CARACTERIZACIÓN DE LAS
AGUAS RESIDUALES URBANAS
Sergio Tercero Talavera
MSc Ingeniero Sanitario
Índice de contenido
1. ¿Cuál es el significado de “caracterizar”?
2. ¿Y cuál es el significado de caracterizar las aguas residuales de un sistema de alcantarillado sanitario?
3. ¿Cuáles son las aguas residuales que vamos a caracterizar?
4. ¿Cuál es la utilidad de caracterizar las aguas residuales de una ciudad (aguas residuales urbanas)? 5. ¿Qué es lo que tenemos cumplir? Normativa de descarga de aguas residuales
6. ¿Cuál es el procedimiento para caracterizar las aguas residuales? Standard Methods, Guías de INAA
7. ¿Cuál es la Composición típica de las aguas residuales domésticas
8. ¿Cuál es la caracterización del agua residual urbana de Nicaragua en términos de la Demanda Bioquímica de Oxígeno – DBO5, 20°C?
9. ¿Ejemplos recientes de la caracterización de las aguas residuales urbanas de poblaciones intermedias?
¿Cuál es el significado de “caracterizar las aguas residuales?
¿Cuál es el significado de “caracterizar”?
“Determinar los atributos peculiares de alguien o de algo, de modo que claramente se distinga de los demás.”
Diccionario de la Real Academia Española – RAE.
¿Y cuál es el significado de caracterizar las aguas residuales de un sistema de
alcantarillado sanitario?
Pues es, sencillamente, determinar los atributos peculiares de las aguas residuales generadas por una ciudad (conglomerado de personas y actividades sociales, gubernamentales, económicas, culturales y recreativas).
¿Cuáles son las aguas residuales que vamos a caracterizar?
En las Guías Técnicas para el Diseño de Alcantarillado Sanitario y Sistemas de Tratamiento de Aguas Residuales (INAA, 2004) Denominadas también como las Guías, no se encuentra ninguna definición de los tipos de aguas residuales, así que tenemos que recurrir a otras fuentes de información:
Existen varias acepciones en boga para las aguas residuales que, algunas veces, llaman a la confusión. Tenemos, por ejemplo, aguas grises, aguas negras, aguas servidas, aguas residuales domésticas, aguas residuales industriales y aguas residuales urbanas.
Aguas servidas.
Son las aguas residuales domésticas y que son el resultado de las actividades cotidianas de las personas. Por ejemplo, la que eliminamos a través de los lavaplatos, artefactos sanitarios, etc. ESVAL (Aguas de Valparaiso, Chile; SEDAPAR, Perú).
¿Cuáles son las aguas residuales que vamos a caracterizar?
Aguas negras:
Las aguas negras también conocidas como aguas residuales, aguas servidas o aguas cloacales; éstas están contaminadas en su mayoría por materias fecales que circulan por el sistema de alcantarillado.
https://bosstech.pe/blog/diferencia-y-tratamiento-de-aguas-grises-y-negras/
Aguas grises:
Las aguas residuales grises son generadas por actividades domésticas, tales como lavar los platos,
limpiar el baño y para la lavadora. Las aguas grises tienen una gran diferencia ya que estas no contienen materia fecal y su nombre es debido a su condición de estar en el punto medio entre las aguas
residuales y el agua potable, además de poseer un aspecto turbio. Cualquier agua que contenga
desechos humanos se le considera agua negra. https://bosstech.pe/blog/diferencia-y-tratamiento-de-aguas-grises-y-negras/
Tipologías de Aguas Residuales
En la directiva 91/271 CEE, del Tratamiento de Aguas Residuales Urbanas, se definen las siguientes Tipologías de Aguas Residuales:
¿Cuáles son las aguas residuales que vamos a caracterizar?
Aguas residuales industriales:
Todas las aguas residuales vertidas desde locales utilizados para efectuar cualquier actividad comercial o industrial, que no sean aguas residuales domésticas ni aguas de escorrentía pluvial.
Aguas residuales domésticas:
Aquellas procedentes de zonas de vivienda y de servicios generadas principalmente por el metabolismo humano y las actividades domésticas.
Aguas residuales urbanas:
Las aguas residuales domésticas o la mezcla de las mismas con aguas residuales industriales y/o aguas de escorrentía pluvial. Todas ellas habitualmente se recogen en un sistema colector y son enviadas mediante un emisario terrestre a una planta EDAR (Estación Depuradora de Aguas Residuales). Las industrias que realicen el vertido de sus aguas residuales en esta red colectora, habrán de acondicionar previamente sus aguas.
¿Cuáles son las aguas residuales que vamos a caracterizar?
Aguas Residuales Industriales
Las aguas residuales industriales son enormemente variables en cuanto a caudal y composición, difiriendo las características de los vertidos, no sólo de una industria a otra, sino también dentro de un mismo tipo de industria.
Características más notables de los vertidos de los principales tipos de industrias
Aguas Residuales Domésticas
La contaminación principal de las aguas residuales domésticas es por materia orgánica, tanto en suspensión como en disolución, normalmente biodegradables, y cantidades importantes de nitrógeno, fósforo y sales minerales.
A veces, las industrias no emiten vertidos de forma continua, si no únicamente en determinadas horas del día o incluso únicamente en determinadas épocas de año, dependiendo del tipo de producción y del proceso industrial. También son habituales las variaciones de caudal y carga a lo largo del día.
¿Cuáles son las aguas residuales que vamos a caracterizar?
Su alta carga unida a la enorme variabilidad que presentan, hace que el tratamiento de las aguas residuales industriales sea complicado, siendo preciso un estudio específico para cada caso.
Éstas tienen un mayor grado de contaminación que las aguas residuales urbanas, además, con una contaminación mucho más difícil de eliminar.
Los compuestos orgánicos e inorgánicos se encuentran en aguas residuales procedentes de instalaciones industriales diversas. A diferencia de las aguas residuales domésticas, los efluentes industriales contienen con frecuencia sustancias que no se eliminan por un tratamiento convencional, bien por estar en concentraciones elevadas, o bien por su naturaleza química. Muchos de los compuestos orgánicos e inorgánicos que se han identificado en aguas residuales industriales son objeto de regulación especial debido a su toxicidad o a sus efectos biológicos a largo plazo.
¿Cuáles son las aguas residuales que vamos a caracterizar?
COROLARIO:
Las aguas residuales a caracterizar en un sistema de alcantarillado sanitario son las Aguas Residuales Urbanas.
Aguas Residuales Urbanas
Las aguas residuales urbanas presentan una cierta homogeneidad en cuanto a composición y carga contaminante, ya que sus aportes van a ser siempre los mismos. Pero esta homogeneidad tiene unos márgenes muy amplios, ya que las características de cada vertido urbano van a depender del núcleo de población en el que se genere, influyendo parámetros, tales como el número de habitantes, la existencia de industrias dentro del núcleo, tipo de industria, etc.
¿Cuál es la utilidad de caracterizar las aguas residuales de una ciudad?
Para dimensionar adecuadamente los sistemas de tratamiento de aguas residuales y la disposición final de los subproductos.
Para el manejo adecuado del sistema del alcantarillado sanitario, que permita aplicar las regulaciones necesarias a fin de evitar el daño de las instalaciones del alcantarillado sanitario, el daño de los procesos de tratamiento, la infracción de las normativas ambientales y la exposición al peligro de las personas y bienes por descargas prohibidas.
¿Cuál es la norma que debemos cumplir?
Arto.22, Rangos y Valores Máximos Permisibles para los Vertidos a la Red de Alcantarillado Sanitario: Aquí tenemos que referirnos a las normativas contenidas en el Decreto 21- 2017 – Reglamento en el que se establecen las Disposiciones para el Vertido de Aguas Residuales - y, específicamente, a los Artos. 22, 24, 25 y 26.
¿Cuál es la norma que debemos cumplir?
Arto. 24, Límite Permisible de coliformes fecales (efluente de las PTAR):
Arto.25, Rangos y Valores Máximos Permisibles para los vertidos de las aguas residuales provenientes
de los sistemas de tratamiento del alcantarillado sanitario:
¿Cuál es la norma que debemos cumplir?
Arto.26, De los vertidos provenientes de los sistemas de tratamiento de aguas residuales de tipo doméstico.
¿Cuál es el procedimiento para caracterizar las aguas residuales?
En el Capítulo VIII de Las Guías de INAA, de la página 51 a la 55 de la versión impresa, se dan las pautas a seguir para la caracterización de las aguas residuales, con el contenido siguiente:
Caracterización de aguas residuales (cantidad, preservación de muestras, métodos de preservación, muestreos instantáneos o simples, compuestos e integrados).
Contaminantes de importancia en el tratamiento de agua residual (sólidos en suspensión, materia orgánica biodegradable, organismos patógenos, nutrientes, materia orgánica refractable, sólidos inorgánicos
disueltos).
¿Cuál es el procedimiento para caracterizar las aguas residuales?
ES UN VIEJO AXIOMA QUE:
EL RESULTADO DE CUALQUIER MÉTODO DE PRUEBA
NO PUEDE SER MEJOR QUE LA MUESTRA SOBRE LA
Recolección y Preservación de las muestras
•
El objetivo del muestreo es recolectar una porción de material suficientemente pequeña en
volumen para ser transportada convenientemente y que todavía sea suficientemente grande para
propósitos analíticos, mientras que aún representa con precisión el material que está siendo
muestreado. Este objetivo significa que las proporciones relativas de las concentraciones de todos
los componentes pertinentes serán las mismas en las muestras como en el material que está
siendo muestreado, y que la muestra será manipulada en una forma tal que no ocurran cambios
significativos en la composición antes de que sean efectuados los análisis.
•
Haga un registro de todas las muestras recolectadas e identifique todas las botellas con un
número de muestra único, preferiblemente adhiriendo una inscripción apropiadamente marcada
o etiquetada. Documente suficiente información para proveer una identificación positiva de la
muestra en una fecha posterior, incluyendo el número de identificación único de la muestra, el
nombre del recolector de la muestra, la fecha, la hora, la localización exacta y, si posible, tipo de
muestra (simple o compuesta) y cualquier otro dato que pueda ser necesitado para correlación,
tales como la temperatura del agua, condiciones climáticas, nivel del agua, flujo de la corriente, y
condiciones posteriores a la colecta. Si no se pudiera llenar toda la información en una etiqueta,
mantenga la información en un order book en el sitio de muestreo al momento del muestreo. Use
tinta impermeable para registrar toda la información (preferible con tinta negra indeleble)
Requerimientos generales del muestreo
•
Las muestras compuestas pueden ser obtenidas por medio de la colecta sobre un
período de tiempo, o un rango de profundidad en diferentes puntos de muestreo.
Los detalles de la colecta varían con las condiciones locales, así que
recomendaciones específicas no son universalmente aplicables. Algunas veces es
más informativo analizar numerosas muestras separadas en vez de una
compuesta, lo que permite que pueda ser determinada su variabilidad, máxima y
mínima.
•
Debido a la inestabilidad inherente de ciertas propiedades y compuestos, no es
recomendado el muestreo compuesto para algunos análisis donde se desean
obtener valores cuantitativos (ejemplos incluyen aceites y grasas, acidez,
alcalinidad, dióxido de carbono, cloro residual, yodo, cromo hexavalente, nitritos,
compuestos orgánicos volátiles, radón-222, oxígeno disuelto, ozono, temperatura
y pH). En ciertos casos, como para la DBO, fenoles, sulfitos y cianuros, las
muestras compuestas son requeridas rutinariamente por las agencias
reguladoras. Las muestras compuestas para DBO, nitratos, amoníaco, NTK, SST,
DQO, y TOC deben ser refrigeradas.
Recolección y Preservación de las muestras
•
Una guía general para la toma de muestras es la siguiente:
•
Evite áreas de excesiva turbulencia, debido a la pérdida potencial de los constituyentes
volátiles y a la presencia potencial de vapores tóxicos más densos que el aire.
•
Evite el muestreo en vertederos, si es posible, debido a que tales sitios tienden a
favorecer la recuperación de compuestos inmiscibles más livianos que el agua.
•
Generalmente, recolecte las muestras por debajo de la superficie en áreas quietas y abra
el contenedor de la muestra debajo de la superficie con la boca dirigida hacia la corriente
para evitar la colecta de espumas de la superficie, a menos que las grasas y aceites sean
un constituyente de interés; entonces, colecte el agua superficial. Si son requeridas
muestras compuestas, asegúrese que los constituyentes de la muestra no sean perdidos
durante la composición, por un manejo inapropiado de las porciones que son
compuestas. Si las muestras van a ser analizadas para constituyentes orgánicos, las
porciones de su composición deben ser refrigeradas. No integre muestras compuestas
para análisis de VOC, porque algunos de los componentes será perdidos por
Muestreo aleatorio, simple o puntual
•
Muestra aleatoria: Las muestras aleatorias son muestras simples colectadas en un punto de
sitio específico durante un corto período de tiempo (típicamente segundos o minutos). Por lo
tanto, ellas representan una imagen instantánea, tanto en espacio como en tiempo, del área
de muestreo. Las muestras aleatorias discretas son tomadas en una localización, profundidad
y tiempo seleccionados. Las muestras aleatorias integradas en profundidad con recogidas en
una parte predeterminada o en la profundidad total de una columna de agua, en una
localización y tiempo seleccionados en una cuerpo de agua dado.
•
Una muestra puede representar solamente la composición de su fuente en el tiempo y lugar
de su colecta. Sin embargo, cuando se conoce que una fuente es relativamente constante en
su composición durante un largo tiempo o sobre distancias sustanciales en todas las
direcciones, entonces el muestreo puede representar un período de tiempo más extenso y/o
un volumen más grande que el tiempo y lugar específicos en los cuales fue colectada la
muestra. En tales circunstancias, una fuente puede ser representada adecuadamente por
muestras aleatorias simples. Ejemplos son suministros de agua subterránea protegidos,
abastecimientos de agua que reciben tratamiento convencional, algunas aguas superficiales
bien mezcladas; pero raramente corrientes de aguas residuales, ríos, grandes lagos, playas,
estuarios y aguas subterráneas contaminadas.
Muestreo aleatorio, simple o puntual
•
Cuando es conocido que una fuente varía con el tiempo, las muestras
puntuales recogidas a intervalos apropiados y analizadas separadamente
pueden documentar la extensión, frecuencia y duración de estas variaciones.
Escoja los intervalos de muestreo sobre la base de la frecuencia esperada de
los cambios, que pueden variar de 5 minutos a 1 hora o más. Las variaciones
estacionales en sistemas naturales pueden necesitar muestreos de varios
meses.
•
Cuando la composición de la fuente varía en el espacio (por ejemplo de un
sitio a otro) en vez de en el tiempo, colectar las muestras de sitios apropiados
que llenarán los objetivos del estudio (por ejemplo, aguas arriba y aguas
debajo de una fuente puntual).
•
Los mismos principios aplican al muestreo de lodos de aguas residuales,
bancos de lodos (sludge Banks), y fangos (muds). Tome toda precaución
posible para obtener una muestra representativa o una conforme al programa
de muestreo.
Muestreo compuesto
• Muestras compuestas: Las muestras compuestas deben proporcionar un muestreo más representativo de las matrices heterogéneas en las cuales la concentración de los parámetros de interés pueden variar en cortos períodos de tiempo y/o espacio. Las muestras compuestas pueden ser obtenidas por la combinación de
múltiples porciones de muestras simples o por el uso de aparatos diseñados especialmente para el muestreo automático. Las muestras compuestas secuenciales (tiempo) son colectadas por medio del uso continuo de bombeos de muestras constantes o por la mezcla de cantidades de volúmenes de agua iguales recogidos a intervalos de tiempo regulares. Las muestras compuestas proporcionales al flujo son colectadas por el bombeo continuo a una tasa proporcional al flujo, mezclando iguales volúmenes de agua colectadas a intervalos de tiempo que son inversamente proporcionales al volumen del flujo, o por la mezcla de volúmenes de agua proporcionales al flujo colectado durante o a intervalos de tiempo regulares.
• Las ventajas de las muestras compuestas incluyen costos reducidos de analizar un gran número de muestras, muestras más representativas de matrices heterogéneas, y tamaños de muestra más grandes cuando las cantidades de pruebas son limitadas. Las desventajas de las muestras compuestas incluyen la pérdida de las relaciones de los parámetros analizados en muestras individuales la dilución potencial de los constituyentes por debajo de los niveles de detección, incremento potencial de las interferencias analíticas, e incremento de la posibilidad de interacciones de los constituyentes analizados. Adicionalmente, el uso de muestras compuestas puede reducir el número de muestras analizado por debajo de la cantidad requerida
estadísticamente necesaria para los objetivos específicos de calidad de los datos o los objetivos específicos del proyecto.
Muestreo compuesto
•
No use muestras compuestas con componentes o características sujetas a cambios significativos e
indeseables durante el almacenamiento. Analice las muestras individuales tan pronto como sea
posible después de la colecta y, preferiblemente, en el punto de muestro. Ejemplos son gases
disueltos, cloro residual, sulfito soluble, temperatura y pH. Los cambios en componentes, como
oxígeno disuelto o dióxido de carbono, pH o temperatura, pueden producir cambios secundarios
en ciertos componentes inorgánicos, tales como el hierro, manganeso, alcalinidad, o dureza.
Algunos componentes orgánicos también pueden ser modificados por los cambios en los
componentes señalados. Use muestras compuestas en el tiempo solamente para determinar
componentes en que puede ser demostrado que permanecen inalterables bajo las condiciones de
la colección, preservación y almacenamiento de la muestra.
•
Colecte las porciones individuales en un frasco de boca ancha cada hora (en algunos casos, cada
media hora a aún cada 5 minutos) y mezcle al final del período de muestreo o combine en una
sola botella a medida que se colecta.
•
Los aparatos de muestreo automáticos están disponibles; sin embargo, no los utilice a menos que
la muestra sea preservada según las recomendaciones. Los muestreadores compuestos,
operando por períodos extendidos (semanas o meses) deben ser sometidos a una limpieza
rutinaria de los contenedores y de las líneas de muestreo para minimizar los crecimientos y
depósitos indeseables.
Muestras integradas (descarga ponderada / discharge-weighted)
• Para ciertos propósitos, la información necesitada es provista mejor por medio del análisis de muestras aleatorias colectadas de diferentes puntos simultáneamente, o tan cercanas como sea posible, usando métodos de descarga pesada (procedimientos y equipos de igual incremento de ancho o igual incremento de descarga). Un ejemplo de esta necesidad ocurre en un río o una corriente que varía en composición a lo largo del ancho y profundidad. Para evaluar la composición promedio o la carga total, utilice una mezcla de muestras que representen varios puntos en la sección transversal, en proporción a sus flujos relativos. La necesidad para las muestras integradas también puede existir si se propone un tratamiento combinado para varias corrientes de aguas residuales separadas, la interacción de las cuales pueden tener un efecto
significativo en la tratabilidad o aún en su composición. La predicción matemática de las interacciones entre los componentes químicos puede ser inexacta o imposible, y el análisis de una muestra integrada
adecuadamente puede proveer información más útil.
• Los lagos y embalses muestran variaciones espaciales de composición (localización de profundidad y horizontal). Sin embargo, existen condiciones en las que ni los resultados del total o el promedio son especialmente útiles, sino que las variaciones locales son más importantes. En tales casos, examine separadamente las muestras (no las integre).
• La preparación de muestras integradas requiere equipos diseñados para recolectar una muestra de agua uniformemente en todo el perfil de la profundidad. Usualmente se necesita el conocimiento del volumen, movimiento, y la composición de las varias partes del agua que está siendo muestreada. La recolección de muestras integradas es un proceso complicado y especializado que debe ser descrito adecuadamente en el plan de muestreo.
Examen Microbiológico (Parte 9000 SM)
•
La bacteria coliforme ha sido largamente utilizada como un indicador de calidad del agua basado
en la premisa de que, estos organismos están presentes en los intestinos de animales de sangre
caliente, su presencia en el agua podría indicar que ha ocurrido una reciente contaminación fecal.
Históricamente, este grupo de organismos ha sido definido por su habilidad de fermentar la
lactosa, en lugar de principios de una sistemática bacteriología, así que el grupo consiste de
bacterias de varios géneros que pertenecen a la familia de enterobacterias.
•
El método estándar para el grupo coliforme puede ser llevado a cabo por la técnica de
fermentación de tubos múltiples por el procedimiento de presencia – ausencia (a través de las
fases de presuntiva – confirmativa o prueba completa), la técnica del filtro de membrana (MF), o
la prueba de coliformes con sustrato enzimático. Cada técnica es aplicable dentro de las
limitaciones específicas y con la debida consideración del propósito del examen.
•
La técnica de fermentación puede ser utilizada para detectar coliformes en agua de bebida o para
cuantificar los coliformes en aguas potable y no potable. Cuando son utilizados los tubos
múltiples, la densidad de coliformes es estimada vía la tabla del Número Más Probable (NMP).
Este número, generado por el empleo de específicas fórmulas de probabilidad, es un estimado de
la densidad media de coliformes en la muestra. Los resultados de los análisis, junto con otra
información obtenida de las inspecciones de ingeniería y sanitaria, proveen la mejor evaluación
de la efectividad del tratamiento del agua y de la calidad sanitaria del agua de la fuente.
Examen Microbiológico (Parte 9000 SM)
•
La precisión de las pruebas de fermentación en la estimación de la densidad de coliformes
depende del número de tubos utilizado. La mayor información satisfactoria será obtenida cuando
la muestra inoculada más grande examinada enseña ácido y/o gas en varios o en todos los tubos y
que en la muestra inoculada más pequeña no se detecta ácido o gas en cualquiera o en la
mayoría de los tubos. La densidad bacteriana puede ser estimada por la fórmula dada o de la
tabla utilizando el número de tubos positivos en las diluciones múltiples. El número de porciones
de la muestra seleccionado estará gobernado por la precisión deseada de los resultados.
•
En el examen rutinario de abastecimientos de agua potable públicos, el objetivo de los análisis de
coliformes totales es determinar la eficiencia de las operaciones de plantas de tratamiento y la
integridad del sistema de distribución. La prueba también es utilizada para indagar por la
presencia de contaminación fecal. Algunas ocurrencias de coliformes en un sistema de
distribución puede ser atribuida al crecimiento de coliformes o a la supervivencia dentro de
películas bacterianas en las tuberías troncales en vez de que sea una falla del tratamiento en la
planta o en el pozo, o una contaminación externa al sistema de distribución. Debido a que es
difícil distinguir los coliformes que entran al sistema de distribución y los coliformes que ya están
presentes en la película de la tubería y en los sedimentos, se asume que todos los coliformes son
originados de una fuente externa al sistema de distribución.
Examen Microbiológico (Parte 9000 SM)
• La Escherichia coli es una bacteria que ha sido de interés en los análisis de agua por más de 100 años. La E. Coli es la especie particular del género Escherichia, que también incluye Escherichia albertii, E. fergusonii, E. hermannii y E. vulneris. Una quinta especia, E. blattae, probablemente va a ser removida del género. Aunque la E. coli es un habitante normal del tracto intestinal humano, algunas cepas de E. coli causan infecciones intestinales o atacan a las células intestinales y producen enterotoxinas. El resultado común es diarrea.
• Escherichia coli es un miembro de la flora fecal originaria de animales de sangre caliente. La presencia de E. Coli en el agua es considerada un indicador específico de contaminación fecal y la posible presencia de
patógenos entéricos.
• Geldreich y Kenner (1969) destacaron que la bacteria coliforme fecal es más numerosa que la bacteria estreptococo fecal en las heces humanas, proveyendo una relación de coliformes / estreptococos siempre mayor que 4.0 en aguas residuales domésticas. Inversamente, la bacteria estreptococo fecal es más
numerosa que la coliforme fecal en las heces de animales domésticos, gatos, perros y roedores, produciendo una relación de coliformes / estreptococos menor que 0.7 en aguas residuales de las granjas.
• Tradicionalmente llamados coliformes fecales, los coliformes termotolerantes (que fermentan la lactosa para producir gas a 44.5°C) han sido documentados en aguas ricas orgánicamente o en climas tropicales en la ausencia de contaminación fecal reciente. Así que cuando se busca por la evidencia de contaminación fecal, se recomienda la prueba de laboratorio para E. Coli - un indicador más específico. Sin embargo, las
Examen Microbiológico (Parte 9000 SM)
•
Contenedores
•
Colecte las muestras para el examen microbiológico en envases esterilizados, de boca
ancha, de vidrio de borosilicato no-reactivo o plástico, o en bolsas de plástico
pre-esterilizadas apropiadas para uso microbiológico. Las botellas deben tener tapones de
vidrio a prueba de goteo o tapas con revestimiento no tóxico resistente a la esterilización
repetida. Para análisis de lodos, es conveniente utilizar tazas de boca ancha desechables.
•
Decloración. Agregue un agente reductor a los contenedores dispuestos para la
recolección de agua que contiene cloro residual u otro halógeno, a menos que ellos
contengan caldo para la incubación directa de la muestra. El tiosulfato de sodio es un
agente declorante satisfactorio que neutraliza cualquier halógeno residual y previene la
continuación de la acción bactericida durante el tránsito.
•
Cuando sean muestreados efluentes de aguas residuales cloradas, agregue suficiente
tiosulfato de sodio a una botella de muestreo limpia para obtener una concentración
final en la muestra de 100 mg/L. Por ejemplo, en un frasco de 120 ml, 0.1 ml de solución
al 10% de tiosulfato neutralizará una muestra que contenga hasta 15 mg/L de cloro
Examen Microbiológico (Parte 9000 SM)
• Procedimientos de muestreo
• Es importante tener una técnica apropiada de recolección de la muestra para mantener la integridad de la muestra. Un manejo inapropiado de la muestra puede invalidar los resultados de cualquier análisis de laboratorio.
• Los envases para la recolección de muestras deben ser lo suficientemente grandes para recolectar el
volumen de muestra deseado y mantener un adecuado espacio libre (2.5 cm) para asegurar una apropiada mezcla de la muestra (vía agitación) antes del análisis. Si el frasco llega al laboratorio sin el espacio adecuado para la apropiada mezcla, se rechaza y se solicita una nueva muestra o (para mantener la integridad de la muestra) de echa todo el volumen de la muestra en un contenedor estéril suficientemente grande para asegurar la mezcla adecuada y luego extraer 100 ml (o el volumen requerido) asépticamente en otro contenedor esterilizado del tamaño adecuado.
• Agua Potable. Escoja cuidadosamente los sitios que estén convenientemente localizados y listos accesibles a los recolectores para que se pueda efectuar la recolección de las muestras de forma rutinaria. Si se va a
muestrear el sistema de distribución de agua potable, por ejemplo, evite las conexiones a equipos de tratamiento de agua privados, tales como ablandadores o filtros. También, evite conexiones sujetas a
contaminación exterior si ellas están muy cerca a salidas de aguas residuales o al suelo. Si toma muestras de una conexión del sistema de distribución sin anexos, seleccione una conexión que esté suministrando agua de una tubería de servicio directamente conectada con la principal (p. ej., que no esté siendo servida de un cisterna o de un tanque). Remueva cualquier agregado como filtros, aireadores, directores de flujo o tamices de la conexión porque ellos pueden favorecer el crecimiento bacteriano y no reflejar la calidad del agua de la fuente. Abra la llave y deje correr el agua la albañal un tiempo suficiente para limpiar la tubería de servicio (2 o 3 minutos).
Examen Microbiológico (Parte 9000 SM)
•
Procedimientos de muestreo
•
Recolecte una muestra simple (colecte toda la muestra de una sola vez y no haga
manipulaciones posteriores, tales como derramar o agregar a la muestra, porque tales
actividades podrían contaminar la muestra). Recolecte suficiente volumen para practicar
los análisis; pero no trate de manipular la muestra colectada posteriormente para ajustar
el volumen de la muestra. Es responsabilidad del laboratorio, no del recolector de la
muestra, medir el volumen de la muestra para el análisis.
•
Si se colecta una muestra de un pozo habilitado con una bomba manual, bombee y bote
el agua hasta que se haya estabilizado la temperatura (5 a 10 minutos) antes de
recolectar la muestra.
•
Agua cruda para abastecimiento: Cuando recolecte muestras directamente de un río, una
corriente, un lago, embalse, manantial o pozo, obtenga muestras representativas de la
fuente de agua de los consumidores. Es indeseable tomar muestras muy cerca de los
taludes o muy largo de los puntos de extracción, o a una profundidad sobre o debajo del
punto de extracción.
Examen Microbiológico (Parte 9000 SM)
•
Muestreo de biosólidos
•
El examen microbiológico de los biosólidos de los procesos de tratamiento de agua
potable y aguas residuales es deseable para determinar cómo su uso o disposición afecte
los cuerpos de agua receptores, la aplicación en el suelo o en los movimientos de tierra.
•
La colección y manejo de biosólidos con menos de 7% de sólidos totales se puede
efectuar siguiendo los mismos procedimientos utilizados para el agua. Los biosólidos que
contienen más del 7% de sólidos y una consistencia “plástica” o un estado “semisólido”
típico de sólidos compactados, requieren un esfuerzo cortante para hacerlos fluir. Esta
resistencia al flujo resulta en una distribución heterogénea de biosólidos en tanques y
lagunas. Utilice un muestreo de sección transversal de los biosólidos acumulados para
determinar la distribución de microorganismos dentro de estas estructuras. Establezca
una cuadrícula de longitud-ancho en toda la superficie del reservorio, y muestreo en los
inteceptos. Puede ser útil un muestreador Kemmerer o VanDorn que muestrea
solamente la capa de sólidos. Alternativamente, use muestreadores de botellas lastradas
que pueden ser abierta a una profundidad deseada para recoger las muestras en
Examen Microbiológico (Parte 9000 SM)
•
Muestreo manual de agua no potable
•
Tome muestras de un río, una corriente, reservorio o laguna sosteniendo la botella (con
guantes) cerca de su base y sumergiéndola con el cuello hacia abajo por debajo de la
superficie. Voltee el envase hasta que el cuello apunte levemente hacia arriba y la boca
esté dirigida hacia la corriente. Si no hay corriente (un reservorio, por ejemplo), cree uno
artificialmente empujando la botella hacia adelante horizontalmente lejos de la mano.
Cuando muestree desde un bote, obtenga las muestrea del lado de aguas arriba del
bote. Si es imposible colectar las muestras manualmente, amarre un peos a la base de la
botella y bájela dentro del agua. En cualquier caso, evite el contacto con los taludes o el
fondo de la corriente: esto puede ensuciar el agua.
•
Cuando muestree aguas residuales o efluentes, estas mismas técnicas son apropiadas.
•
Volumen de la muestra
•
Los volúmenes de muestra deben ser suficientes para llevar a cabo los análisis
requeridos. Para muestras de agua potable, superficial, recreacional y residuales, se
colecta un mínimo de 100 ml
Procedimientos de la cadena de custodia, Métodos de muestreo,
Contenedores de muestras, Número de muestras, Volúmenes de
muestras
•
Apropiadamente diseñadas y ejecutadas, las formas de la cadena de custodia asegurarán
la integridad de la muestra de la recolección al informe del análisis. Esto incluye la
habilidad para trazar la posesión y manejo de la muestra del momento de la colecta, a
través del análisis y la disposición final. Este proceso es referido como la cadena de
custodia y es requerido para demostrar el control de la muestra cuando los datos van a
ser utilizados para regulación o legislación. Cuando no está envuelta la legislación, los
procedimientos de la cadena de custodia son útiles para el control rutinario de las
muestras.
•
Una muestra es considerada bajo la custodia de una persona si está en la posición física
individual, a la vista individual, asegurada y sellada por este individuo, o asegurada en un
área restringida para personal autorizado. Los procedimientos siguientes resumen los
aspectos más importantes de la cadena de custodia:
•
Etiquetas de las muestras; sellos de las muestra; orden book de campo (bitácora);
registro de la cadena de custodia; hoja de solicitud de análisis; remisión de la muestra al
laboratorio; recepción y codificación de la muestra en el laboratorio; asignación de la
muestra para el análisis; disposición de la muestra.
Procedimientos de la cadena de custodia, Métodos de muestreo,
Contenedores de muestras, Número de muestras, Volúmenes de
muestras
•
Métodos de muestreo
•
Muestreo manual: El muestreo manual involucra el equipo mínimo; pero puede
ser excesivamente costoso y consumidor de tiempo para los programas de
muestreo rutinarios o de gran escala. El requiere técnicos de campo entrenados y
a menudo es necesario para los estudios de investigación de regulación para las
que la apreciación de las condiciones de campo y las complejas técnicas de
colección de muestras son esenciales. Manualmente se colectan ciertas muestras,
como en aguas con aceites y grasas.
•
Muestreo automático: Los muestreadores automáticos pueden eliminar los
errores en el muestreo manual, reducir los costos de mano de obra, puede
proveer el medio para muestreos más frecuentes, por lo cual se ha incrementado
su uso. Asegurarse de que el muestreador automático no contamine la muestra.
Por ejemplo, los componentes plásticos pueden ser incompatibles con ciertos
compuestos orgánicos que son solubles en las partes plásticas o que pueden ser
contaminados en contacto con ellos.
Muestreadores automáticos
Procedimientos de la cadena de custodia, Métodos de muestreo,
Contenedores de muestras, Número de muestras, Volúmenes de
muestras
•
Contenedores de las muestras:
•
El tipo de contenedor utilizado es de la mayor importancia. Compruebe y documente que los
contenedores están libres de las analíticas de interés, especialmente cuando muestree y analice
para niveles muy bajos de las analíticas. Los contenedores típicamente son hechos de plástico o
vidrio, pero un material puede ser preferido que el otro. Por ejemplo, el sílice, sodio y boro
pueden ser disueltos de un vidrio suave; pero no del plástico, y niveles de trazas de algunos
pesticidas y metales pueden ser absorbidos en las paredes de contenedores de vidrio. Por ello,
son preferidos los contenedores de vidrio duro. Para muestras que contienen compuestos
orgánicos, no use contenedores plásticos, excepto aquellos construidos de polímeros fluorinados,
tales como el politetrafluoroetileno (PTFE).
•
Algunas muestras de analíticas pueden disolverse (ser absorbidas) en las paredes de los
contenedores plásticos; similarmente, los contaminantes de contenedores plásticos pueden
drenar (lixiviar, soltar) en las muestras. Evitar los plásticos siempre que sea posible debido a la
potencial contaminación de los ésteres de ftalatos. Es posible la falla del contenedor debido al
quiebre del plástico. Por lo tanto, utilice contenedores de vidrio para todos los análisis de
orgánicos, tales como los orgánicos volátiles, orgánicos semivolátiles, pesticidas, PCBs, y aceites y
grasas. Algunas analíticas (por ejemplo, compuestos que contienen bromuros y algunos pesticidas
y compuestos aromáticos polinucleares) son fotosensibles; colectarlos en contenedores de vidrio
de color ámbar para minimizar la fotodegradación.
Procedimientos de la cadena de custodia, Métodos de muestreo,
Contenedores de muestras, Número de muestras, Volúmenes de
muestras
•
Número de muestras:
•
Debido a la variabilidad de los procedimientos de muestreo y analíticas (por ejemplo, la
variabilidad de la población), un solo muestreo es insuficiente para alcanzar un deseado nivel de
confianza razonable. El Standard Method establece una fórmula para determinar el número de
muestras en función del nivel de confianza que se desee obtener.
•
Volumen de muestras.
•
Para la mayoría de los análisis físicos y químicos, colectar una muestra de 1 litro. Para ciertas
determinaciones, se pueden necesitar muestras más grandes. La Tabla 1060:1 enlista los
volúmenes ordinariamente requerido para los análisis; pero es fuertemente recomendado que el
laboratorio que conducirá los análisis sea consultado para verificar las necesidades analíticas de
los procedimientos de muestreo, ya que ellas son parte de las metas y a los objetivos de calidad
de una investigación.
•
No utilice muestras del mismo contenedor para pruebas múltiples (ejemplo, exámenes de
orgánicos, inorgánicos, radiológicos, bacteriológicos y microscópicos) debido a que los métodos
de recolección y manejo son diferentes para cada tipo de análisis. Siempre recolecte suficiente
volumen de muestra en el contenedor apropiado para cumplir con los requerimientos de
Caracterización de aguas residuales (cantidad, preservación de
muestras, métodos de preservación, muestreos instantáneos o simples,
compuestos e integrados).
•
Cantidad de muestras
El mayor número de muestras posible, según el objetivo del muestreo y en
función de la variabilidad del agua residual de que se trate. Hay dos términos
aquí que no se deben perder de vista: posible y objetivo.
El posible está ligado al tiempo disponible, al presupuesto y a la dificultad
misma del muestreo, pues no es lo mismo ir a tomar una muestra a San
Carlos, que tomarla en Granada. Por ejemplo, un consultor contratado para
un estudio determinado tiene un tiempo y un presupuesto muy cerrados,
que no le permiten efectuar una investigación a la profundidad que él
quisiera, por lo cual es determinante la disponibilidad y el uso de
información registrada por ENACAL (QUE NO SIEMPRE ES ACCESIBLE).
El objetivo está ligado a la profundidad del estudio (perfil, diagnóstico,
prefactibilidad, factibilidad, diseños finales)
Caracterización de aguas residuales (cantidad, preservación de
muestras, métodos de preservación, muestreos instantáneos o simples,
compuestos e integrados).
•
Preservación de muestras:
Las muestras obtenidas en el campo deben constituirse en una
representación precisa del material del que se está haciendo el
muestreo; por tal motivo, deben ser obtenidas, conservadas,
transportadas y almacenadas de manera que cuando lleguen al
laboratorio todavía ser representativas del material existente en el
campo.
Métodos de preservación: Según el caso, se deben usar: a) Control del
pH; b) Adición de reactivos; c) Uso de envases opacos o de color
Composición de las aguas residuales urbanas
En Nicaragua y en muchos países de América Latina, la comparación tradicional se ha hecho con la Tabla 3.16 del libro de Metcalf & Eddy, que es el texto básico del tratamiento de aguas residuales desde hace 100 años, aunque existen otras fuentes de información (Imhoff, Fair, Arceivala, entre otros). A la par de este clásico, el Dr. Aurelio Hernández Muñoz, en su libro muy reconocido en España, Depuración y Desinfección de Aguas Residuales, establece una tabla similar a la de Metcalf & Eddy, con algunas diferencias sobre los valores y los parámetros considerados. Ambas se presentan a continuación:
Jairo Romero Rojas, en su libro Tratamiento de Aguas Residuales, 1999, Colombia, utiliza la misma referencia.
Composición de las
aguas residuales
urbanas
Composición típica del agua residual doméstica cruda
Contaminantes Unidades Concentración (mg/L) Débil Media Fuerte
Sólidos totales (ST) mg/L 350 720 1,200 - Disueltos, totales (SDT) mg/L 250 500 850 - Fijos mg/L 145 300 525 - Volátiles mg/L 105 200 325 - Sólidos en suspensión (SS) mg/L 100 220 350 - Fijos mg/L 20 55 75 - Volátiles mg/L 80 165 275 Sólidos sedimentables ml/L 5 10 20 DBO5 mg/L 110 220 400
Carbono orgánico total mg/L 80 160 290
DQO mg/L 250 500 1,000
Nitrógeno (total en la forma N) mg/L 20 40 85 Fósforo (total en la forma P) mg/L 4 8 15
Grasa mg/L 50 100 150
Coliformes totales NMP/100 ml 106 – 107 107 – 108 107 – 109 Fuente: Tabla 3-16. Características de las aguas residuales. Ingeniería de Aguas
Composición de las
aguas residuales
urbanas
Composición típica del agua residual urbana
Contaminantes Unidades Concentración (mg/L) Débil Media Fuerte Sólidos totales (ST) mg/L 200 500 1,000 - Disueltos, totales (SDT) mg/L 100 200 500 - Fijos mg/L 50 100 200 - Volátiles mg/L 50 100 300 - Sólidos en suspensión (SS) mg/L 100 300 500 - Fijos mg/L 30 50 100 - Volátiles mg/L 70 250 400 Sólidos sedimentables ml/L 40 180 250 DBO5 mg/L 100 200 300 Oxígeno disuelto mg/L 0.2 0.1 0 DQO mg/L 160 450 800
Nitrógeno (total en la forma N) mg/L 25 50 86 Nitrógeno orgánico (N) mg/L 10 20 35 Amoníaco libre (N-NH4) mg/L 15 30 50
Nitritos (N-NO2) mg/L 0.00 0.05 0.10
Nitratos (N-NO3) mg/L 0.10 0.2 0.40
Fósforo (total en la forma P) mg/L 2 7 17
Cloruros mg/L 15 100 175
pH 6 -9 6 -9 6 -9
Grasas mg/L 0 20 40
Fuente: Tabla 1.2. Depuración y Desinfección de aguas residuales. Aurelio Hernández Muñoz. Sexta Edición. 2015
Caracterización de las
aguas residuales
urbanas de Nicaragua
Esta es una referencia al trabajo de investigación efectuada por el autor sobre la DBO5 en Nicaragua, que lleva el nombre de “Caracterización del Agua Residual Urbana de Nicaragua en Términos de La Demanda
Bioquímica De Oxígeno – DBO5, 20°C.” Año 2015.
La investigación correspondió al período de 1994 – 2014, con información de 28 sistemas de
alcantarillado sanitario, con muestras compuestas.
Se presentan los resultados de la carga de DBO5/hab.día de cada población estudiada.
CIUDAD Dotación A.P. APORTE A.R. DBO5
l/hab/día l/hab/día mg/l gr.hab.día RANGO DE POBLACIÓN DE 50,000 A MÁS DE 100,000 LEÓN 189 151.2 287 43.4 CHINANDEGA 189 151.2 311 47.0 MASAYA 189 151.2 360 54.4 GRANADA 189 151.2 239 36.1 ESTELÍ 189 151.2 355 53.7 MATAGALPA 189 151.2 437 66.1 CIUDAD SANDINO 189 151.2 361 54.6 PROMEDIO 189 151.2 336 50.8 RANGO DE POBLACIÓN DE 30,000 A 50,000 SAN MARCOS 170 136.0 335 45.5 RIVAS 170 136.0 316 43.0
S. RAFAEL DEL SUR 170 136.0 363 49.4
NAGAROTE 170 136.0 317 43.0 CHICHIGALPA 170 136.0 202 27.5 JALAPA 170 136.0 223 30.4 JINOTEGA 170 136.0 477 64.9 MASATEPE 170 136.0 512 69.6 LA PAZ CENTRO 170 136.0 177 24.0 BOACO 170 136.0 298 40.5 JINOTEPE 170 136.0 362 49.3 SÉBACO 170 136.0 547 74.4 OCOTAL 170 136.0 264 35.9 PROMEDIO 170 136.0 338 46.0
Caracterización de las
aguas residuales
urbanas de Nicaragua
Esta es una referencia al trabajo de investigación efectuada por el autor sobre la DBO5 en Nicaragua, que lleva el nombre de “Caracterización del Agua Residual Urbana de Nicaragua en Términos de La Demanda
Bioquímica De Oxígeno – DBO5, 20°C.” Año 2015.
La investigación correspondió al período de 1994 – 2014, con información de 28 sistemas de
alcantarillado sanitario, con muestras compuestas.
También fueron calculados los valores máximos y mínimos y la desviación estándar correspondiente
CÁLCULO DE LAS CARGAS TEÓRICAS DE DBO5 (gr.hab.día) CORRESPONDIENTES
A LAS CONCENTRACIONES DE LAS AGUAS RESIDUALES, SEGÚN TAMAÑO DE LAS POBLACIONES
CIUDAD Dotación A.P. APORTE A.R. DBO5
l/hab/día l/hab/día mg/l gr.hab.día RANGO DE POBLACIÓN DE 15,000 A 20,000 CAMOAPA 132 105.6 238 25.1 DIRIOMO 132 105.6 408 43.1 CIUDAD DARÍO 132 105.6 462 48.8 EL VIEJO 132 105.6 200 21.1 SOMOTO 132 105.6 461 48.7 PROMEDIO 132 105.6 354 37.4 RANGO DE POBLACIÓN DE 5,000 A 10,000
S. RAFAEL DEL NORTE 95 76.0 537 40.8
S. JUAN DEL SUR 95 76.0 293 22.3
SAN CARLOS 95 76.0 457 34.7
Caracterización de las
aguas residuales
urbanas de
Chichigalpa, Diriamba
y Camoapa
Para Chichigalpa, se contó con los registros históricos de
ENACAL, además de los propios análisis efectuados por el consultor. Los valores promedio obtenidos en 14 muestreos compuestos y aplicados al proyecto fueron los siguientes:
Parámetro
Limite Max. Permisible según Decreto 21-2017, Arto. 26 Promedio de 14 registros de muestreos compuestos Sólidos Suspendidos Totales (mg/L) 80 196.07 Parámetro
Limite Max. Permisible según Decreto 21-2017, arto. 26 Promedio Colifecal (NMP/100 ml) 1.10x10 3 2.93E+07 DQO (mg/L) 220 378.90 Aceites y grasas Totales 15 60.38 Sólidos Sedimentables (ml/L) 1 10 DBO 110 196.71
Caracterización de las
aguas residuales
urbanas de
Chichigalpa, Diriamba
y Camoapa
Para Diriamba, se contó con datos de 7 muestreos
compuestos del alcantarillado sanitario de Jinotepe y 13 muestreos compuestos del alcantarillado sanitario de San Marcos.
Los valores obtenidos y utilizados para Diriamba fueron los siguientes:
PARÁMETRO Unidad medida
PROMEDIOS DE
REGISTROS DE ENACAL CARACTERIZACIÓN PARA LA CIUDAD
DE DIRIAMBA JINOTEPE SAN
MARCOS
pH 7.28 7.43 7.36
Temperatura del agua °C 26.62 26.04 26.33 Conductividad Eléctrica mg/L 649.20 762.50 705.85 Oxígeno Disuelto mg/L 1.42 1.08 1.25 Sólidos Suspendidos mg/L 334.86 319.08 326.97 Sólidos Sedimentables mg/L 6.14 4.69 5.42 DBO mg/L 382.14 343.54 362.84 DQO mg/L 677.86 648.92 663.39 Nitrógeno Total mg/L 40.22 32.39 36.30 Nitrógeno Orgánico mg/L 31.74 29.63 30.69 Nitrógeno Amoniacal mg/L 30.16 39.57 34.87 Nitritos mg/L 0.10 0.08 0.09 Nitratos mg/L 11.95 15.13 13.54 Fósforo Total mg/L 10.24 8.93 9.59 Grasas y aceites mg/L 57.57 60.54 59.05 SAAM mg/L 10.93 11.96 11.44
Caracterización de las
aguas residuales
urbanas de
Chichigalpa, Diriamba
y Camoapa
En el estudio de Camoapa, se contó con los resultados de 8 muestreos compuestos de Boaco efectuados por ENACAL y 2 muestreos compuestos de Camoapa (1 realizado por ENACAL y otro efectuado por el consultor).Los valores promedio finales adoptados fueron los
siguientes:
Parámetro Valor Agua Residual Cruda
Potencial de Hidrogeno - PH 7.29
Sólidos Suspendidos Totales (mg/l) 292.13
Grasas y Aceite (mg/l) 46.24 Sólidos Sedimentables (ml/l) 7.69 DBO5 (mg/l) 441.49 DQO (mg/l) 854.23 Nitrógeno Total (mg/l) 48.62 Fósforo Total (mg/l) 7.67
Coliformes fecales (NMP/100 ml) 1.57E+08
Biodegradabilidad de las aguas residuales
Las aguas residuales urbanas mantienen cierta relación en su composición característica. Metcalf & Eddy establece que la relación DQO/DBO es de 1.2 a 2.5, rango recogido por las Guías de INAA y por el autor Jairo Romero Rojas en su libro arriba referido.
Además de esta relación, existen otras relaciones entre la DQO, el Nitrógeno Total y el Fósforo Total, que son importantes para determinar si el líquido residual industrial, por ejemplo, es biodegradable.
Idealmente, facilita la biodegradación, el tener un agua residual con la relación DQO: DBO: N: P en el orden de: 100: ≥ 60: ≥ 5: ≥ 1.
