONTAMINACION DE AGUAS SUPERFICIALES

El agua residual industrial o doméstica debe ser tratada antes de su volcamiento a un curso de agua. El grado de tratamiento necesario debe estar acorde a las características de cauce receptor (caudal, pendiente del río, presencia de rápidos y cascadas, etc.), posibilidad de otros vertidos aguas abajo, tomas de agua potable. A partir del punto del volcamiento, puede observarse claramente en un río la presencia de cuatro zonas bien diferenciadas:

1.~ Zona de degradación

Se inicia la descomposición de la materia orgánica bajo la actividad bacteriana siendo sustituidas las formas superiores de vida por formas inferiores más tolerables. Las aguas tienen aspecto sucio y disminuye el contenido de oxígeno 40% de la saturación.

Z- Zona de descomposición activa,

Se produce desprendimiento de gases hay ausencia de oxígeno ,disuelto y condiciones septicas Las aguas tienen un aspecto parduzco o negro, aparecen Iodos flotantes y olores a sulfuros. Zona anaeróbica, con aumento de C02 y NH3

3.- Zona de recuperación

Comienza la oxidación por el oxígeno del aire y de la actividad fotosintética. Las aguas son más claras, reaparecen los vegetales y se eleva el oxígeno disuelto a saturación.

4.- Zona de aguas limpias

El agua recupera su aspecto natural, hay presencia de vida animal y vegetal.

(19)

Curva de oxigeno disuelto a partir de un volcamiento.

Las fuentes de oxigeno disuelto en un curso de agua son fotosíntesis por parte de algas, turbulencia del agua, resaltos, pendiente del lecho, caudal, etc. Los sumideros de oxigeno disuelto son compuestos orgánicos biodegradable y sustancia orgánicas o inorgánicas oxidables que consumen el oxigeno disuelto.

Monitoreo de calidad del agua

La primer tarea en la planificación de un sistema de monitoreo del agua consistirá en decidir qué datos son necesarios y cómo serán usados. A continuación, se debe seleccionar los puntos de muestreo teniendo como objetivo la obtención de la información esencial con el menor esfuerzo.

Los objetivos del monitoreo

Las actividades de monitoreo emprendidas puede contribuir a:

1. Determinación de la calidad de las aguas dulces naturales en ausencia de un impacto humano directo significativo.

2. Determinación de tendencias a largo plazo en los niveles de indicadores críticos de la calidad de los recursos de aguas dulces.

3. Determinación de los flujos de sustancias químicas tóxicas, nutrientes, sólidos en suspensión v otros contaminantes desde cuencas hidrográficas importantes hacia la interfaz continente-océano.

Estaciones de monitoreo

Las ESTACIONES DE BASE generalmente se encuentran en lagos de cabecera o en tramos aguas arriba de ríos no alterados donde es poco probable encontrar fuentes de contaminación difusas o puntuales. Se lasutiliza para determinar la calidad natural del agua; para proporcionar base para la comparación con estaciones donde el impacto directo del hombre es significativo (es decir, estaciones de tendencia o de flujo en ríos) y para determinar, la frecuencia del transporte de contaminantes a grandes distancias y de los cambios acuáticos.

Las ESTACIONES DE TENDENCIA, por lo general, se ubican en las principales cuencas hidrográficas, lagos o acuíferos. Se usan para seguir cambios a largo plazo

RIO

PUNTO DE VOLCAMIENTO

1

2

3

4

DISTANCIA (m) 0

(20)

en la calidad del agua producidos por diversas fuentes de contaminación y usos de la tierra y para proporcionar una base para la identificación de las causas o influencias de las condiciones medidas o tendencias identificadas.

Las ESTACIONES DE IMPACTO O DE FLUJO EN RIOS se encuentran en cuerpos receptores donde un uso es afectado por flujos de sustancias orgánicas o inorgánicas

Representatividad

Para que una muestra sea representativa, el cuerpo de agua debe estar completamente mezclado en el lugar de muestreo.

En los ríos pueden producirse demoras considerables en la dispersión lateral de las descargas o de los afluentes según sea la velocidad turbulencia y tamaño del río aguas abajo. También puede haber demoras en la mezcla vertical. especialmente cuando el afluente y el río tienen distintas temperaturas.

Se deben examinar todas las estaciones propuestas de muestreo. Esto se logra tornando muestras transversal en el punto de muestreo En el Cuadro 1 se detallan las diferentes formas de muestreo según conductividad, oxígeno disuelto, pH o temperatura completamente mezcladas, se produzcan variaciones verticales en la velocidad del agua. Es necesario repetir los ensayos para determinar la homogeneidad en la sección y distintas profundidades. .

Cuadro 1. Muestreo de ríos para verificar la homogeneidad en la sección transversal

Descarga anual Clasificación Cantidad de puntos Cantidad promedio de muestreo de profundidad de

m/s muestreo

menos de 5 corriente pequeña 2 1

5-150 corriente 4 2

150-1000 río 6 3

más de 1000 río grande mínimo de 6 agregar 4 más a medida que el

tamaño del río se duplica

En la medida de lo posible, las muestras deben tomarse por lo menos a 30 cm por debajo de la superficie 6 a 30 cm por encima del fondo, con las precauciones necesarias para no alterar los depósitos del fondo.

Medición de caudales en el río

Lo ideal sería que la estación de aforo se encuentre en el sitio de muestreo pero puede ser igualmente satisfactorio si se la sitúa en algún punto aguas arriba o aguas abajo donde no se haya producido ningún cambio significativo en el caudal. A veces es posible calcular el caudal en forma indirecta a partir de dos o más puntos de aforo. Si no existe ninguna instalación de aforo, será necesario instalar una que sirva a la estación de muestreo.

MUESTREO DE EFLUENTE CLOACALES E INDUSTRIALES Tipo de muestras

En función de la variación del caudal del efluente de la actividad a estudiar se requerirá, para que las muestras sean representativas y reflejen las condiciones reales del mismo, tomar muestras de tipo compuesta o compensada:

(21)

recipiente con destino al laboratorio. En este caso los volúmenes iguales a tomar, por ejemplo, cada hora se pueden calcular como:

Donde

Vi= es la cantidad en ml de efluente que se tomara periódicamente a lo largo del día V total= es la cantidad de muestra de efluente requerida para su análisis.

n= es la cantidad de Vi a tomar en un día o jornada laboral.

Para conformar una muestra compensada se requiere tomar volúmenes del efluente ajustados al caudal del momento en forma periódica a lo largo de una jornada laboral para colocarlos todos en un recipiente con destino al laboratorio. En este caso los volúmenes a tomar, por ejemplo, cada hora se pueden calcular como:

Donde

Vi= es la cantidad en ml de efluente que se tomará periódicamente a lo largo del día V total= es la cantidad de muestra de efluente requerida para su análisis.

Qi= es el caudal registrado en el momento de tomar el Vi. Qm= es el caudal promedio del efluente

n= es la cantidad de Vi a tomar en un día o jornada laboral.

Consideraciones acerca del reuso de agua Vi= Vtotal

n

Vi= Vtotal * Qi Qm *n

Una muestra compensada se toma cuando el caudal del efluente varia significativamente

Q

Hs del día

Q

MUESTRA COMPENSADA

MUESTRA COMPUESTA

(22)

Mediante la aplicación de este proceso, podemos lograr un uso más eficiente de las fuentes de agua, ya que se podría reemplazar en determinados usos o propósitos al agua potable por agua residual tratada. Muchas veces el agua destinada para uso potable constituye una proporción pequeña del total del uso residencial diario, y gran parte de este caudal está destinado a usos que, generalmente no requieren de condiciones de potabilidad.

El agua residual tratada puede proveer el mantenimiento de agua para una variedad de usos de diversa índole, tales como municipales, industriales, agrícolas y recreativos. El agua tratada también puede utilizarse para la recarga artificial de mantos acuíferos, por medio de los lechos de las corrientes o por infiltración lenta mediante filtros de arena.

Es importante tener en cuenta no sólo las consideraciones ambientales sino también económicas que conlleva la implementación de un sistema de reutilización de aguas. Esto se debe no sólo a los ahorros de tratamiento del agua potable y reducción de costos de tratamiento de efluentes, sino también a los ingresos generados por la venta de agua tratada y empleos en la industria que utiliza el efluente.

Aplicaciones para el agua residual tratada

Dependiendo de la calidad necesaria, el agua residual tratada podrá reutilizarse en diversas aplicaciones, lo cual permitirá reducir el consumo de agua y los flujos de aguas residuales.

El agua residual tratada podrá reutilizarse en diversas aplicaciones, entre las que podemos mencionar:

Urbano

Industrial

Irrigación/ Agricultura

Recreativo / Mejoramiento y restauración del hábitat / Paisajístico

Recarga de acuíferos

CARACTERIZACION DE EFLUENTES

Todos los métodos de muestreo utilizados y condiciones establecidas tienen por objeto tomar muestras representativas que determinen con exactitud el grado de contaminación de las aguas.

La concentración de algunos constituyentes de los componentes de las aguas residuales pueden variar en el transcurso de proceso de control a consecuencia de la volatilización, oxidación, etc. es así, que se habla de parámetros conservativos como el cloro o boro, parámetros no conservativos pero preservables como el nitrógeno total, cianuro, fenoles y no conservativos ni preservables como la temperatura, pH, oxígeno disuelto, amonio, sulfuros solubles y cloro residual, que deben ser analizados in situ.

Todo técnico deberá preguntar al laboratorio ambiental la cantidad de muestra requerida y en que condición deberá llevar la muestra de agua (refrigerada, con agregado de ácido para reducir pH, en envase de vidrio o plástico, etc.)

(23)

Las determinaciones que se practican en un líquido cloacal varían según el propósito que se persigue En general se considera que éste tiene tres características: concentración, composición, y condición.

 Concentración, indica la proporción de materia cloacal y agua.

 Composición, es la característica química del líquido cloacal permite conocer cuali y cuantitativamente sus componentes.

 Condición, se refiere al estado en que se encuentra el líquido cloacal debido a las variaciones que se producen a medida que transcurre el tiempo desde su evacuación.

Para determinar la condición, en que se halla un líquido cloacal, tienen importancia las determinaciones de oxígeno disuelto, demanda de cloro, entre otras.

Para determinar la composición y con ello la concentración de este tipo de líquido, se practica una serie de determinaciones que son aplicables también para fiscalizar la eficiencia de un tratamiento de depuración. Entre ellas podemos mencionar: determinación de sólidos, DBO, nitrógeno y fósforo en sus diversos estados.

Cabe aclarar que los compuestos nitrogenados son índices químicos de contaminación que tienen importancia en el tratamiento deafluentes.

Compuestos de nitrógeno

El nitrógeno es un elemento esencial en los diferentes procesos vitales y su presencia es siempre detestable en la transformación de materia orgánica. En el crecimiento algal cumple un papel fundamental, y cuando se presenta en exceso puede favorecer la eutroficación. Al oxidarse consume oxígeno del agua. En caso de encontrarse con amonio libre y amoníaco es o puede ser tóxico. A su vez, puede causar enfermedades cuando está presente como nitraros. En sistemas de tratamiento biológico es imprescindible contar con una concentración mínima de nitrógeno para posibilitar el crecimiento bacteriano. Se encuentra en diversos estados de oxidación dentro del ciclo en la biosfera:

 Nitrógeno molecular (N2)

 Nitrógeno orgánico (ligado a moléculas orgánicas)

 Amonio (NH4)'

 Nitritos (NO2)

 Nitratos (NO3)

Estas designaciones corresponden al nitrógeno en los diferentes estados en los que puede hallarse en un líquido cloacal, a través de su purificación. En el líquido bruto se encuentra el nitrógeno en su mayor parte incorporado a la molécula orgánica (proteínas, aminoácidos, purinas, etc.) y formando compuestos amoniacales, transformándose por oxidación en nitritos y posteriormente en nitratos.

Nitrógeno orgánico: se obtiene a partir de nitrógeno total, sustrayéndole el nitrógeno mineral o inorgánico.

Nitrógeno de amoníaco (o amoniacal): las sales amoniacales (sulfatos o cloruros de amonio) se encuentran en los líquidos contaminantes. En cloacales es posible su presencia como carbonatos de amonio proveniente especialmente de la descomposición de la urea, que fermenta rápidamente transformándose en aquel compuesto. El carbonato de amonio se descompone también rápidamente en dióxido de carbono y amoníaco.

Así como hay líquidos cloacales que pueden contener grandes cantidades de amoníaco, hay también desagües industriales contaminantes con gran cantidad de ellos.

(24)

La determinación de nitritos y nitratos puede ser de interés como índice de tratamiento a que se somete un líquido con carga orgánica nitrogenada y en el que el nitrógeno orgánico se transforma en amoníaco, y este es oxidado a nitritos y nitratos.

Cuando un efluente de planta de tratamiento,% conteniendo alta concentración de compuestos oxigenados del nitrógeno, se vuelca a un cuerpo receptor de agua, favorece el desarrollo o reproducción de las algas, que en algunas ocasiones puede constituir un problema.

El líquido cloacal frío y fresco contiene relativamente alto contenido en compuestos orgánicos nitrogenados y bajo en amoníaco libre. El líquido cloacas séptico y caliente, tiene relativamente alto contenido en amoníaco libre y bajo en nitrógeno orgánico. La suma de ambos ha de ser inalterable en el mismo efluente.

Compuestos de fósforo

Es un elemento esencial en el crecimiento de animales y plantas. Generalmente la cantidad presente es muy pequeña siendo fuentes de contaminación de este anión muchos fertilizantes y detergentes.

La importancia radica, en que es un nutriente esencial para el crecimiento de algas y microorganismos. Su presencia en exceso favorece la eutroficación. Se encuentra en diversos estados de oxidación dentro del ciclo de la biosfera:

 Ortofosfatos. (PO2-, H2PO'- H3PO4). Disponible directamente para el

metabolismo biológico. Fuente: detergentes, efluentes industriales y domésticos.

 Polifosfatos. Moléculas complejas. Se transforman en ortofosfato por hidrólisis.

 Fósforo orgánico. Importancia menor en efluentes cloacales.

La eutroficación es un término que significa enriquecimiento de aguas por nutrientes a través de medios creados por el hombre o naturales. Los elementos más responsables de la eutroficación de lagos son el fósforo y nitrógeno. El líquido cloacal contiene una generosa cantidad de estos nutrientes, necesarios para el desarrollo de las algas. La concentración de fósforo crítico variará según las características de la calidad del agua.

Normalmente los fosfatos no permanecen mucho tiempo en solución, precipitándose. De lo expuesto se deduce que se debe controlar el fósforo en agua contaminadas para evitar:

- Fluctuaciones en el oxígeno disuelto - Sabores y olores

- Florecimientos de plantas indeseables

- Aumento de carga orgánica en aguas receptoras debido a la descomposición de las-plantas.

A diferencia del nitrógeno, éste no puede ser fijado por ellas a partir de la atmósfera, ni ser adicionado al ecosistema acuático, por lo tanto debe ser reducido por tratamientos especiales.

El análisis de efluentes residuales adquiere importancia cuando se trata de:

 Diseño de plantas de tratamiento.

 Evaluación de impacto ambiental de volcamientos.

 lnformación sobre los hábitos de la población.

 Detección de volcamientos clandestinos.

 Evaluación eficiencia de procesos industriales.

 Detección de pérdida de subproductos (reuso, reciclado).

(25)

Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO)

La demanda bioquímica o biológica de oxigeno, es la cantidad de oxigeno, en mg/l y necesaria para oxidar biológicamente lo componentes de las aguas residuales. La demanda de oxígeno de las aguas residuales es resultado de tres tipos de materiales:

1. Materiales orgánicos carbónicos, utilizados como fuente de alimentación por organismos aeróbicos.

2. Nitrógeno oxidable, derivado de la presencia de nitritos amoniaco y otros compuestos orgánicos nitrogenados que sirven como alimentación para bacterias especificas.

3. Compuestos químicos reductores (ion ferroso, sulfito, sulfuros que se oxidan por oxígeno disuelto).

Método de la dilución

Consiste en diluir la muestra con agua de dilución estándar incubada con bacterias durante 5 días a 20°C. La disminución del contenido de oxígeno de la muestra original con respecto a la incubada proporciona la DBO5. Las diluciones que dan un OD

residual mínimo de 1 mg/l y un abatamiento de al menos 2 mg/l son las que ofrecen mayor garantía.

Si es necesario se inoculan bacterias para asegurar el ensayo.

En muchas aguas industriales la presencia de productos tóxicos interfiere con el crecimiento y desarrollo de la población de microorganismos. En estos casos se obtienen valores bajos de DBO si no se han aclimatado los microorganismos a las aguas residuales específicas, lo que se consigue agregando sucesivamente pequeñas porciones del residuo industrial a líquido cloacal doméstico en presencia permanente de oxígeno.

Los valores de DBO (mg/l) pueden llevarse a un gráfico para los distintos tiempos de incubación (días).

Método Manométrico

Se observa un cambio físico. Se coloca una muestra de agua residual en una botella del aparato, conectada a un manómetro. Sobre la muestra de agua residual hay una cantidad de aire que contiene aproximadamente 21% de oxigeno en volumen. Durante un periodo de tiempo las bacterias consumen el oxigeno.

Referencias

Documento similar

La Normativa de evaluación del rendimiento académico de los estudiantes y de revisión de calificaciones de la Universidad de Santiago de Compostela, aprobada por el Pleno or-

Se llega así a una doctrina de la autonomía en el ejercicio de los derechos que es, en mi opinión, cuanto menos paradójica: el paternalismo sería siempre una discriminación cuando

Ingresar link y verificar la redirección.. ¿Has tenido momentos en los que la vida te parece algo sin sentido, más llena de infelicidad y tristeza que algo digno de ser vivida?. En

Dile que su trabajo consistirá en agregar a cada espacio, los muebles y objetos que considere más importantes, utilizando para ello las figuras geométricas que están en el

El recurrente adquirió un derecho de aprovechamiento de aguas superficiales, de ejercicio permanente y continuo, por un caudal de 5 l/s, en la comuna de Santo

Propone distintas formas de interacción motriz al organizar situaciones de juego colectivo y de confrontación lúdica, para promover el cuidado de la salud a partir

Reflexionar y reconocer acerca de la importancia de la voz de la madre para el bebé, ya que entre muchas funciones, es la manta de protección psíquica para el embrión o feto, ya que

Esto puede implicar establecer clases y subclases entre ellos... Actividades : 1.- Describir una colección de objetos que hayas guardado y organizado en algún momento de tu vida.?.