Instituto Nacional de Ecología

Libros INE

CLASIFICA CION

AE 003004

LIBRO

Introducción a la ingeniería sanitaria( agua)

TOMO

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"INTRODUCCION

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MANUAL DEL CURS .5rz''T;7--I, -

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"INIRODUCC I ON A LA I NGENI ER IA SANITARIA" ( AGUA)

3a . Edición

Preparado y Publicado por:

Dirección General de Protección y

Ordenación Ecológica

Subdirección de Area de 1 nvestigaci6n

y Entrenamiento

Departamento de Entrenamiento

México, D . F . 1981.

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Revisión : M . en C . Mauricio Athié lambarriS ubdi rector de Impacto Ambiental .

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Dibujos: Dib. Public. 1-16ctor Aceves PadillaMecanografra: Sec. Victoria Mandujano Escutia

Sec . Carmina Bonet Ceballos

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INTRO .DUCCION

Precisados por la necesidad nacional de incrementar las investigacio

nes y los trabajos de campo, para resolver el problema de la con-

taminación de los recursos. hidráulicos del pars, conforme a la Ley

Federal para Prevenir y Controlar la Contaminación Ambiental y al

Reglamento en su Capítulo III, correspondiente a la Prevención y -

Control de la Contaminación del Agua ; la Secretaría de Agricultura

y Recursos Hidráulicos, a través de la Subsecretaria de Planeación

y su Dirección General de Protección y Ordenación Ecológica, ha -

establecido la Subdirección de Investigación y Entrenamiento, la cual

imparte en forma periódica, dentro de otras actividades, cursos -

cortos teóricos y prácticos, para acrecentar los recursos humanos

en el control de la calidad del agua así como para complementar, -

los conocimientos de técnicos del sector oficial y privado, en el de

sarrollo de procedimientos actualizados para prevenir, abatir o con

trolar, la contaminación . del agua .

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" EL AGUA COMO RECURSO ECONOMICO"

Lic. Fidel Lemus

1 .

INTRODUCCION,

Todos, a través de los diferentes medios de comunicación, -

en la sociedad de consumo en que nos movemos, nos encon-

tramos constantemente con la palabra "económico" . En todos

los casos asociamos el significado de esta palabra con cos—

tos y beneficios monetarios . Así se dice, por ejemplo, que

un objeto es más económico que otro porque la producción o

adquisición alternativa de ambos, resulta más cara o más ba

rata.

Esta concepción, aunque verdadera en términos generales, -

lleva implícita la confusión de dos conceptos : los de valor y

precio de los bienes de que se trate.

En razón de que en la presente plática pretendo poner de re-

lieve el "elemento agua como recurso económico" intentaré -

definir en primer lugar el término "bien o recurso económico"

y a lo largo de la exposición, las concepciones económicas

de valor y precio que considero necesarias para hacerme en-

tender con mayor claridad.

2 .

DEFINICION DE ACTO ECONOMICO, ACTIVIDAD ECONOMICA

Y BIEN ECONOMICO .

su doble físico y psicológico, es el punto de partida de toda

actividad humana . Podemos expresar la misma idea diciendo

que el móvil inicial de la conducta del hombre es la satisfac

ción de sus necesidades . Conviene, sin embargo, no confun

dir el acto mismo de aplacar la necesidad con el número de

actos mediante los cuales nos capacitamos para llenar esa ne

cesidad . Asi, por ejemplo, deber es satisfacer la sed . Este

proceso, sin embargo consta de tres etapas : a) . La aparición

de la sed, b) . El desencadenamiento de acciones para encon

trar el agua para satisfacer la sed y, c) . El acto mis mo de

haber; es decir, la necesidad, el trabajo y. la satisfacción.

En muchos cas os el esfuerzo que exige lograr los medios pa-

ra satisfacer las necesidades es tan pequeño que sólo en mí-

nima parte amerita la intervención de la mente; se confunde -

cas i con la satis facción misma que es inconsciente . Asi, -

aunque respirar es vitalmente necesario, en las condiciones -

normales de la existencia, no hay que trabajar para obtener -

aire respirable . Beber agua, por el contrario, implica ya un -

gasto voluntario y racional de energía puesto que por lo me--

nos exige buscar un depósito natural del liquido.

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La obteaci6n-tie-medtos°-para-ei-`stiatir mi nto de la vida en -

Ahora estamos en condiciones de definir algunos conceptos :

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Los actos destinados a llenar r e--

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tisfacen con medios escasos o raros, son econ6mi--

cos cuando la apetencia por tales medios es general.

2.- Se llama actividad económica al desencadenamiento

y repetición sistemática de estos actos.

3.- Los bienes o recursos económicos son aquéllos resul

tantes del esfuerzo humano y destinados a satisfacer

necesidades comunes.

3 .

EL AGUA COMO BIEN LIBRE Y SU TRANSFORMACION EN BIEN

EC ONOMIC O.

Al aparecer el hombre sobre la tierra, se limitó a disfrutar -

los bienes que la naturaleza le ofrecía gratuitamente sin —

agregarles nada particularmente ; salvo en el caso de esca-

sez o aparición estacionaria de esos satisfactores, en que -

se vería precisado a agregarles la utilidad espacio-tiempo,

es decir el trabajo de trasladarlos a un lugar seguro y alma-

cenarlos.

En el caso del agua, el hombre primitivo ., después de supe-

rar su etapa nómada, se arraigó en lugares en los que abun -

daba el vital líquido; los ejemplos son abundantes : Egipto, -

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Babilonia, Roma, Parrs, Londres, etc . En esos lugares el -

agua podría considerarse un bien libre ya que su abundancia

y el nulo o casi nulo trabajo para obtenerla la hacía asequi-

ble a todos para los usos a los que podrá dedicarse en esa -

etapa de incipientes actividades económicas, agropecuarias

principalmente . A medida que el hombre sedentario se vi6 -

urgido por necesidades que requerían bienes distantes de las

fuentes de abastecimiento de agua, midió el trabajo que sig

nificaba llevar esos bienes hasta el sitio de asentamiento -

o trasladar el agua hasta los lugares de suministro de los

bienes deseados . Se decidió s eguramente por la alternativa

que juzgó más conveniente en términos tanto objetivos como

subjetivos de trabajo requerido . En este momento el agua -

dejó de ser un bien libre para transformarse en bien económi

co . A medida que las necesidades del hombre se fueron di—

versificando y los satisfactores se localizaron cada vez más

lejos , el agua fue tomando características de bien escaso y

su valor objetivo y subjetivo fue en aumento.

4 .-

ORIGENES DEL HOMBRE Y SU RELACION CON LOS RECURSOS

NATURALES.

Resulta aquí conveniente echar una mirada, aunque sea some

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ra sobre la historia económica del hombre esde su apar

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ición

sobre la tierra, hasta la actualidad, para ver la forma en --

que ha actuado sobre el mundo que lo rodea y consiguiente-

mente sobre el agua y establecer, como el ser humano con -

su actividad crea paradójicamente satisfactores y riquezas

por un lado, en tanto que por otro genera pobreza, siendo -

autor de su propia destrucción al actuar irracionalmente so-

bre la naturaleza sobrepasando en su agresión al poder de -

recuperación de la misma.

En la historia económica de la humanidad, relacionada partí

cularmente con el elemento agua, pueden s entarse cuatro -

estados o e tapas generales : La primera, desde la aurora de

la humanidad hasta el período neolítico, en el que el hombre

vivió cas i totalmente dentro del medio natural . Su número -

reducido y su falta de habilidad y de ins trumentos ocasiona

ron trastornos mínimos al medio que le rodeaba y con ello al

agua, la que mediante los procesos naturales de recupera--

ción, no tardaba en absorber y disipar estas alteraciones . -

En la s egunda etapa, que se extiende has ta la Revolución -

Industrial (s iglo XVI), hizo su aparición el ansia de predomi

nio; la manipulación inteligente de los recursos naturales y

el acaparamiento de dichos recursos en zonas específicas . -

Este fenómeno obligó al almacenaje y propició el desenvolvi-

asentadas en puntos estratégicos de abundacia, elevando -

así el nivel de vida y creando nuevas necesidades . En es-

ta etapa, en la que el hombre vivió en relativa simbiosis -

con el medio natural, el desarrollo de nuevas técnicas y el

aumento de población en determinadas zonas, así como la

incipiente actividad económica de aquellos siglos, produjo

desechos que causaron algún grado de contaminación, pero

ésta generalmente fue dentro de un ámbito local y, por lo -

general, los procesos regenerativos del agua eran lo sufi-

cientemente fuertes y disponían del tiempo necesario para -

evitar que se produjeran tras tornos de mayor dimens ión.

La tercera etapa s e extiende desde la Revolución Industrial

has ta la segunda mitad del siglo pasado, período que los -

demógrafos identifican como de la explosión demográfica.

En efecto en 1850 el número de pobladores humanos de la

tierra alcanzó la cifra de poco más de 1000 millones, hecho

que s e cons ideró ins ólito en aquel tiempo ya que para lle-

gar a es a cifra s e necesitó el curso de toda la historia de -

la humanidad . La alegría de aquel año s e ha trans formado

en azoro y preocupación en la actualidad porque a partir de

entonces la marea humana s obre la tierra se ha vuelto incon

tenible .

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Siglo XX . Explosión demográfica

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% de incremento anual conrespecto al período anterior.

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Se puede observar que la humanidad para pasar de 1000 mi-

llones de miembros a 2000 millones, necesitó poco menos —

de 90 años, en tanto que de 2000 a 3000 millones fueron su-

ficientes 22 años, 13 para llegar a 4000 y las Naciones Uni

das preven que los períodos se reducirán a términos de 13, -

11 y 9 años para llegar a 5000, 6000 y 7000 millones respec

tivamente.

Este hecho ha presionado sobre todos los satisfactores vita-

les de que dispone la humanidad, pero especialmente sobre

el agua, ya no sólo como satisfactor vital inmediato, sino —

como factor para la producción de otros llamados superiores

y suntuarios.

La cuarta etapa se extiende desde el inicio de la explosión -

demográfica hasta nuevos días y se identifica porque es - -

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un período de civilización en que el hombre, entus ias mado

por sus descubrimientos, se lanza agresivamente contra el

medio ambiente natural que', al final de cuentas, queda sus

tituído por un ambiente casi artificial, en el que se desarro

Ilan los millares .de millones de personas que despilfarran -

los recurs os naturales en,un hartazgo de falsa opulencia

que origina multitud de necesidades secundarias que hay -

que satis facer, preocupando exclusivamente la cantidad y

calidad de los satisfactores a medida que el nivel de vida -

asciende ; precisamente, un recurs o que es grandemente so-

licitado en el des arrollo de esta etapa es el agua, no sólo

para satis facer la necesidad primaria del cada vez mayor -

numero de humanos, sino por s er uno de los elementos bá-

s icos de la Revolución Indus trial y por constituir el medio

más fácil de dis poner los líquidos y sólidos residuales de -

las Indus trias y ciudades, los que cada día se han vis to -

incrementados como resultado del aumento en la demanda -

de bienes s ecundarios que hay que satis facer . As í, se -

ha llegado al estado actual en que la capacidad receptora -

de sustancias contaminantes por los cuerpos de agua se

ha vis to en muchos cas os s obrepasada exis tiendo eviden-

cias claras de ríos y lagos en otros país es, completamen-

te muertos y en cuyas aguas , quizá por muchos años , no

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:podrá existir ninguna clase de vida . En g~scasos'

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agua, por su uso irracional ha perdido sus cualidades no so!,

lo para satisfacer necesidades vitales sino como medio para

adquirir y producir otros satisfactores.

Es precisamente en esta etapa cuando se demanda para con—

sumo, mayor cantidad y calidad de productos constituyendo

ésto una característica propia que corresponde al nivel de —

vida que el hombre ha alcanzado . Sin embargo, es también -

en esta etapa cuando el propio hombre se da cuenta de que -

la única fuente proveedora de medios para crear bienes supe

riores, es decir la naturaleza ha sido deteriorada en forma

tal, que sus recursos ya resultan inadecuados para los —

usos que se pretende darles . No le queda por tanto, otra

alternativa que emprender acciones tendientes a devolver-

le la calidad perdida para los usos que la requieran . -

Así, en el caso del agua, el hombre observa que al tener

mayor número de necesidades, requiere de mayor cantidad

de satisfactores y por consiguiente de mayor cantidad de

agua para poderlos obtener, lo que incrementa tanto la de--

manda del líquido, como la cantidad de desperdicios sóli --

dos y de aguas residuales que .es necesario disponer . Ante

esta circunstancia, el propio hombre comprende que para -

evitar mayores daños al recurso, es necesario eliminar de -

estos desechos, todos aquellos contaminantes que puedan

degradar la calidad de los cuerpos receptores . Semejante -

medida trae implícito un gasto necesario que redunda en be

neficio, si se _considera que el agua contaminada pueda ser

el freno a su propio desarrollo, es decir, que hasta este mo

mento de su historia, el hombre aprende que el agua es un -

factor económico imprescindible que debe cuidar.

En síntesis, el agua es y ha sido un elemento esencial en -

las actividades económicas del hombre y esta verdad toma -

mayor vigencia en nuestro tiempo, cuando el desarrollo tec-

nológico, la demanda de más y mejores productos " per cá-

pita " y el explosivo aumento demográfico motivan que las -

principales actividades básicas, que constituyen asimismo

las principales fuentes de satisfactores de necesidades, co

mo son la agricultura, la ganadería, la pesca, etc ., así co

mo la indsutria y los servicios públicos y urbanos, deman-

dan cada día mayores volúmenes de agua con calidad ade--

cuadá para su uso . Es en este momento cuando se valora, -

en su justa magnitud, la importancia del agua, no solo co-

mo elemento necesario para la vida, sino como factor dinámi

co del desarrollo económico que día con día es más impera-

tivo, cuando el hombre se da cuenta de que el recurso es -

un elemento finito que ya muestra no solo tendencia de insu

ficiencia sino de agotamiento, y que es necesario recurrir -

a medidas que permitan la regeneración de cuerpos de agua

ya contaminados y prevengan la contaminación de aquéllos -

que aún conservan características adecuadas para su uso me

diante una mejor administración, con el fin de obtener el be

neficio óptimo que pueda esperarse, ampliando la franja de -

las necesidades que puedan satisfacerse con este bien eco-

nómico y no restringirla . En otras palabras, es urgente dis-

minuir el valor marginal del agua, no aumentarlo.

5 .

EL CASO DE MEXICO.

En nuestro país el recurso hidráulico presenta característi-

cas muy " sui géneris" como recurso económico, debido al -

deterioro que ha sufrido en su calidad para satisfacer necesi

dades tanto como bien inmediato como intermedio para la pro

ducción de otros bienes . Estas características problemáti-

cas las constituyen diversos factores que hacen que no pue-

da generalizarse una solución al problema . En efecto, Mé-

xico no ha podido sustraerse a los impactos y consecuen--

cias de un desarrollo azaroso, muchas veces desordenado -

y sin plan, que ha originado que al lado de realiza----

clones materiales positivas, se palpen fallas y deficiencias,

todas ellas susceptibles de subsanar, pero la mayoría de

las veces a costos mucho más elevados que si se hubiera

realizado, en su momento, una adecuada planeación econó -

mica global.

Entre los factores principales del problema, podemos mencio

nar los siguientes:

La relativa falta de recursos acuíferos, ya que gran

des zonas son desérticas o semidesérticas.

b). La mala distribución geográfica del recurso hidráuli-

co, característica geohidrológica bastante singular,-

ya que el 15% de dichos recursos están situados arri

ba de los 500 m . sobre el nivel del mar y el 85% res-

tante en lo que se denomina zona baja, o sea debajo

de los 500m.

c). La mala distribución geográfica del conglomerado hu

mano, que no precisamente corresponde a la distribu

ción geográfica del recurso acuífero, existiendo las

concentraciones humanas más importantes en el alti

plano, donde por razones naturales el agua es un -

bien escaso; visto de otra manera, se puede decir -

Ó> .

que aproximadamente el 70% de la población en Mé-

xico vive en las regiones situadas por arriba de los

500 m . s .n .m . donde los recursos acuíferos son -

más escasos y limitados, según se mencionó en b).

Asimismo, el 80% de la industria existente tambiefi

se encuentra establecida en la zona alta, o sea arri-

ba de los 500 m ., lo que contribuye a agravar el pro

blema.

Para dar todavía una idea más precisa de la situación

mencionaré que en el sureste, con un 7% del Territo

rio Nacional, habita un 8% de la población y cuenta

con el 40% de los recursos hidráulicos del país,

mientras que en el altiplano y la mesa del norte de -

la República, constituyendo un 51% del Territorio Na

cional habita un 60% de la población y sólo cuenta -

con el 12% de los recursos hidráulicos.

La concentración humana, económica y social que se

presenta en forma muy dispersa y heterogénea, mer-

cerd a los fenómenos de tipo político, económico y -

social que han conducido a una distribución radical -

de la población, con tendencia a la emigración hacia

las ciudades, lo que ha propiciado un crecimiento -

anárquico de las mismas y un macrocefalismo explo-

sivo que ha llevado inherentes muchos inconvenien-

tes, entre ellos la deficiencia de servicios, la im-

provisación de soluciones que a la larga es necesa-

rio corregir a costo elevado y la mala distribución -

de los bienes sociales y económicos.

e) . Por último, es menester mencionar el acelerado in--

cremento demográfico, que ha venido acompañando -

de una urbanización considerablemente rápida, ha--

ciendo notar, no obstante, que la mayoría de los asen

tamientos urbanos se producen en los lugares que, -

desde antiguo, se han marcado como los polos dé -

crecimiento, y las regiones tradicionalmente deshabi

tadas o escasamente pobladas continúan, por lo gene

ral, en condición semejante.

Las estadísticas nos muestran que la estabilidad política y-

económica que ha disfrutado el país a partir de la Revolucion,

ha provocado un acelerado desarrollo; también nos indican -

que la proporción de la población urbana va en franco aumen

to . En efecto, en 1910 el 25% de la población era urbana y -

el 75% se calificaba como rural, mientras que para 1970, de

una población total de 48 .4 millones de . habitantes el 58 .6%

correspondió a la población urbana (28 .3 millones), y el -

41 .4% de la población rural (20 .1 millones) . Cabe señalar

también que el Censo Nacional de la década 1960-70 indica

que la tasa de crecimiento demográfico media anual es del -

orden de 3 .4% (una de las más elevadas en América Latina)

y que el índice de crecimiento registra el sector rural es mu

cho menor que el urbano, pues mientras éste último alcanza el

4 .6% en el medio rural solamente se alcanza el 1 .2% anual,

de tal forma que para el año 2,000 es de esperarse que apro

ximadamente el 80% del total de la población esté concen--

trada en las localidades urbanas, de acuerdo con las tenden

cias estudiadas.

Esta singular situación coadyuva a agravar el problema, y a

requerir que se adopten medidas al más corto plazo posible,

pues es necesario contar con disponibilidad de recurso hi-

dráulico en cantidad y calidad adecuada para satisfacer las

demandas cada día más crecientes, por lo que es indispensa

ble prevenir la contaminación de las aguas que aún conser-

van buena calidad para su uso, controlarla y abatirla en los

casos en que sea necesario, con el fin de hacer disponibles

estos volúmenes a los usos que lo demanden.

6 .

NECESIDAD DEL ESTUDIO DE LOS CUERPOS RECEPTORES .

Las crecientes demandas de agua que el progreso, económi

co y tecnológico exigen, hacen que en muchos cuerpos de -

agua las demandas sean conflictivas entre los usos domésti

cos, urbanos, industriales, etc ., de aquí que sea necesa-

rio el establecer perfectamente los objetivos y metas del —

desarrollo de regiones y de sus sistemas ecológicos, junto

con las medidas necesarias de acción para prevenir y con-

trolar la contaminación en esa zona o región, pues solo de -

esta forma, aprovechando óptimamente los recursos de que -

se disponen, es posible el desarrollo armónico del hombre -

que la habita y la solución del problema más inmediato y ur

gente, que es el de proteger, conservar y maximizar el apró

vechamiento del recurso hidráulico, e condiciones de cali-

dad tales que permitan los usos legítimos que el hombre pue

de darle al agua . De aquí deriva la necesidad de conocer la

calidad del agua de todos y cada uno de los cuerpos recepto

res de la República y de los distintos factores que, de algu-

na manera u otra, incidan en su contaminación o que pueden

llegar a contaminarla, para en base a las condiciones sanita

rias, económicas y sociales de las distintas regiones, reco-

mendar y establecer las diferentes acciones preventivas de -

control y conservación ecológica . Esto permitirá una utiliza

ción más efectiva de los recursos humanos, tecnológicos y -

económicos, y evaluar los efectos de la contaminación y -

de las medidas de control de la misma sobre la salud pbbli-

ca y en la economía de las regiones afectadas . Sin , embargo,

la lucha contra la contaminación no debe constituir un freno

a nuestra industrialización ni a nuestro crecimiento . Para -

un país como el nuestro, en vías de franco desarrollo, es -

muy importante conservar su ecología, pero sin incurrir con

ello en medidas que puedan propiciar o prolongar la pobreza,

el desempleo y especialmente agravar la pésima distribu--

ción del ingreso nacional, destinando el agua a usos que -

no beneficien a la mayoría de la población y que coadyuven

a la concentración del ingreso, tanto de origen agrícola,

como industrial y de servicios en unas cuantas manos.

Las experiencias en los países desarrollados que han adop-

tado medidas para la prevención y el control de la contami-

nación del agua nos indican que es compatible el desarrollo

industrial y tecnológico con la adopción de medidas que evi

ten la degradación de los cuerpos de agua, y que todo es -

cuestión de integrar un plan de largo alcance y a largo plazo

para lograr el auténtico desarrollo .

7 . COSTOS Y BENEFICIOS DEL CONTROL DE LA CONTAMINA--

CION DEL AGUA Y LA REUTILIZACION DE LAS AGUAS RESI--

DUALES TRATADAS.

Los costos de la prevención y control de la contaminación -

del agua como bien económico son fácilmente cuantificables

en términos monetarios, no siéndolo los beneficios deriva—

dos de esa acción . Este problema dificulta considerable--

mente las evaluaciones certeras de proyectos destinados a

prevenir y controlar la contaminación de aguas y, por consi

guiente, impide exhibir razones económicas y financieras -

contundentes para convencer a las autoridades competentes

a destinar presupuestos a este fin.

Intentaré aquí enumerar algunos de los beneficios directos

resultantes de la prevención y control de la contaminación -

de aguas en México.

a) . Mayor productividad agrícola por la remoción de ele-

mentos perjudiciales al desarrollo y producción de -

cultivos cuyos rendimientos pueden aumentarse por -

lo menos en un 2 .5% a nivel nacional, de acuerdo -

con opiniones de técnicos conocedores de la reali-

dad económica, agrícola mexicana .

b). Regeneración estética de zonas y regiones con impac

to directo en la recreación para las comunidades in-

volucradas e incremento de turismo con los consi---

guientes beneficios de carácter económico.

c). En los cuerpos receptores, incremento en la produc-

ción pesquera que podría cuantificarse tentativamen

te relacionando la producción posterior al control de

la contaminación de aguas con la producción actual.

d) . Reducción de las enfermedades de origen hídrico que

inciden en la productividad humana y en gastos por -

atención médica y hospitalaria.

Otros beneficios indirectos y secundarios.f

Por lo que respecta a la reutilización de aguas residuales -

tratadas, los costos y beneficios resultantes son más fácil-

mente reductibles a cifras monetarias . Los beneficios prin-

cipales se identifican como:

a) .

Para quien reusa el agua y para el sectorpúblico.

Diferencia positiva entre el precio del agua pota

ble y el agua residual tratada .

Disponibilidad de una fuente de abastecimiento

seguro, cercano y creciente.

b) .

Para la comunidad general.

Liberación de capacidad del colector del siste-

. ma de alcantarillado.

Mayor disponibilidad de agua potable para abas

tecimiento doméstico, en proporción a la susti-

tución por aguas residuales tratadas en los usos

que no requieren aqua de calidad potable.

Disponibilidad de una fuente adicional de abas-

tecimiento para garantizar las demandas de la -

zona.

México en la actualidad afronta una situación económica di-

fícil que obliga a destinar una buena parte de los presupues-

tos. federales a ramas especfficas de la producción, especial

mente a la agricultura y ganadería con el fin de proveer a las

necesidades vitales de alimentación y evitar la fuga de di--

v has por importación de granos ; sin embargo, siendo el —

agua elemento primordial en la producción agropecuaria, es

necesario combinar la administración del recurso hidráulico

con el crecimiento y desarrollo agrícola e industrial que —

redundará en beneficio de la satisfacción de las necesida-

des primarias de la población en forma sostenida en el tiem

po y no solo circunstancialmente.

Urge llevar a cabo este manejo de la calidad del agua, ya -

que en la actualidad los ríos, lagos, lagunas y demás cuer-

pos receptores no presentan todavía signos de contamina-

ción que pudieran considerarse alarmantes, excepto en zo-

nas bien definidas ; no obstante, en todos los casos es --

susceptible la restauración a niveles convenientes de cali-

dad sin el elevado costo que implicaría si estuvieran com-

pletamente comprobada por los países altamente desarrolla-

dos, que es más económico prevenir la contaminación que -

abatirla .

'ZNTRODUCCION A LA ECOLOGIA"

Biól. Pedro Ramirez GarciaC .I . E . C .C..A .

"IN'TR.ODUCCION A LA ECOLOGIA"'

Debido al gran uso que se le ha dado actualmente a la palabra Ecolo-

gis es necesario definirla en primer término, "Ecología es' la ciencia que

se encarga del estudio de la totalidad o el tipo de las relaciones entre los

organismos y su medio ambiente".

Es una ciencia hasta cierto punto reciente y data de alrededor de 1900

atuve cuando muchos estudios anteriores podrían considerarse como ecoló-

gicos no se les había dado ese enfoque . La manera más congruente para

delimitar a la ecología moderna consiste en . considerarla en términos del

concepto de los niveles de organización, visto como una especie de espec-

tro biológico .

. Genes -Célula -Organos -Organismos -Poblaciones -Comunidad

materia

Energía.. Jr

list . de list . de sist . de Ecosistemasgenéticos -celulares -orgános -orgánicos -poblac .

La ecología se centra en la porción del espectro a mano derecha, esto

es en los niveles de organización de los organismos a los ecosistemas, es

decir que la ecología estudia los niveles más allá de organismo . Cabe defi-

nir los conceptos relativos a: población, que es el conjunto de organismos

de una especie; comunidad, conjunto de poblaciones que habitan en una -

área determinada; Ecosistema, comunidad y el ambiente inerte que funcio-

Componentesbióticos

ComponentesabióticosÍBiosistemas

si.st .

sist .

nan juntos cual un sistema ecológico o sea un ecosistema.

La ecología se subdivide en Autoecología y Cinecologfa, la primera

estudia al organismo o especie individualmente, dándole importancia s a

las historias o comportamientos biológicos como es la adaptación al me-

dio circundante, mientras que la Cinecologfa estudia a los grupos de or -

ganismos que están asociados unos con otros formando una Unidad . En

relación con lo anterior tenemos que los estudios de aguas van a estar en-

caminados a conocer a los organismos que viven en diferentes tipos de -

aguas, con el fin de caracterizarlas por medio de éstos, es decir estu-

diar las relaciones entre un pez o peces dentro de un lago o río.

Si los factores específicos deciden a menudo y de forma precisa qué

organismos están presentes, podemos invertir la situación y juzgar la

'.clase de medio físico a partir de los organismos indicadores y de hecho

el ecólogo emplea constantemente a estos organismos al explorar nuevas

situaciones o al apreciar grandes áreas.

Los, organismos vivio- y el ambiente. inerte (abiótico) están íntimamen-

te ligados y actúan recíprocamente entre sf. Cuando dentro de una Unidad

se incluyen a una totalidad de organismos (comunidad) de una área determi-

nada que están en constante reciprocidad con el medio físico y de tal forma

que una corriente de energía dé como resultado una estructura trófica, una

diversidad biótica y conduzca a ciclos de intercambio de materiales entre

las partes vivas y las inertes, claramente definidos dentro del sistema es

lo que se conoce como sistema ecológico o ecosistema, algunos ejemplos

de estos son un estuario, un lago ; un río, un campo o agrícola, una ciudad

etc . , que van sufriendo transformaciones intrínsecas estableciendo una su -

cesión que tendrá como finalidad conducir a un estado clímax o de equili-

brio del ecosistema.

Desde el punto de vista trófico los ecosistemas tienen dos componentes

primordiales ion autótrofo, que se nutre a sí mismo y que además sirve co-

mo enlace entre la parte abiótica y biótica con los sistemas, por medio de

estos organismos se fija la energía de la luz, se emplean las sustancias or

gánicas del medio y se forman a partir de éstas sustancias más complejas;

el componente heterótrofo es el siguiente nivel en el que predominan el em-

pleo, la readaptación y la descomposición de materiales complejos.

Para hacer más objetivo lo anterior se tomara como ejemplo un estan-

que en conjunto, como ecosistema (Fig .1) . El carácter inseparable de los

organismos vivos y el ambiente inerte se pone de manifiesto en una mues-

tra, no solo las plantas y animales viven en el estanque sino que hacen el

estanque lo que es, es decir que el carácter de un ambiente físico lo dan

los organismos que ahí viven . Aún lo complejo de cualquier ecosistema

el estanque puede reducirse a unidades básicas como se muestra en la -

Figura 1 y que se enlistan a continuación.

Sustancias abióticas . - compuestos inorgánicos y orgánicos básicos,

agua, bióxido de carbono, oxígeno, calcio, nitrógeno aminoácidos, etc.

Organismos Productores . -plantas enraizadas flotantes, plantas dimi-

FIG . 1

Diagrama del ecosistema del estanque . I, Sustancias abióticas ; II-a

Productores ; II-b Productores ; 111-la Consumidores primarios (herbi

voros) III-lb_ Consumidores primarios (zooplancton) 111-2 Consumido-

res secundarios III-3 Consumidores terciarios IV Saprótrofos (bacte

rias y bongos) .

nutas flotantes, algas llamadas fitoplancton distribuidas por todo el es-

tanque hasta la profundidad en que .penetra la luz

Organismos heterótrofos o consumidores-entre estos encontramos

larvas de insectos, crustáceos y peces, todos ellos relacionados por el

hecho de comer y ser comidos entre sf es decir pertenecientes a un nivel

trófico, considerando desde luego que un organismo puede ocupar varios

niveles a la vez.

Organismos saprótrofos . -Bacterias, flagelados y hongos acuáticos

distribuidos por todo el estanque y que también proliferan en las super -

ficies de contacto entre el agua y el fango, a lo largo del fondo en don-

de se acumulan organismos muertos que han llegado al fondo y en don-

de . las bacterias y hongos se encargan de degradarlos para reciclar nue-

vamente las sustancias y elementos al sistema.

Por último notamos que existe una estratificación parcial en una zo-

na superior de producción y una zona inferior de regeneración de elemen-

tos nutritivos, producto de la descomposición.

CICLO HIDROLOGICO

Ing .Quím .Joaquín Cardoso Frías

CICLO HIDROLOGICO

Los sistemas de agua municipales, generalmente estan constituidos -

por obras de toma, plantas de purificación y obras de distribución.

Si la calidad del agua que se colecta no es satisfactoria se procede

a purificar el líquido hasta transformarlo en un compuesto de agra-

dable sabor y aspecto.

La fuente de agua comunmente determina la naturaleza del sistema

de colección, purificación, transmisión y distribución . Las fuentes

más comunes de agua fresca son : el agua de lluvia, los cuerpos de

agua superficiales, los acuíferos subterráneos y el agua de los océá

nos.

Los procesos involucrados en el intercambio de agua del mar hacia

la tierra y de esta nuevamente al mar, forman lo que se conoce

como ciclo hidrológico, ( figura 1) .

La precipitación, percolación, escurrimiento y evaporación, son -

etapas en el ciclo de agua que no tienen fin ni principio.

La primera etapa del ciclo hidrológico esta constituida por la eva-

poración del agua de los oceános . Este vapor de agua es transporta

do hacia las masas continentales por las corrientes de aire ; si el

EVAPORACION .

AREA DE RECARGA

ESCURRIMIENTOS

EVAPORACION

ESCURRIM!ENTO

1

OCEANO

CICLO NIDROLOGICO

vapor de agua se enfría hasta su punto de rocío, las gotas se agran-

dan lo suficiente para originar la precipitación en forma. de lluvia, -

granizo o nieve.

Del agua que llega a la tierra, alguna cae directamente sobre los -

cuerpos de agua superficiales otra parte fluye sobre la tierra y hace

su ruta por arroyos, ríos, estanques, lagos, depósitos y mares u

ocednos ; parte de ella retorna de inmediato a la atmósfera por su

evaporación desde las superficies acuáticas y terrestres, así corm

por su evaporación y transpiración de la vegetación y el remanei te

penetra en la corteza terrestre.

Parte del agua que se infiltra en la corteza terrestre, es retenida -

cerca de la superficie, de donde alguna cantidad se evapora directa-

mente y otra es toma da por la vegetación para ser retornada a la

atmósfera por la transpiración . El remanente del agua infiltrada es

curre hacia abajo por gravedad, hasta alcanzar el nivel freático y

unirse al depósito subterráneo dentro de la corteza terrestre : La -

mayor parte del agua subterránea llega a los manantiales y demás

afloramientos o pasa al nivel freático o a las corrientes o masas -

estáticas de agua, incluyendo a los océanos . El agua que fluye por

arroyos y ríos, se deriva, sólo en una pequeña parte, de la pred

pitación directa y en su mayoría del agua de lluvia que escurre -

por la superficie del suelo y en cantidades más uniformes del flujo -

de, un clima seco proveniente de la. disminución del nivel en los laws,

estanques y depósitos, así como de la transmición de agua subterránea.

La evaporación y la precipitación son las principales fuerzas motri -

ces en el ciclo de agua . La radiación solar representa la fuente de

energía. .

COLECCION DE DATOS

Los recursos hidráulicos se evaluan en términos de hidrología . La -

colección y el análisis de la información que se necesita es respon-

sabilidad del gobierno . Sin la adecuadá información, el desarrollo -

de un recurgo acuífero viene a ser una incertkud . económica . El ci-

clo hidrológico esta esquemáticamente ilustrado el la figura 2 este

diagrama nos muestra los métodos y los sitios de aforo.

CUENCA FLUVIAL

Una cuenca fluvial representa una área tributaria delimitada de ura

corriente que esta separada de las cuencas adyacentes por una divi

sión o parteaguas que puede trazarse sobre mapas o planos topográ

ficos . Comunmente se asume que el movimiento del agua subterránea

es igual al de la superficie ; sin embargo esta consideración no es . -

siempre correcta ya que se pueden transportar grandes cantidades

de ¿gua de una cuenca a otra dentro del subsuelo ..

.PRECIPITACION PLUVIAL

La precipitación pluvial se origina . al enfriarse el vapor de agua, es

te enfriamiento puede ser el resultado de uno o más procesos ; sin

embargo el enfiramiento adiabático ' debido a una disminución de, la

"presión por un ascenso de nivel ocasiona que las masas de aire se

enfríen rápidamente por debajo de su punto de rocío.

TIPOS DE PRECIPITACION

Precipitación ciclónica

Los ciclones son centros de baja presión que hacen que. los vientos

calientes y muy húmedos asciendan rápidamente al llegar al torbelli

no ciclónico, con lo cual se expanden y bajan la temperatura, fig . 3

Precipitación convectiva

Son lluvias que se originan por el enfiramiento debido a la expansión

de una masa de aíre húmedo, cuando ésta asciende arrastrada por

corrientes convectivas a una capa más alta y de menos presión fig .4 .

Precipitación orografica

Ocurre cuando el aíre es forzado a subir sobre una barrera montaño-

sa . Por esta razón, las laderas de las montañas son regiones con al-

ta precipitación fig . 5.

Precipitación por choques de masas de aire.

Este tipo de precipitación se produce al encontrarse dos masas de

aire, una de ellas fría y la otra caliente y húmeda ; la fría circula

abajo por su mayor densidad, subiendo encima de esta la caliente,

como si se tratara de una montaña enfriándose, como en el caso an-

terior, fig. 6.

Precipitación por radiación

La radiación del calor emitida por el aire muy húmedo que esta cer

ca de la superficie es débil y únicamente origina precipitaciones muy

ligeras tales como brumas, neblinas matutinas y rocío, fig . 7.

Medida de la precipitación

En realidad cualquier recipiente abierto de paredes verticales podría

servir como pluviómetro; pero debido a los efectos dd viento y a -

las posibles proyecciones del líquido hacia el exterior dd recipiente,

I ~ ~pa de¡ !

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in or presiónCentro 'de baja

Presión~►,4110 `

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Precipitación Ciclónica . Fig . 3

Precipitación Convectiva . Fig . 4

PrecipitaciónOrográfica . Fig . 5

Caliente i/

.

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Precipitacion po~ choque demasas de aire . Fig . 6

.~ •

-

, . .

-

\MgM . ,W

Precipitación . por RadiaciónFig . 7.

~

~

.i l,

!¡i.

AireFrio

las mediciones no serían comparables si los recipientes no tuvieran

las mismas características.

El pluviómetro patrón, fig . 8, consiste de un embudo de ocho pulga-

das de diámetro que descarga a un tubo de 2 .53 pulgadas de diáme-

tro ( el área de este tubo corresponde al 10% del área del embudo)

y de una regla graduada en décimas de pulgada . Puede utilizarse pa

ra medir la precipitación con una aproximación de 0 .01 pulgadas.

Los grandes pluviómetros de almacenamiento se utilizan en áreas -

lejanas para colectar la precipitación correspondiente a 30 días o más.

Cuando se requiere de un estudio más detallado, se hace uso de plu-

viográfos, que son aparatos registradores que constan generalmente

de una vasija y un cilindro sobre el cual se detecta la intensidad -

y cantidad de precipitación ; tienen además un sistema de transmisión

conectado entre la vasija y el cilindro . Los datos obtenidos median-

te estos aparatos son especialmente útiles cuando se estudia la in-

tensidad de la precipitación, como por ejemplo para proyectar el

drenaje pluvial de una ciudad y el efecto causado por la erosión.

Entre los pluviómetros más empleados se encuentran el tipo de cu-

beta basculante fig . 8, y el gravimétrico, fig . 9 .

IRecipiente deVertido

Varilla.Medidora

Colector

1111

TuboMedidor

!1uviometro de Cubeta Basculante

PLUVIOMETRO Fig . 8

Colector .r,.

Mecanismo depesada

y

~.

¡

tt

Brazo dela Plumilla

Pluviometro de tipo de Pesada de 12 Pulg.Fig . 9

El primero se emplea en algunas estaciones metereológicas de pri-

mer orden y está equipado con un tele-registro situado el la oficina.

El colector de 12 pulgadas dirige la lluvia por medio de un embud)

sobre una cubeta inclinable de dos compartimientos . Una centésima

de pulgada de lluvia acciona un circuito eléctrico que mueve remota-

mente una pluma que registra la señal sobre un tambor rotatorio.

El pluviógrafo gravimétrico pesa la lluvia que cae en una cubeta asen

tada sobre el platillo de una balanza de resorte o de palanca . El pe

so creciente de la cubeta y su contenido quedan registrados en el pa

pel cuadriculado enrrollado en un tambor con un mecanismo de reloj.

El registro indica por consiguiente la acumulación de la precipitación.

ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

La precipitación que no penetra en la corteza terrestre o que no re-

torna a la atmósfera fluye sobre la corteza terrestre . Este escurri-

miento directo se mueve sobre las superficies saturadas o impermea

bles de la tierra, en los canales u otros sitios de almacenamiento

naturales o artificiales.

MEDICION O AFORO DEL ESCURRIMIENTO PLUVIAL

Se llaman estaciones de aforo a los lugares en los cuales se prac-

tican sistemáticamente observaciones, para conocer el regimen de una

corriente.

El gasto o volumen de agua que pasa por la sección transversal de

una corriente en la unidad de tiempo, se determina mediante una se

rie de operaciones que constituyen lo que se llama un aforo . El gas

to depende directamente del área de la sección transversal de la --

corriente y de la velocidad media del agua, obteniéndose el gasto -

por la multiplicación de estos dos factores.

Tanto el área de la sección transversal de una corriente como su

velócidad, varían con la altura del agua de acuerdo con una relación

generalmente fija, circunstancia que se aprovecha para que, una vez

conocida dicha relación puedan obtenerse los gastos basándose en

las alturas registradas en una escala (relación escala-gasto).

Cuando el cauce es pequeño, se puede emplear un vertedor ; si la -

corriente es muy grande, se recomienda medir el gasto mediante -

un molinete.

EVAPORACION Y TRANSPIRACION

La evaporación y la transpiración son fases del ciclo hidrológico en

las cuales retorna una parte del agua, en forma de vapor . Más de

la mitad de la precipitación que llega a la superficie terrestre, re-

gresa a la atmósfera mediante los procesos combinados conocidos -

como evapotranspiración . En las regiones áridas, la evaporación con

sume una gran porción del agua almacenada.

A pesar de haberse estudiado mucho este proceso en el laboratorio,

se tienen siempre problemas relativos a la aplicación del método en

condiciones naturales ; por consiguiente los métodos para evaluar su

velocidad o la cantidad total de agua evaporada, no son ni precisos

ni completamente confiables.

Los investigadores del fenómeno, han intentado correlacionar la eva

poración con la radiación solar, la temperatura del aire y agua, la

humedad, la presión del vapor, el movimiento del viento, la altitud

y la calidad del agua . Cada uno de éstos factores tiene su propio -

efecto sobre la velocidad de evaporación y además algunos de ellos

se relacionan entre sí en forma independiente.

MEDICION DE LA EVAPORACION

La medición de la evaporación se basa en la teoría de q.i e puede ha

ber alguna relación entre las cantidades de agua evaporada de una -

superficie pequeña y la que se pierde de una gran superficie in situ .

Entre los diversos evaporómetros disponibles, el más utilizado es el

de clase .. "A" terrestre, fig . 10 . La evaporación que se determina se

denomina evaporación potencial y siempre será mayor que 1 a evapora

ción real del suelo o del cuerpo de agua, debido a los siguientes -

factores :

1. En el evaporímetro siempre deberá existir una determinada

lámina de agua que permita conocer la diferencia de niveles.

2. El evaporímetro se fabrica en lámina de fierro, por consi-

gúiente el agua contenida en el recipiente recibe una mayor cantidad

de calor, motivando una mayor evaporación.

.TRANSPIRACION

Las plantas extraen agua del suelo mediante sus raíces, la tra nspor

tan a través de sus tejidos y eventualmente la descargan por los -

poros de sus hojas . Su transpiración se calcula dividiéndo el peso -

del agua que transpira una planta durante su crecimiento entre el .pe

so de la planta como materia seca sin incluir a sus raíces.

INFILTRACION Y PERCOLACION

Una parte de la precipitación' se puede infiltrar en el terreno . El

agua que se drena en el terreno y no es tomada por las raíces de

las plantas finalmente alcanza el nivel en el w al todas la grietas o

huecos que tiene la corteza terrestre se llenan de agua . Esta zona

se conoce como "zona de saturación" La superficie superior de la

zona de saturación si no esta confinada por un material impermea-

ble, se llama "tabla de agua".

La infiltración es el paso del agua a través de la superficie del - -

suelo . Se distingue de la percolación por que este último fenómeno

nos indica el movimiento que tiene el agua dentro del suelo hacia -

los estratos inferiores hasta alcanzar los acuíferos subterráneos.

El suelo tiene una determinada capacidad. para retener húmedad, una

vez que se rebasa este nivel, si continúa la infiltración, comienza

la perc olación del agua, dependiendo su magnitud de la cantidad de

poros y de la continuidad de los mismos.

EVAPORIMETRO . Fig . 10

BIBLIOGRAFIA

Fair, Geyer, Okum.

Water and Waste Water Engineering Volume I . Water Supply

and Waste Water removal, John Wiley & Sons, Inc .New York

1966.

Sayre A N. Ground Water, Scientific American, Vol . 182, No.

5, 14-19, 1950.SARH, Dirección de Ordenación y Protección Ecológica . -Manual

del Curso sobre "Modelos Matemáticos Aplicados al Manejo de

los Recursos Naturales .-

FUENTES DE CONTAMINACION

I.Q . Gabriel Chavarría ChávezC I E C C A

FUENTES DE CONTAMINACION

El problema de la contaminación, tuvo su origen cuando comenzó la

revolución industrial . Al descubrirse nuevos suministros de energía, se -

instalaron las primeras fábricas las cuales, significaron un importante -

mercado de trabajo y requirieron a su vez mercados de consumo y mano -

de obra, formando las primeras metrópolis . Con el aumento de centros de

trabajo también aumentó la población a su alrededor y los centros urbanos

tuvieron un crecimiento desmesurado y repentino, sorprendiendo a las ciu-

dades sin servicios adecuados de, vivienda, energía, agua potable, alcan-

tarillado, etc ., otras veces el costo de proporcionar esos servicios es ele-

vado, también se presenta el fenómeno de que la población aumenta mas rá-

pidamente que la capacidad de aumentar los servicios, así el déficit de los -

segundos es mayor.

Las. ciudades para su subsistencia, requieren diariamente de numero-

sas substancias que actúan como sus elementos nutritivos ; el agua potable, -

materias primas, alimentos, etc ., por otro lado se producen gran cantidad -

de desechos, los cuales deben disponerse adecuadamente, para evitar que los

grandes conglomerados urbanos sean aniquilados por sus propios desechos.

Lo anterior fue comprendido por los pueblos de la antigúedad y la mayo

ría de sus centros de población fueron edificados a las orillas de cursos de -

agua, los que les servían primero como abastecimientos de agua potable, trans

porte, fuente de energfa y al final en la disposición de sus residuos .

Con el crecimiento de los actuales centros urbanos y el avance Indus-

trial, el volúmen de residuos aumenta y los desechos vertidos a las corrien

tes de agua, aire y suelo cambian sus características lo cual puede afectar -

nocivamente la vida en nuestro planeta.

La contaminación se puede definir; como la presencia en aire, agua y -

suelo de substancias puestas ahí por la actividad humana, en cantidades y con

centraciones capaces de interferir con el bienestar y salud de las personas,

animales y plantas.

En marzo del año de 1971 el Gobierno de México publicó en el Diario Off

cial la "Ley Federal para la Prevención y el Control de la Contaminación At-

mosférica", que en su artículo 4o . inciso b indica como contaminación : la pre-

sencia en el medio ambiente de uno o más contaminantes, o cualquier combina-

ción de ellos, que perjudiquen o molesten la vida la salud y el bienestar huma-

no, la flora y la fauna, o degraden la calidad del aire, del agua, de la tierra, -

de los bienes, de los recursos de la Nación en General o de los particulares.

Como se observa, la contaminación es una alteración en las caracterís-

ticas naturales de los distintos elementos basicos, no solo para la subsistencia

del hombre sino en el agua, aire y suelo de la tierra.

Es necesario ahora, tratar de definir las posibles fuentes de contamina-

ción que tiendan a cambiar las características naturales de los sitios, donde -

cualquier desecho es vertido en el medio ambiente.

Las fuentes de contaminación, las podemos clasificar en dos grandes gru

pos que son:

I. Naturales

II. No Naturales

Dentro de las fuentes de contaminación natural se encuentran, el des-

lave ocasionado por las lluvias, la erosión, los incendios producidos por la

calda de un rayo, la marea roja, la erupción de un volcan etc ., estos fenó-

menos cambian las características naturales en los sitios donde ocurren.

Las fuentes del grupo II abarcan todas las actividades humanas, que-

directa o indirectamente provoquen contaminación, y dentro de ellas tene -

mos los siguientes subgrupos:

a. Municipales

b. Industriales

c. Agricolas

e . Accidentales

Municipales, contituyen la mayor fuente de contaminación, debido a -

los grandes volúmenes de agua que manejan, estas aguas residuales están -

formadas por las descargas de la población y algunas veces por descargas -

pluviales .

En la mayoría de las areas urbanas, el crecimiento es rápido y la po-

blación no se encuentra conectada a los sistemas de alcantarillado, dispo-

niendo sus residuos directamente a los cuerpos de agua.

Las fuentes de contaminación debido a la industrial aumenta día con -

día, además las industrias ya existentes descargan volúmenes de bastante -

consideración de aguas residuales, cuya naturaleza es diversa, encontrando

se industrias como; la textil, curtiduría, petroquímica, papel y celulosa,

café, azúcar, química, de alimentos, etc ., estos desechos muestran una

amplia gama en contaminantes como procesos existen en la industria, -

Muchas de ellas descargan sus aguas residuales sin ningún tratamiento -

a los cuerpos receptores.

Las fuentes agrícolas, son las consecuencias del uso de herbicidas,

plaguicidas, fungicidas y fertilizantes, para el control de las distintas -

plag as y para aumentar la productividad de la tierra, las aguas de retor -

no agrícola llevan restos de estos compuestos hasta los cuerpos recepto-

res, lo cual, aunado a los arrastres de la excretas animales por los es-

currimientos pluviales, dan una fuente considerable de contaminación que

altera los ecosistemas acuáticos . El control y manejo de las aguas de re-

torno agrícola es dificil, debido a que las áreas de riego son extensas y -

poseen varias descargas.

Las accidentales, son las fuentes que indirectamente son causadas -

por las actividades del hombre, como son los accidentes sufridos por los -

grandes supertanques cerca de las costas por donde estos super barcos -

tienen una ruta, y se presentan como la denominación de su nombre lo in-

dica, por accidente.

Estos casos no son muy frecuentes, pero cuando llegan a existir, las

consecuencias son grandes para los lugares cercanos al accidente, acaban-

con la ecología del lugar.

Las fuentes de contaminación llevan en su seno cantidades muy varia-

das de contaminantes como son:

grasas, aceites, solidos, sales de metales, detergentes, plaglicidas, micro

organismos patógenos, etc ., estos tipos de contaminantes se pueden clasifi-

car como sigue :

1.- Orgánicos

2.- Inorgánicos

3.- Microbianos

4 . - Radioactivos

5 .- Térmicos

Dentro de los contaminantes orgánicos que se encuentran en las aguas

residuales, se agrupan todas las subtancias capaces de ser biodegradadas -

por poblaciones heterogeneas de microorganismos, mediante la fermentación

aeróbia o anaeróbia.

En la descomposición aeróbia los microorganismos usan el oxigeno, -

para dar como productos bióxido de carbono, agua, alcoholes, amoniaco, -

nitratos y ácidos orgánicos principalmente.

La descomposición anaeróbia se efectua en ausencia de aire y sus pro-

ductos se caracterizan por olores desagradables, debido a la formación de -

ácido sulfihidrico, metano, mercaptanos indoles y fenoles.

Los contaminates inorgánicos, se presentan en la forma de diluciones,

coloides y materia suspendida .

La mayoría de estas substancias son relativamente estables y

no estan suj etas a los procesos de biodegradación.

El grado de autopurificación que tienen los cuerpos de agua,

con respecto a estos contaminantes, está en función de su dilución

y en la sedimentación de esos compuestos.

Los contaminantes de origen microbiano en los cuerpos rece2

tores, preocupan por las repercuciones qué presentan a la salud -

del hombre, ya que muchas enfermedades son distribuidas por las

aguas . Entre los principales microorganismos patógenos presentes

en las aguas residuales estan: endamoeba histolytica, micobacterium

tuberculosis, vibrio comma, coxcackie, vibrio echo, polivirus, etc .,

estos microorganismos provienen de las excretas humanas y anima-

les .

Los contaminantes de este tipo se deben a residuos radioacti-

vos de algunas . plantas industriales, centros de investigación y hos-

pitales que manejará estos compuestos.

Afortunadamente en nuestro país este tipo de actividades es

muy reducido.

Los principales procesos que producen contaminación térmica

son las plantas termoeléctricas, aguas de enfriamiento, y conden-

sación industrial.

Otro aspecto importante de los contaminantes es su efecto -

sobre los cuerpos de agua, donde son descargados . Su intensidad

depende de las concentraciones y gastos de las descargas, condi-

ciones ambientales y el movimiento de los cuerpos donde se des-

cargan.

Algunos de los efectos son los siguientes : Los contaminantes

orgánicos, provocan una disminución en el oxígeno disuelto del caer

po receptor, lo cual es peligroso a la vida acuática, ya que esta -

requiere al menos entre 3 a 4 mg/l de oxígeno disuelto, y si el -

abatimierito de oxígeno es total, se. producen condiciones sépticas;

dando olores y sabores a los cuerpos, matando a los peces y de-

más organismos.

Los contaminantes inorgánicos, presentan como principal re-

percusión su efecto tóxico en la fauna, flora y aún en el hombre.

Los contaminantes microbianos, repercuten directamente en

la salud del hombre y animales, producen enfermedades como el

cólera, disentería, tifoidea, gastro enteritis, etc.

Los contaminantes térmicos afectan a los ecosistemas acuá-

ticos, al elevar la temperatura de los cuerpos receptores modifi-

cando los procesos biológicos, reduciendo su tasa de reproduccióne incluso llegarlos a matar .

CRITERIOS DE CALIDAD DEL AGUA

Ing . Quim .Carlos Hernández Chávez

C .I.E .C .C .A .

INDICE DE CUADI10S

1. Límites Máximos Permisibles en Agua Potable

2. Indice de Selección de Cultivos de Acuerdo a la ConductividadEléctrica

Tolerancia de Diferentes Cultivos el Boro

4. Límites. Máximos permisibles en Aguas de. Irrigación

5. Límites Máximos de Sales contenidas en el Agua para diferentesanimales

Valores de Calidad de Agua que se utilizan en esos piscicolas y degranjas

7.

Calidad del agua para -algunas Industrias

Valores del peso unitario Wi

Ambitos del ICA

10.

Valores de los Parámetros-Fisicoquímicos de la Estación A

11.

Cilculo del ICA. para la Estación A.

12.

Clasificación de la Calidad del Agua

INDICE DE FIGURAS

1. Nomograma para determinar el valor del PAS . de un estracto deSaturación y para Estimar el Valor correspondiente del PSI delSuelo, cuando está en -equilibrio con el .estracto.

2. Diagrama para clasificar las aguas de irrigación

a) Valor de q de acuerdo al porcentaje de saturación de oxigeno disuel -to

b) Valor de q de acuerdo a las ppm de DB05.

8 .

0

c) Valor de q de acuerdo a las ppm de DQO

d) Valor de q de acuerdo al NMP/100 ml. de Coliformea fecales.

e) Valor de q de acuerdo al NMP/ 100 ml, de coliformes totales.

f) Valor de q de acuerdo a las unidades de pH.

g) Valor de q de acuerdo a las ppm de Solidos Suspendidos Totales (SST)

h) Valor de, q de acuerdo a las ppm de fosfatos totales (PO4 )

i) Valor de q de acuerdo , a los ug/l de fenoles.

j) Valor de q- de acuerdo . a. la diferencia de temperatura AT en

NOMENCLATURA .

C = Calidad .de agua de irrigación de acuerdo a su salinidad

CE = Conductividad Eléctrica milimetros/cm.

Cs = Concentración de Saturación de Oxígeno Disuelto en mg/1 . '

Cs* = Concentración de .Saturación de Oxígeno Disuelto en ppm. a unaaltura diferente del nivel del mar.

ICA = Indice de Calidad de Agua

P Presión barométrica en mm de Hg

PAS = Proporción de Absorción de Sodio

PSI = Porciento de sodio intercambiable en equilibrio

qi = Calidad del parámetro i

S Calidad del agua de irrigación de acuerdo a su contenido de sodio

Wi = Peso Unitario del Parámetro i

X = Concentración expresada como nivel de contaminación.

Y = Concentración expresada en Unidades estándar .

CRITERIOS DE CALIDAD `DEL AGUA

Las aguas subterráneas y superficiales que son utilizadas para satisfacer

las necesidades de agua potable de zonas urbanas , así como la que se des

tina a la agricultura, ganadería e industria, necesita cumplir con ciertas

requisitos respecto a su contenido de elementos químicos, a sus propie- o

dades físicas y a .la presencia de materia orgánica.

En este trabajo se muestran, las normas de calidad del agua pota-

ble, en riego, en abrevadero y en la industria, el significado y algunas -

propiedades físicas y químicas del agua, y el trabajo realizado sobre cali-

dad de agua tomando en cuenta los limites de tolerancia que marca el Regla

mento para la Prevención y Control de la Contaminación de Aguas, de la -

SARH y la SSA, y los 'Indices Implicitos de Contaminación':

La calidad del agua, sedetermina a partir de análisis físicos, quí-

micos y bacteriológicos,

El tipo de análisis dependerá del uso que se le tenga destinado al -

agua, así como de algunas características de la zona donde se encuentre.

AGUA POTABLE

Las normas de calidad o limites máximos permisibles que se -

describen- en el Cuadro 1 fueron publicados por la Secretaría de Salubri -

dad y Asistencia, en el Diario Oficial del día 2 de julio de 1953 .

CUADRO No . 1 Límites máximos permisibles en agta potable

Características

Límite máximo

ObservacionesFísicas

permisible

Turbiedad

10 (Escala de Siiice)

" De" no cumplirse con losColor

20 (Escala Platino ,valores, se admitirán aquecobalto) .

llos que sean tolerables _paSabor

Insipida

ra'los" usuariosOlor

Inodora

Características

Químicas Limite máximo permisibleen , mg/1 (Excepto*)

1) ,Nitrógeno Amoniacal (N) 0.502) Nitrógeno. Proteico (N) 0 .103) Nitrógeno nitratos (N) 5 .004) Potencial Hidrógeno (pH) 8 .00*5) Oxígeno Consumido (o) 3 .006) Sólidos Totales Disueltos (STD) 10007) Alcalinidad Total (Ca CO I) 4008) Dureza Total (Ca CO 3) 3009) .Cloruro (Cl) 25010) Sulfatos (SO4) 250.11) Magnesio (Mg) 1 .25.12) Zinc (Zn) 1513) Cobre (Cu) 314) Floruros (F) 1 .5.15) Fierro (Fe) y Manganeso (Mn) 0.3016) Arsénico (As)17) Selenio (Se)

0` .050.01

18) Cromo (Hexávalente) 0:0519) Compuestos 'Fenólicos 0 .005

-20) Cloro libre residual no menos de 0.2 ni más de

_Carácterísticas Biológicas

1 .00

Coliformes Totales

por litro de muestra 20Colonias bacterianas por cm. cúbico de muestra en placa ` 200 .

AGUA PARA USOS DE IRRIGACION

Se ha optado para utilizar las aguas para riego la clasificación de Wil-

cox (1948) por medio de la conductividad eléctrica (CEe) y la proporción

de adsorción de sodio PAS.

La conductividad, recíproca de la resistividad es proporcional a la con -

centración de sólidos totales disueltos . Se expresa en micromhos por cen-

tímetro.

La proporción de adsorción de sodio, se obtiene por medio déla siguien

te fórmula:

PASNa+

Ca++ + Mg+H-z

La concentración de Na+, Cat+ y Mg++ están dadas en miliequivaletites

por litro . Con esta proporción se obtiene el daño del agua para riego . En

valor de la proporción ,de adsorción de sodio se determina con la ayuda de

la figura 1, conociendo los miliequivalentes de sodio (Na+ ), Calcio (Ca+2)

y Magnesio (Me).

Los valores de CEe y PAS, son graficados en el nomograma de Clasifi-

cación Fig. 2, obteniéndose de esta manera la clase de agua para riego, la

cuaj, está definida por los parámetros, C y S y subíndices en cada uno de ellos.

El significado de las diferentes clases; así como algunas recomendaciones

para el uso del agua en riego, son las siguientes:

Cl BAJA SALINIDAD . - Puede usarse para riego en la mayoría de los sue-

los y para casi todas las plantas, con pocas probabilidades de que aumente

la salinidad .

C2 SALINIDAD MEDIA . - Puede usarse, si se hacen lavados modc_

rados . Se pueden sembrar plantas moderadamente tolerantes a las sales en

la mayoría de los casos, sin efectuar prácticas especiales Ora el control -

de la salinidad.

C3 ALTAMENTE SALINA .- No puede usarse en suelos de drenaje

deficiente yaün con drenaje adecuado, se requiere un manejo especial para

el control de la salinidad, además de seleccionar plantas que sean bastante

tolerantes a las sales,

C4 MUY ALTAMENTE SALINA . - No es apropiada para riego bajo con

diciones- ordinarias aunque puede usarse en ocasiones, bajo circunstancias

muy especiales . Los suelos deben ser permeables, el drenaje adecuado ; . el

agua para riego debe aplicarse 'en exceso con el fin de llevar a cabo ún lav;i -

do fuerte . Las plantas que se seleccionen deberán ser muy tolerantes a las

sales .

Si CON POCO SODIO .- Puede usarse para riego en casi todos los

suelos, con poco peligro del que el sodio intercambiable llegue a niveles per

judiciales . Sin embargo, las plantas sensitivas al sodio corno algunos fru-

tales (fruto con hueso) y aguacate, pueden acumular concentraciones dañinos

de sodio

S2 CON CONTENIDO MEDIO . - Será peligrosa en suelos de textura

fina y .en aquellos que contengan una alta capacidad de intercambio de catio-

nes, especialmente bajo condiciones de lavados leves, a menos que haya -

yeso en el suelo . Esta agua puede . usarse en suelos orgánicos o de textura

gruesa con buena permeabilidad .

S3 CON ALTO CONTENIDO DE SODIO .- Conducirá a niveles peligro-

sos de sodio intercambiable en la mayoría de los suelos por lo cual se reque-

rirá de un manejo especial, buen drenaje, lavados fuertes y adiciones de ma-

teria orgánica . Los suelos yesíferos no desarrollaran niveles perjudiciales

de sodio intercambiable . -Los mejorados químicos deberán usarse, para el

reemplazo de sodio intercambiable, excepto en el caso en que no sea factible

el uso de mejoradores en aguas de muy alta salinidad.

S4 CON MUY ALTO CONTENIDO DE SODIO . - Generalmente no es -

apropiado para el riego, excepto en casos de baja y quizá media salinidad,

donde la solución de calcio del suelo o el empleo de yeso u otros mejorado-

res, hagan factible el uso de esta agua.

El Cuadro No.2 cuadros muestran los índices de selección de Cultivos

de acuerdo a la conductividad eléctrica (CEe).

CUADRO No . 2 Indice de selección de cultivos de acuerdo a la conductividadeléctrica

Hortalizas

Tolerantes

Medianamente

Poco TolerablesTolerables

CFt x 103= 12

CEe x 103 = 10

CEe x 103 =

Betabel

Jitomate

RábanoEspárrago

Brócoli

ApioEspinacas

Col

EjotesChile dulceColiflorLechuga.Maíz DulcepapasZanahoriaCebollaChicharosCalabaza

Continuación Cuadro No. 2 Indice de Selección de Cultivos de acuerdo a laconductividad eléctrica.

Tolerables

CFé x 103 = :10

Hortalizas

MedianamenteTolerablesPepinos

CFy~ x 103 = 4

Poco

.Tolerables

QF~ x 103 = 2 .

Plantas Forrajeras

MuyTolerantes

CEe x 103 = 18

ZacateCebada (para heno)Trifolium (patade pajaro) -

CEe x 10 = 12

MedianamenteTolerantes

CFe x 103 = 12

Trebol blancoTrebol AmarilloZacate inglés:perenneZacate SudanAlfalfa (californiacomún)Trigo (para heno)Arena (para heno)

CFex 103 = 4

PocoTolerantes

CFex 104 _ 4

Trebol BlancoHolandésTrebol . alsikeTrebol rojoTrébol ladinoPimpineta ,

CEe x 103 .= 2

Cultivos Comunes ~

MuyTolerantes

- CEe x 103 = 12

MediantamenteTolerantes

CEe x 103 = 10

_Centeno (grano)Trigo (grano)Avena (grano)ArrozSergo (grano)MaízLinazaGrasol

CEe x 103 = 6

PocoTolerantes

CEe x 103 = 4

Alubias

CEe x 103 = 10

No+

~ ++M.A.1M~

2sa► ;

®

Nomogram paro determinar . el valor PAS de unextracto de saturación y poro estimar el Mor co-rrespondiente del PSI del suelo, cuando está ene i ibtio .con el extracto.

A

Diagrama para Masificar las aguas de Irrigación

SALINIDAD NO DAÑINA Y GRADUALMENTE DAÑINA

4 S G 7 8 1000100► r irr

4 5000

CI-54 .

C2-S4

C3-S4

C4-54

z'W

z

ocoa~

C4-SI

250 . .

T50

2250CONDUCTIBILIDAD, MICROMHOS/CM . (CE .X1Oe ) A 23' C.

1

--BAJA

2

MEDIA . ALTA

4

:MUY ALTA

El número que sigue a la CEe x 103 es el valor de la conductividad

eléctrica del. extracto de saturación en milimhos por centímetro a 25 C,

asociado a una disminución en los rendimientos de 50 por ciento.

El boro en pequeñas concentraciones, es esencial para el desarrollo

normal de las plantas y la falla de este elemento, o su presencia en concen-

traciones altas afecta el crecimiento de los cultivos.

Dependiendo de la cantidad de boro que las. plantas acepten, estas

se ha dividido en tres grupos.

Cultivos sensibles : . hasta 0.67 ppm de B.

Cultivos semitolerantes: entre 0.67 y 1 .00 ppm de B.

Cultivos Tolerantes: entre 1 .00 y 3.75 ppm de B.

El Cuadro No. 3 muestra la división de loé diferentes tipos de culti- ,

vos de acuerdo a su aceptabilidad de Boro.

El Cuadro No. 4 presenta una clasificación de agua de irrigación

con los límites máximos permisibles de varios parámetros .

A continuación se muestran algunos cultivos haciéndose distinción

entre tolerantes, semitolerantes y sensibles.

CUADRO No . 3. Tolerancia de. diferentes cultivos al Boro.

Tolerantes Semitolerantes Sensibles

Espárragos Girasol NuezPalma Datilera Papa Nogal NegroAzucarera Algodón Nogal PersaRemolacha JitomateAlfalfa Rabano CirueloGladiola Chicháros PeralHaba Rosa ManzanoCebolla Olivo

- Uva

Cebada HigoNabo Trigo NísperoCol . Maíz CerezaLechuga Sorgo ChabacanoZanahoria Avena Durazno

Calabacita Naranjo* (en orden descendiente Pimiento Aguacatede más a menos tolerante) Camote Toronja

Frijol Limonero

.CUADRO No . 4 Limites máximos permisibles en aguas de irrigación

Constituyente

, mg/1 Constituyente ~,,tg/1

DBO 100 .Aldrin 1, 7Aluminio 1 Giordano 0 .3Boro 0 . 75 DDT 4 . 2Cadmio . 0 .005 Dieldrin . 1 .7Cromo(Hexavalente) .5 Endrin 0 .1Cobre 0 . 2 Heptacloro 1, 8Magnesio , 0 . 3 Epoxido de Heptacloro 1, 8Fierro 0 .05 Lindano

~ 5 .6Plomo 0; 05 Metoxicloro 3 . 5Zinc 5 Carbamatos 10.Cianuros 0.02 Toxafeno 0 . 5.

.

.

AGUA PARA ABREVADERO

El agua usada en granjas y ranchos ganaderos, normalmente debe

cumplir con los mismos requisitos que el agua potable, ya que es utiliza-

da también para usos domésticos de los ranchos Los animales pueden in-

gerir agua con mayor concentración de sales.

A continuación se describen en el cuadro 5 los limites máximos pa-

ra algunos animales, según Mc'Kee y . Wolf,: (1963). Y el cuadro No. 6 sobre

el criterio de calidad de agua en granjas y usos piscicolas.

CUADRO No . 5 Limites máximos de sales contenidas en el aguapara diferentes animales.

Ave 2,860 ppm.Cerdo. 4,290 ppm.Caballo 6,430 ppmGanado lechero 7,150 ppmGanado de carne 10,100 ppmBorrego 12,900 ppm

CUADRO No . 6 Valores de Calidad de Agua que se utilizan enusos piscicolas y de granjas

Constituyente Uso Piscicolas Granjas

Turbiedad UTJ 25 25Color Unidades 20pH 6 .5 - 9 .0 6 .0 - 8 .5N-Amoniacal mg/1 1 .0Arsénico mg/1 0 .05Bario mg/1 1 .0Cadmio mg/1 0 .01Cloro mg/1 50Cromo (Hexavalente) mg/1 1 .0 0 .05Cobre mg/1 0 .2 1 .0Oxigeno Disuelo mg/1 7 .0

Continua Cuadro 6b

Constituyente

Uso Piscicolas

Granjas

Fluoruros mg/I

1 .2Fierro mg/I

0 .3Plomo mg/1

0 .05Manganeso mg/1

0 .05Nitritos y Nitratos

45Selenio mg/i

0 .01Solidos Disueltos Totalesmg/1

240Zinc mg/1

50Cianuros mg/1

0 .02

0 .02

AGUA PARA LA INDUSTRIA

La clase de agua requerida en la industria, depende del tipo de insta

laciones utilizadas.

Una forma rapida de catalogar el tipo de agua para la industria , es

conociendo su . dureza . Esta normalmente se reporta en concentración de car

bonato de Calcio (CaCO3)

El CUADRO No . 7 presenta algunos de los limites permisibles

CUADRO No . 7

Calidad del agua para algunas industrias(En mg/1)

Constituyente IndustriaTextil

IndustriaPapelera

! Derivadosdel Petroleo

Embotelladoras !

S102 - 50 - -Fe 0 .1 1 .0 1 .0 0 .3.Mn 0 .1 0 .5 - 0 .05Ca - 20 75 -Mg - 12 `

30 -

ICu 0.01 - - -NH4 - - - -Zn - - - -HCO3 - - - _

SO4 - - - 500Cl - 200 300 500

Continua cuadro No . 7

JContinuación Cuadro No . . 7 Calidad de agua para algunas industrias (en mg/l)

Constituyente Industria Industria Derivados Embotelladoras_ Textil

. Pa~elera del Petroleo ,

F - - _~

-NO - - - -DuPeza 25 100 350 -pH 2 .5-10 .5 6-10ST Disueltos 100 - 100 -

. i(John Hem, 1970)

1

ESTUDIOS DE CALIDAD DEL AGUA

En 1971, David publicó los resultados de un estudio titulado "Concep-

tos Públicos sobre la Calidad del Agua" (Public Perception of Water Quality)

este estudio fué desarrollado en la Universidad de Wisconsin e incluyó escru-

tinios en cerca de 680 residentes del estado de Wisconsin . El escrutinio con

sistió de una serie de preguntas' referentes a las actitudes y opiniones que el

publico en general tiene para la calidad del agua . En particular, con el escru

tinco se pretendió determinar cómo define la gente el término "Contaminación

de aguas" . Los resultados indicaron que la presencia de algas es el índice -

más importante para la mayoría de la gente . Agua "oscura, turbia, sucia" es

de segunda importancia . Las latas y los vidrios no son considerados como -

contaminación, pero desaniman para la natación, la presencia de hierbas no

parece ser importante . Una cuarta parte de la gente entrevistada asocia los

jabones y las espumas con contaminación . A partir de este estudio, David

observó que el publico tiene ideas definidas acerca de lo que constituye una

descripción de la contaminación del agua, sin embargo estas ideas sólo es-

tán vagamente correlacionadas a las descripciones científicas de contamina-

ción.

Varios investigadores propusieron la siguiente definición de índice

de Calidad de agua basándose cada uno de ellos en diferentes para" metros .

La definición para el índice de calidad de agua es la siguiente.

h.ICA = ~

i=1.q i Wi

donde ICA es el índice . de calidad de agua, con valores de Ú a .100

qi es la calidad del parámetro i, un número de 0 a 100

Wi 'es. el peso unitario .del parámetro i, un número de 0 y 1

y también

n es 'el número de parámetros.

Con base en la información de los estudios anteriores, se selecciona-

ron los parámetros siguientes : OD, DBO, DQO, Coliformes fecales, colifor-

mes Totales, pH, Sólidos suspendidos totales, nitrógeno amoniacal, nitroge-

no de nitratos, fosfatos, fenoles . y gradiente de temperatura . Esta selec-

ción se hizo con base a los límites de tolerancia que marca el Reglamento -

para la Prevención y Control de la Contaminación de Aguas, de la SARH y

la SSA, así como los marcados en el libro de Mc Kee y Wolf.

El peso unitario (Wi) fué dado de acuerdo con la importancia de cada

parámetro en las aguas estudiadas ; llegando a los siguientes valores del cua

d ro No . 8 .

CUADRO No. 8 Valores del peso unitario de Wi

Parámetro Wi Parámetro Wi

OD 0.20 Coli .fecales 0 .15DBO 0 .10 N-NO3 0 .06DQO 0'.06 N-NH3 0 .05pH 0.07 P-PO 0 .08SST 0 .04 Fenofes 0 .04Coll totales 0.10 C+ T 0 .05

Wi=1 .0

En el Cuadro No . 9 se presenta el ‘mbito de el ICA para calificarla calidad del agua.

Cuadro No . 9 Ambitos del ICA

de

0 a 30

Altamente Contaminada30 a 50

Contaminada50 a 70

Poco Contaminada70 a 85

Aceptable85 a 100

Excelente

En el oxígeno disuelto es necesario calcular la concentración del

porcentaje de saturación . La concentración de saturación de Oxígeno di-

suelto es calculada por la siguiente formula:

Cs = 14 .6 - 0 .3943 T + 0 .007714 T 2 - 0 .00 00 646 T3

donde:

Cs = concentración de saturación de OD en mg/1

T = Temperatura puntual en C.

La corrección de la concentración de saturación a una presión ba-

rométrica diferente de 760 mm de Hg es la siguiente:

Cs= CsP76-6

donde:

P = Presión Barométrica en mm . de Hg.

CB = concentración de saturación de oxígeno disuelto en mg/1

Ejemplo. - En un cuerpo de agua de la Ciudad de México con -una presión

barométrica de 585 mm de Hg. Calcule la concentración de saturación del

OD cuando la temperatura del agua es de 12°C.

Cs = 14 .6 - 0.3943 (12) + 0 .007714 (12)2 - 0 .0000646 (12)3

Cs = 10.867 mg/1

Corrección por presión:

CB = 10 .867 765850 = .8 .364 mg/1

Calcular el ICA en una estación de este cuerpo conociendo los valor-

es de los parámetros Cuadro No. 10

CUADRO No .10 Valores de los parámetros Fisicoquímicos de la estación A.

Parámetro Parámetro

OD

. 2ang/1 N -NO3 3mg/1

DBO 250 mg/1 N -NH3 12 mg/1DQO 460 mg/1 P-PO 20 mg/1pH 7 SST 230 mg/1Coll Tot . 24 x 104I100 ml Fenoles 0 .05 mg/1Coli Fect . 24 x 10 4/100 ml Temperatura OC

El valor de la concentración de Saturación del oxígeno disuelto en ese

punto de 8 .36- mg/l por lo que el porcentaje de saturación de OD es 23 .92%

Teniendo los datos de la Estación A (Cuadro No. 10) el procedimiento

para conocer el ICA de esta Estación es el miente.

1 . Anotar en un t'uadro en la primera columna el nombre del paráme -

tro.

2. Angt x en la siguiente columna la concentración obtenida en la esta-

ción de toma de muestra.

3. -Buscar el valor de qi calidad del parámetro i por medio de las con,

centraciones del parámetro y la gráfica correspondiente: (a) para el por -

centaje de saturación dé oxigeno disuelto . (b) para la concentración de la

DBO . (c) para la concentración de la DQO . (d) para la cantidad de colifor-

mes fecales en 100 ml . (e) para la cantidad de coliformes totales en 100

ml. (f) para el valor del pH. (g) para la cantidad de sólidos suspendidos

(h) para la concentración de fosfatos (i) para la concentración de fenoles

(j) para la diferencia de temperatura (k) para la concentración de nitratos

(1) para la concentración del nitrógeno amoniacal.

Anotar en la tercera columna el valor obtenido qi de la gráfica para cada

parámetro.

4. Anotar en la cuarta columna Wi peso unitario para cada parámetro;

los valores se encuentran en el cuadro No. 8.

5. En la quinta columna anotar el valor calculado del ICA para cada pa -

rámetro; multiplicando su valor de q de la columna UI por el valor de Wi

de la columna IV .

6 . Sumar todos los valores de la Columna V. El valor total correspon-

de al ICA . Este valor se debe comparar con los ámbitos señalados en la

tabla 9 para establecer la calidad del agua .

EJEMPLO DE CALCULO DEL INDICE DE CALIDAD DE AGUA ICA.

DATOS DE LA ESTACION A

CUADRO No . 11 . CALCULO DEL ICA PARA LA ESTACION A

~ Columna I Columna II

I Columna III Colunma IV Colunma VParámetrospara obtener

Concentra-ción, Esta-

giCalidad del

WiPeso Unita- ICA = qi Wi

ICA Ws A parámetro i rio del Pa- (III)

(IV)Valor obtenido de Gráfi

ca

rámetro(Cuadro # 8)

a . OD 23 .92 ó sat 23 0.2 4 .6b. DBO . 250 ppm 5 0.1 0.5C . DQO 760 ppm 10 0.06 0.6d. Coll fecale : 24 x 104 NMP/ 43 0.15 6 .45

100e. Coli totales 24 x 104 NMP/ 38 0 .10 3 .8

100m1.I. pH 7 100 . 0. 07 7.0g. Sólidos sus 230 ppm 32 0.04 1 .28

pendidos_

h. PO4 20 ppm 0 0.08 0i. Fenoles 0.05 ppm 10 0.04 0.4j . Diferencia

de 0C 100 0.05 5temperatur •

k. Nitratos 3 ppm .

88 0.06 5 .28~ 1. NH3 12 ppm 10 0.05 0.5

qiWi=31 .67

Comparando el ICA de la estación A de 31 .67 con los valores de la Ta-

bla. No. 9 vemos que este valor se encuentra dentro del ámbito de ICA de

30 a 50 que corresponde al de aguas contaminadas.

Son mostrados en la Tabla No . 9 .

Parárñetro

Concentración

qi

Wi

qi Wimg/1

OD

23 .92% Sat .

23

0 .2

4 .6DBO

250 mg/1

5

0 .1

'0 .5DQO

460 mg/1

10

0.06

0 .6

oT

OC

100

0 .05

,

1 .26

Los valores de qi son obtenidos a partir de las gráficas anexas.

pH

7

100

0 .07

7Coli Totales

24 x 109100 ml

38

0 .1

3 .8Coli Fecales

24 x 104/100 ml 43

0 .15

6 .45NO3

3 mg/i

88

0 .06

5 .28NH3

12 mg/1

10

0.05

0 .5

' pO4

20 mg/1

0

0 .08

0SST

230 mg/1

32

0 .04

1 .28Fenoles

0 .05 mg/1

10

0 .04

0 .4

_

= 31 .67

Se observa que en este punto se obtiene un ICA bajo, que calificaa estas aguas como contaminadas.

to

50

loo

50

~ .

f

~+.~ .L.~a..+:...a..+~J

50

1L

OD, en % de saturación

(a)

i

~ 1

~

!

~ -1. .. .. ..

( 10

100 1 Oi

GBO, en mg/It

(b)

Valores de q i como función de lc concentraciónde los diferentes parúrnetro3

o

o.

100

50

10 , 100

.

,1000'

DQO, en mg/It

¡

100

p

L-L-L-LI.l, .i.l.i.

~

,

L

110

10210 310 4 i0 5

Coli fecales,en NM P/100 rnl

(d)

100

g

50

10

Coli totales, en NMP/100 ml

(e)

104 10'

P H

(f)

50

100

~~._.~ _~.~r._ ~~ e.. ..~

0, .._!, .1.LW10

100

1000

,0000Sólidos suspendidos, en mg/It

(g)

10

. PO4,en mg/It

100

50

o0.1

1

10

loo

Fenoles, en µg/It

0

10

20Diferencia en temperatura DT, en °C

100

50

( j )

50

L..___.— ~10

..0

1000'

NO31 en mg/! t

100

50

ILIL, .~1

10

0 L I e.L.LL,.0-0.01 0:1,

.._ ~. ..~1 ._ .~._ .r ._.___.~

I1

.

. 10

NH3, en mg/It

Otra de las técnicas empleadas para la evaluación de la calidad del

agua es el "indice implícito de contaminación'" cuyo valor se incrementa

en relación directa con el grado de contaminación.

Las expresiones matemáticas que sirven para obtener los niveles

de cada uno de los parámetros coleccionados se detallan a continuación.

Potencial Hidrógeno (pH)

X0 - 5 = 5 .6 + 5 .6 (7 -Y) - 0 .4 (7-Y)2

X g_7 = 2 (7-Y)

X7_9 = (Y-7)2

X9_14 = 5 .6 + 5 .6 (Y-7) - 0 .4 (Y-7)2

Oxígeno Disuelto (OD)

X50 = 4 .2 - 0 .437 (100-Y) + 0.042 (100-Y)25

5

X50 - 100 = 0 .08 (100-Y)

Xloo = 0 .08 (Y-100)

DQO X = 0 .1 Y

Sólidos Suspendidos

X = 2 2 .1 log (Y-10)10

N - NH3 X = 22 .1 log (10 Y)

N-NO3X = 22 .1 log (Y/4)

PO4X = 3.5649 Y 0 .6302

Fenoles

X = 23 .3664 Y 0 .3977

DBO 5 X = Y1 .5

En donde:

X = concentración expresada como nivel de contaminación

Y = concentración expresada en unidades estándar

Basadas en lo anterior y en diferentes criterios de clasificación, se

fijó una tabla que comprende indices del 1 a mayor que 8 (Table No. 10)

CUADRO No.. 12

Clasificación ue la calidad del agua

Parámetro Excelente1

Aceptable2

PocoContaminada

4

.

Contaminada8

AltamenteContaminada~ 8 —

pH 6.5-8 .0 6.0-8 .4 5 .0-9 3.9-10.1 3 .9-10 . 1

OD(y Sat) 88 - 112 75 - 125 50 . - 150 20 - 200 20 - 200

DBO5 (mg/1) 1 .5 3.0 6 .0 12 12

DQO (mg/1) 10 20 40 80 80

SST (mg/1) 20 40 .100 278 278

N-NH3 (mg/1) 0.1 0.3 0.9 2 .7 2 .7

N-NO 3(mg/1) 4 12 '

36 108 108

PO4 (mg/1) 0.133 0.4 1 . .2 3.6 3 .6

Fenoles (mgjl) 0 .0005 0.0015 . .

.

0 .01 0.08 0.1

En esta tabla no se incluyen grasas y aceites, pues deben estar

ausentes para usos recreativos y de conservación de flora- y fauna, ni

se incluyeron tampoco dentro de la clasificación las sustancias tóxicas,

puesto que su sola presencia indica contaminación.

BJBLIOGRAFIA

1) Evaluación de la calidad del Agua en los estuarios de los Rios

Panuco y Coatzacoalcos mediante el "Indice implicito", Revis -

ta "Tecnica" organo informativo SARH . Subsecretaria de Pla -

neación , DGUAPC 15 abril 1976.

2) Hem, John D., 1970, Study and Interpretation of the Chemical

Charaiatic of Natural Waters . U.S. Geological Survey Wa-

ter-Supply paper 1473.

3) Instituto de Ingeniería UNAM. Estudio limnológico del Lago de

Chapala" . Informe del proyecto patrocinado par la SARH,

México (Dic . 1973)

4) Suelos Salinos y Sódicos, 1954 Manual de Agricultura No . 60

Departamento de Agricultura de los Estados Unidos de América

5) Todd, David K , 1959, Groundwater Hydrology, John Wiley and

Sons, pp 177

6) Water Quality Criteria, 1972, Report of the National Technical

Advisory Comitee 61 the Secretary of the Interior .

EFECTOS DE LA CONTAMINACION

Biól . Pedro Ramírez García

EFECTOS DE LA CONTAMINACION

La contaminación se estudia a menudo como un factor qué afecta a la

biota, pero es igualmente importante reconocer los cambios del medio -

ambiente producidos por esta, por lo que Westlake considera que el me-

dio ambiente es casi tanto un producto de la comunidad como la comunidad

es un producto del medio ambiente ; este último punto es el que resalta más

en nuestra civilización debido a la gran variedad y tipos de contaminantes

que se vierten en los cuerpos de agua, ocasionando que en primera instan-

cia resulten afectados los organismos que ahí viven e impidiendo que pu-

dieran observarse los posibles cambios o la influencia de dichos organis-

mos al medio ambiente.

La respuesta que dan los organismos a varios factores en el ambiente

es el principio en que se basan los factores limitantes . La ley de Liebig's

del mínimo, establece que la distribución de las especies esta limitada a

uno o varios factores ambientales esenciales que ocurren en cantidades

mínimas, tal sería el caso del Boro en los cultivos.

Shelford de otra forma señaló con su ley de Tolerancia que existen va-

lores máximos de la mayoría de los factores ambientales los cuales pue-

den ser tolerados, como cuando ocurre una alza de salinidad que es sopor-

tada por algún organismo, digamos típico de agua dulce.

Entre los valores extremos se encuentran rangos que son llamados óp-

timos, en donde los factores tienen una mayor utilidad par los organismos.

Dicho de otra manera, tenemos que los factores negativos tienen un máxi -

mo valor tolerable pero no un âptimo. El rango entre la concentración mí-

nima en que no mueren los organismos y la concentración máxima en que

todos los organismos mueren se conoce como "rango crítico"; estos prin-

cipios se aplican en toda la biota acuática, tanto en una corriente, lago,

estuario o planta de tratamiento y son el fundamento del control y la regla

mentacibn de las condiciones biológicas.

La toxicidad que afecta a los organismos se clasifica de dos maneras,

indirecta y directa . Cuando ocurren modificaciones en el medio ambiente

que afectan a la vida acuática estamos tratando con una toxicidad indirec -

ta y sería el caso de la deposición de precipitados inertes y arcillas que

tienden a lijar a los organismos del fondo. Dentro de los materiales se -

incluyen arcillas o arenas provenientes de la erosión debida a usos pobres

en la agricultura, a la erosión de rocas, materiales provenientes de minas

o de operaciones en canteras, de lavados de carbón de los desechos de los

aserraderos, o precipitados insolubles o compuestos complejos provenien-

tes de la industria química.

Entre los organismos vulnerables a estos efectos se encuentran los ali-

mentos importantes para los peces, como larvas de insectos y caracoles,

las algas que viven en el fondo tales como diatomeas y otros organismos,

y los mismos huevos de los peces. También pueden causar daños físicos

a las delicadas membranas de los ojos y de las agallas de los peces . Por

otra parte, los materiales en suspensión y los colorantes reducen la pene-

tración de la luz, evitan la fotosíntesis y por lo tanto la productividad bio -

lógica; interfieren para que los peces y otros predatores vean a su presa

reduciendo así la eficiencia de la utilización de los alimentos.

Los desechos que tienen altas temperaturas pueden cambiar el "clima"

de un cuerpo de agua ya sea mayor o menor que la normal . Las tempera-

turas bajas anormales en el verano evitan la reproducción de algunos orga-

nismos típicos mientras que las temperaturas elevadas, anormales en el

invierno ayudarán al desarrollo de algunas especies ; por ejemplo la apa-

rición de ciertos insectos que después morirán a causa de la baja tempe-

ratura del invierno . Debido a que las temperaturas elevadas producidas

artificialmente no son constantes, esto generalmente desconcierta a los

organismos, pues sucede que pasan, por decir algo, seis días en tempe-

raturas de verano durante enero, para congelarse el fin de semana porque

no se les avisó que la planta que descargaba altas temperaturas cerraría.

Por otra parte se tiene que las temperaturas excesivamente altas en ve-

rano durante pocas horas al año, representan el peligro más grande pues

algunas especies de peces no pueden aclimatarse . si el cambio es brusco

no siendo ad cuando se efectua lentamente, pudiendo soportar hasta tem-

peraturas de 37 C.

Cabe mencionar que otro de los efectos importantes es la falta de oxf-

geno debido a su poca solubilidad a altas temperaturas o bien a un aumen -

to de la DBO provocando la muerte en las poblaciones de organismos.

Sin embargo cualquier especie puede sobrevivir durante un corto perio-

do a las concentraciones mínimas de OD; por lo tanto existe una cierta

temperatura para una cierta concentración que es mortal para las espe -

cies y a eses valor se le llama OD CRITICO, así a medida que la concen-

tración de OD se aproxima a su valor crítico, el tiempo de supervivencia

se aproxima a cero . Los valores absolutos para obtener una respuesta -

varían con cada especie y están relacionados con otros factores.

El límite encontrado como mínimo permisible para mantener una po-

blación sana de peces durante todo un año es de 5 mg de 02/litro . Tam-

bién debe considerarse el hecho de que a concentraciones bajas dé oxíge-

no aumenta la toxicidad de ciertas sustancias químicas

En lo que respecta al pH, que es una expresión logarítmica de la con-

centración de iones hidrogeno, en ciertas concentraciones son tóxicos para

la vida acuática (al igual que los iones hidroxilo).

Para encontrar relativa abundancia y variedad de vida en las aguas

son necesarios valores de pH que oscilen entre 5 y 9 aunque se han estudia-

do comunidades perfectamente balanceadas a pH de 11 y en muchas especies

encontramos que se pueden ajustar a un gran rango de valores de pH, sin

embargo cualquier cambio rápido puede ser fatal .

Guando se detectan efectos en un organismo por algún tipo de contami-

nación estamos hablando de toxicidad directa.

La mortalidad de peces por ejemplo es el resultado directo de la toxici-

dad, si es lo suficientemente grande para causar la muerte inmediatamen-

te o en pocos días se le llama agudo y generalmente se observa por la muer

te de los peces . Cuando pasan varias semanas o meses, para que cause da-

ño, se conoce como una toxicidad de bajo nivel, acumulativo o toxicidad -

crónica y generalmente se observa como una disminución en la productivi-

dad . Los compuestos químicos que generalmente se incluyen son ácidos,

álkalis, amoniaco, cloruro, cianuro, metales, fenoles, solventes, sulfuros,

compuestos orgánicos sintéticos, aceites de salmueras, pesticidas, deter-

gentes y otros.

La toxicidad aguda puede ser tan amplia que se pueden afectar muchas

formas de vida al mismo tiempo o puede ser altamente selectiva de tal for-

ma que puede encontrarse en concentraciones muy pequeñas de un material

muy tóxico o en concentraciones muy elevadas de un material menos tóxica.

La toxicidad crónica o a niveles muy bajos puede cambiar el balance de

una población completa siendo que cuando mueren especies suceptibles o

peces, esto permitirá que ciertas especies que toleran la toxicidad pue -

dan sobrevivir y resulte una falta de competencia de las especies.

Los mecanismos específicos fisiológicos involucrados ; son infinitos pe-

ro muy poco conocidos, dentro de ellos se incluyen los procesos de inhi-

bición_ de encimas como es el caso de algunos plaguicidas y como el de la

extimulación de las membranas mucosas en las agallas ocasionando la -

muerte por sofocación.

Existe también, por decir así, . otro tipo de contaminación que hace in-.

deseables a los peces o mariscos y/o que interfieren con su captura la

radioactividad en las aguas se encuentra en niveles que generalmente no

afectan en sí al medio ambiente, sin embargo se pueden encontrar concen-

traciones altas en los alimentos y provocar que los productos pesqueros

sean indeseables.

El color, olor, los aceites, la materia flotante, -.las mucosas bacteria-

nas y otros tipos de materiales, disminuirán la actividad pesquera y el

uso deportivo, además las concentraciones subletales de ciertas sustan-

cias químicas como el fenol, benceno, aceite, 2-4 D, etc . producirán

en los peces y mariscos un sabor desagradable aunque se encuentren en

concentraciones muy bajas.

Por último mencionaremos que existen mecanismos de tolerancia y sen-

sibilidad a la contaminación . No existe la necesidad de enfatizar que algu-

nos organismos son más resistentes a la contaminación que otros . En al-

gunos casos las respuestas son obvias pero en general podemos decir que

las formas de adaptación de ciertas especies les permiten resistir las con-

diciones del ambiente, como los depósitos orgánicos o las barreras de -

arena. Cuando el torniare -ova condiciones artificiales, por ejemplo, Ios

bancos de lodos o barreras de arena, los organismos que pueden tolerar

esas condiciones se podrán mover, sobrevivirán y generalmente florece -

rán, sin embargo otras formas se eliminan . La contaminación orgánica

no es realmente tóxica y el resultado típico es la disminución del conteni-

do de oxígeno, el aumento de turbiedad y el alijamiento de los fondos o de

los lodos.

Como ejemplo nos detemdremos en lo que respecta a los mecanismos y

órganos necesarios para vivir en aguas pobres en oxígeno, no olvidando que

existen tales mecanismos y órganos específicos a otros tipos de contamina-

ción . Existen organismos que obtienen el oxigeno del aire, por medio de via-

jes periódicos a la superficie o tienen acceso a salir a la superficie, tomando

el aire directamente por medio de tubos, que como las larvas de mosquitos

trampas o espacios bajo el ala que mantiene el aire por medio de unos finos

cabellos o pilas que se encuentran alrededor de su cuerpo como en el caso de

algunos hemipteros (insectos) . los caracoles del género Physa tienen en las

cavidades internas pulmones y algunos otros insectos que introducen tubos

para el aire en plantas acuáticas, así como peces que toman el aire en la

superficie o respiran en la misma . película de la superficie . Además existen

adaptaciones fisiológicas para tolerar bajas concentraciones de oxígeno co-

mo son ciertos pigmentos respiratorios tales como la hemoglobina en la que

se pueda extraer el oxígeno disuelto en el agua, los dos grupos que resisten

concentraciones bajas de oxigeno disuelto están las larvas de ciertas Quirono'

mida y ciertos gusanos oligoquetos como Thbifex.

De todo lo anterior se concluye que si bien existen mecanismos y adap-

taciones para soportar mayor o menor contaminación es necesario que el

hombre estudie y analice perfectamente los ecosistemas hacia los cuales

va a arrojar sus desechos para saber la cantidad, por lo menos aproxima-

da, que ese ecosistema va a soportar y dar tiempo a la naturaleza para

que efectué su trabajo de autodepuración y salvaguardar la vida en todos

sus aspectos .

.INTRODUCCION A LA INGENIERIA SANITARIA

Ing. Manuel Huidobro García

C O N T E N I D O

I. DEFINICION DE INGENIERIA SANITARIA

II. ASPECTOS QUE . ESTUDIA LA INGENI ::RIA SANITARIA

III. PROBLEMATICA DE LA CONTAMINACION AMBIENTAL EN MEXXICO

IV. NECESIDADES DE INGENIEROS SANITARIOS EN NEXICO

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

V .1 Conclusiones

V .2 Recomendaciones

IV. BIBLIOGRAFIA

I . D .EFIBIC'ION

Es importante para formar una idea de lo que os la Ingenierid

Sanitaria, dar en primer lugar, nociones del •ampo do acción del Ing

niero Sanitario.

Las oienoiav de la salud pública promueven, oonssrvano mejoran —

la salud del hombre . Los medios oapleadoe para aloansar este objetivo

son la medicina preventiva, la seguridad, social y la ingeniería sani

taria.

Lata dltima ha tenida homo campo de aooión el saneaaiento ambien

tal en actividades taba somos

- abastecimiento y potabilisaoión del agua

- control de excretas y desperrdioios liquides

control de desperdicios sólides

• control de la fauna transmisora de enfermedades

saneamiento de la habitación y sitios. do reunión

• control sanitario de los alimentos

De lo antes mencionada, puede definirse a la Ingenieria Sanita-

ria como " el arte de aplicar los conocimientos científicos al perfec

cionamiento o utilización de la 'Monica en todas sus determinaciones,

con el objeto de conservar, cuidar y promover la salud páblioa ".

6

Ii . ASPECTOS QUE ESTUDIA LA I 8OE HIERI A

S A N I T A R I A

Los aspectos mencionados se han ido haciendo cada ves más cómple

jos, lo que ha ocasionado que los ingenieros se especialicen en uno u

otro; es decir, al ingeniero que se ha preparado en planeación eoon6-

míca, diseno y construcción se le ha llamado Ingeniero Sanitario y al

quo se ha formado en los aspectos sanitario - sociales y on los aspes

tos ambientales relacionados con la Ingeniería so le ha denominado --

Ingeniero en Salud Pdblioa.

En la actualidad, los problemas de contaminación del medio ea-

biente se han incrementado de tal manera, que las variantes son muy ,

-grandes, estudiindose bajo eltitule de Ingeniería del Ambiente o In-

geniería Ambiental.

La Ingeniería Ambiental Consists' en la aplicación de los princi-

pies de la Ingeniería a la regulación, modificación o adaptación de -

les factores físicos, químicos y biol6gicos del medie, en beneficio -

de la salud del hombre y te su bienestar material y social.

La Ingeniería Ambiental ha venido a substituir al término Inge--

niería Sanitaria que actualmente se aplica a problemas relacionados -

con el abastecimiento y potabilizaci6n del agua, evacuación y trata

miento te desechos líquidos y control te calidad de les cuerpos reoey

torea (1,2) ; es decir, se basa en la utilización de los sistemas del

agua, del aire y del suelo y, éstos, representan recursos que deben -

ser conservados y utilizados para el mayor beneficio del ser humano .

Se considera entonces, que la Ingeniería Ambiental puede dividir

se en las siguientes áreas de estulie:

— Ingeniería sanitaria

— Control de la contaminaoi6n atmosférica

— Control de residuos sólidos

— Control de materiales y desechos radioactive*

— Manejo de sistesas ambientales

En Mózios, la especialización en Ingeniería Sanitaria ha cambia-

do de nombre por el de Ingenieria Ambiental ; cambio que lleva implies

te una más amplia preparación del profesionista, pudióndose estudiar

en la División de Estudios Superiores de la Facultad deIngenieria --

(DESFI) de la U .N.A .M ., en la Universidad Autónoma de Nuevo León y en

el Instituto Tecnológico de Monterrey los aspectos que a continuación

se mencionan:

— Sistemas bitrosanitarios.- Comprende el abastecimiento de agua po-

table y sistemas de aloantarillade.

—

Control de la calidad del agua .— Análisis y control de la calidad

del agua en los sistemas munioipa

les de abastecimiento yen los de

evacuación y tratamiento de aguas

residuales ; además, la protecoi6n

de la calidad de los recurses hi-

dráulices superficiales y subterrá

nees .

Control de la oslidad del aire .- Pretecaidn de la calidad . del aire,

del ambiente yde les recintos de

trabajo, mediante el trataaiente

de contaminantes gaseosos y partí

Bulas, considerando además el con'

trol del ruido.

Control de residuos edlides .— Reoolecoiln, transporte y procesamien

to de .residues silidos, así come rece

peración de materiales.

Manejo de sistemas ambientales .— Planeación y manejo de sistemas

ambientales integrales, tendientes

al uso eptinizade y a la conserva

eiln de los recursoe naturales.

Se tienes planes de estudios para cursar en la DESFI el Doctora:

de enIngenieria Ambiental.

III . PBOBLMXAT1 C A . DE LA C ONTi,IBAC IOH

AI ENT AL B M ME A I C O

La contaainasibn se presenta en los sisteaas del agua, del aire

y suelo y en nuestro país essoasisnada per los faotsres que a oonti-

nuasiin se aeacionan.

— Csntaninasiin del agua. — Originada pers.

. .Dsaograffs; debiis * 'que el vitae de oreoiniento te la poblasiin

es acelerada, la contaainaoiin está en relaoiin di--

recta son la aotiviied del hombre.

. Urbanisaciin; es un feniaene que presenta caraoteristioas alar—

¡sautes, ya que el cresiaiento denográfiso urban

es mayor anus el que experiaentan las áreas rara--

les, principalao*te en Nixie*, Guadalajara y Men-

terrey.

. Industrializaoiin; eon la instalaciia de industrias en las zonas

perifirioas de las ciudades de stayer impor-

tancia, se producen cambies eeoniai©os fuadá

aentales per e1 aeviaiento denográfiee que —

doteraina la ersaoiin do zonas narginales eon

precarias sondisienes sociales, esoniaicas y

sanitarias.

Per la aoei#a de la iadustrializacidn, se in

corpora* al agua una serie de substancias ti

usas y •tras persistentes (detergentes, pl_á

guicidas, letales pesades) que adonis de al—

tarar sus condiciones económicas y estéticas,

ocasionan graves riesgos para la salud y el —

bienestar de la población, ya que oontienea —

residuos animales y vegetales, ácidos, álca-lis, aceites y otros productos químicos orgá-

nicos s inorgánicos, agregándose a ésto, mate

riales adlidos como papel, tartanes, plásti--

oos, vidrio, oto . que hacen más grave el'pro-

blsma.

. Agricultura; ya que la necesidad de produoir mejores y variados

alimentos para el sostenimiento del hombre, ha in-

tensifisado los cultivos, ha incorporado nuevas £--

roas agrloolas y por consiguiente en forma intensi-

va, se utilizan fertilizantes para lograr el mayor

rendimiento de la tierra y plaguicidas para cense--

guir la sesión on contra de las plagas . Betas subs-

tancias se incorporan a los cauces fluviales afee--.

tando la vida acuática.

. Comercialización; debido a que la. producción de mayores bienes —

de consume iáoerpora un ndmero creciente de ce

mercies, lo cual significa el aporte de gran--

des santidades de materiales líquidos y sdli--

dos que a la postre se incorporan al agua.

Sanitarios; considerando les aspectos da : contaminación de

aguas superficiales y subterráneas en las que so --

vierten aguas residuales domésticas e industriales;

oentaminaei6n de lagos y monas marítimas dedicados

a la pesca o a lugares de recreo .

. . Soon6aioos; porque la contaminación del agua impide su aprove--

shaaiente parcial etotal, equivaliendo ésto, a la

pérdida del recurso hidráulico.

o Seeiales; ya que no se debe olvidar que la contaminación afeata

el use de determinado cuerpo de agua oeme lugar de ea

paroiaiente, aspecto quo es fundamental para el bienes

tar de los individuos.

Contamiaaoi6ndel aire .— De acuerde con dates proporcionados por —

la Seeretaria de Salubridad y Asistencia,

en el año de 1973 la primera causa de mor

talidad en el pata oerreapondid a asumo--

alas, influenza y otras infecciones respi

ratorias agudas y la segunda a enteritis

y otras enfermedades diarreicas.

El problema se ha venido acentuando en las

ciudades de México, Guadalajara y Monterrey.

Seen dates publicados por la Subsecreta-

ria de Mejoramiento del Ambiente (7) exia

ten en el pafe más de 787,400 estableoi--

tientos contaminadores de la atmósfera y

un,ndaero de vcbloulos superior a 2 .5 x

106, correspondiendo más del 5086 de estas

fuentes al Valle de Méxioo, produciendo —

más de 5 toa de hidrocarburos orgánicos y

2.5 ton de partfoulas diariamente .

Contaminación del suelo .— 8s alarmante la disposición de desechos

sólidos a cielo abierto, prictioa que —

noraalmente se realiza en el pals, aaf —

como también el uso de aguas residuales

doa6stioas en el riego de terrenos agri -

colas.

Ambas actt*idades deben reglamentarse pa

ra disminuir o evitar enfermedades gastro

intestinales.

I9. N E C E S I D A D E S D E I N G E N I E R O S

S.A N I —

T A R I 0 S E N N E X I C O

En el ease que nos eeupa, existen algunos criterios que eatable-

oen el número de ingenieras sanitarios necesarios para satisfacer las

necesidades.

La Oficina Sanitaria Panamerioaaa (3) menciona la relación do 1

por Dada 50,000 habitantes ; en caabio, el Plan Nacional $idráulioo (4)

considera buena la relación de 1 per nada 25,000 habitantes.

En base a estos criterios, so neoesitarian cuando menos 1,240 iñ

genieroa sanitarios . Si se supone una tasa de crecimiento de población

de $ anual para lea próximos 10 años, será necesaria un minim. de --

1,666 y un máximo de 3,332.

Ne existen criterios que establezcan el número de ingenieros

adieat=ates en otras ateas de la Ingeniería Ambiental.

De una encuesta directa realizada en el asc de 1975 en institu-

ciones gubernamentales y privadas del pals ($), los responsables esti

maron una demanda de ingenieros ambientales de 495 en un horizonte de

tiempo de 10 años; sin embargo, Data información debe considerarse --

con reserva, ya que algunos suainistrantes de información desconocían

lo qua es la Ingeniería Ambiental.

En base a estudios, se ha determinado un alto grado de correla--

ci6n . lineal entre el ntaero de ingenieros sanitarios producidos on el

pals y el producto interno bruto per cápita .

Esto haoe suponer que de continuar el ritmo de crecimiento en la

economía del pals ocurrido hasta 1975 awl oomo el de producción de in

geltieros sanitarios, no se presentarán problemas de mercado para estos

profesionistas en un horizonte razonable de tiempo, ya que as ha deter

minado que para el añe de 1990 el d ficit de ingenieros sanitarios se

rá de unes 800 con respecto al mínimo necesario.

Em los Estados Unidos de,Aorteazdrioa, la proporoi4m de estudian

tes de Ingeniería Ambiental do nivel de doctorado a nivel de maestría

es mayor de 0,10 . Tomando en ouenta esto indioe, en nuestro pals el —

número de doctores deberá ser de unos 30 en el presente y de aproximé

damente 166 en un periodo de 10 años ; de acuerdo eon ésto, el déficit

para 1990 será de unes 40 doctores .

V. C O R C L U S I O M E S Y R E C O M E N D A C I O N E S

V.1 C o a e luaionoa .-

-.Las principales causas de sorbílidad y mortalidad en el —

pals están aseoiadas a la insalubridad del ambiente.

— Loa principales problemas de oontaainaoi6n ambiental que

hay que atacar son:

. abastecimientos de agua de calidad deficiente

. control de la cantidad y calidad del agua servida

. disposición y tratamiento de desechos liquidos y sólidos

. contaminación atmosférica

- Se requieren en el pals no menos de 1200 ingenieros sani-

taries para dax solución al problema de la contaminación

ambiental

▪ ',coe'tdem® .ézoeiniente de personas expuestas ni dañadas

por el manejo inadecuado de instrumentos de radioterapia,

radiodiagnóstico y fuentes radioactivas de todo tipo.

V.2 Reoeneadao ioaes

— Es conveniente tal y como se esta haciendo en la DESFI, —

no licitar al estudiante de maestría en algunas de las --

áreas de mayor interés para la resolución de problemas am

bientales.

—Se reoemienda entonces, oursar la Maestría en Ingeniería

Ambiental y de ser posible la obtención posterior del grá

do de Doctor en Ingeniería Ambiental.

— Es necesario para el pala contar con ingenieros ambienta—

les preparados en el manejo eficiente de les sistemas am-

bientales.

—Be recomendable atacar los problemas de contaminación oe-

mo un todo y no en forma aislada .

VI. BIBI~IOGxAFIA

1 . Tercera Conferencia Nacional sobre Educación en In•=nierfa Ambien-

tal, Universidad de Drexel, Filadelfia, Pensilvania, agosto, 1973.

2. Pipes Wesley 0 ., Recomendations for Environmental Engineering Edu-

cation, Journal áf the Environmental Enneeri Division, ASCE, —

abril, 1974.

3. Oficina Sanitaria Panamericana, Formación profesional de loa inge=

nieros que se dedican a actividades de salud pdblica, Boletín de —

la O.S .P ., noviembre de 1957.

4. González Villarreal Fernando, Plan Nacional Hidráulico . Considera-

ciones relativas al abastecimiento de agua potable y alcantarillado

a mediano y largo plazo en México, XV Congreso Interamericano de In

gomria.=8 .taria.Buenos Aires, Argentina, 1976.

5. Estudios para el establecimiento de Planee_de_Estudio yProgramas ,

en IngenieríaAmbiental, DESFI, D .F., 1977.

6. Dirección General de Estadistica. Secretaria de Industria y Comer-

cio. México, D .F ., Censes Generales.

7. Vizcaíno Mutray Francisco . Contaminación y Mejoramiento del Ambien

te, IV Reunión Nacional de SaludPública, Mdxice, D .F., 1975.

8. Control de la Contaminación AtmosfóTioa, Curso Intensivo, Centre de

Educación Continua de la Facultad de Ingeniería, M6xico, D .F., no-

viembre, 1971.

9. Estudio y Evaluación mediante Indicadores del grado de Contaminación

de Aguas de las Cuencas de Pais, S .R .H., México, D .F ., diciembre, 1977.

10. Maestría Doctorado en Ingeniería Ambiental . Pro•osición de nue-

vos planes de Estudie y Programas de nuevas materias, DESFI, Méxi

co, D .F ., febrero, 1978 .

11 .,Enae1anza de la IngenieríaSanitaria, Mesa Redonda de fecha 8 de,

agosto de 1974 . XIV Congreso Interamericano de Ingeniería Sanita»

ría; agosto 4 9, 1974, MPxico, D .F.

Autor : Isaac Faiguenbaua A.

INDICADORES FISICOQUIlViICOS DE . CONTAMINACION Y SU

EVALUACION

I .Q . Ignacio Castillo E .

EVALUACION DE ANALISIS FISICOQUIMICOS

CONTENIDO.

1.- Introducción.

2.- Parámetros importantes en el control de contaminación del agua.

3.- Evaluación de análisis físicos.

4.- Evaluación de análisis químicos.

5.- Conclusiones.

6.- Bibliografía .

1. - Introducción.

El agua es uno de los componentes de vital importancia dentro de

un ecosistema y debido a que su calidad varia en forma continua en un cuerpo

de agua, es importante evaluar, en base a los análisis fisico-químicos, bacte

riológicos y biológicos, los cambios que se verifiquen en la calidad con el fin

de determinar los usos alternativos que se le pueda dar.

La evaluación de los análisis fisicoquímicos es un aspecto de su-

ma importancia en la caracterización de una corriente, ya que incluye paró-

metros fundamentales para conocer la calidad del agua, como son :

Demanda bioquímica de oxígeno

Demanda química de oxígeno

Nitrógeno en todas sus formas

Fosforo en todas sus formas

Temperatura

Oxígeno disuelto y

Sólidos en todas sus formas,

entre otros .

El objetivo de realizar una evaluación de análisis fisicoquímicos,

es contar con la información adecuada para definir los criterios de calidad -

del agua, determinar los usos alternativos y establecer la capacidad de asi-

milación de la corriente, así como su tasa de autodepuraci6n.

Por lo anterior, todo estudio de calidad de agua, debe ser concluí

do con una evaluación de la información tanto de campo como de laboratorio.

2. - Parámetros importantes en el control de la contaminación del agua .

La selección de los parámetros a determinar en un estudio para

él control de la contaminación del agua, depende tanto de las fuentes decon-

tarninacibn ya sea por descargas municipales, industriales, agrícolas, etc,

como' de los usos que se pretenda proporcionar al agua . En general, los pa-

rámetros mas importantes para la evaluación de la contaminación del agua -

son•

pH

.

Temperatura .

Oxígeno disuelto

Demanda bioquímica de oxígeno .

Demanda química de oxígeno

Nutrientes ( nitrógeno y fósforo )

Sólidos ( totales, suspendidos y sedimentables )

Grasas y aceites .

.

Cuando el uso que se le pretenda dar al agua tratada sea específi

co ( uso industrial, agrícola, pecuario, potable, etc ), se debe efectuar una

selección mas estricta de los parámetros a determinar tomando en considera

ción los criterios . de calidad de agua, para esos usos .

:

3 . - Evaluación de análisis físicos.

La evaluación de los análisis físicos como

Temperatura

pH

Conductividad

Solidos

. .

Turbiedad . y

Color,

se describe a continuación.

A) Temperatura.

La temperatura del agua es importante para la conservación de -

la vida acuática debido a que influye en el bienestar y el comportamiento de -

los peces de varias meneras . La temperatura puede llegar a ser un agente

letal, o influir en la migración de algunas especies en el metabolismo, en la

cantidad de oxígeno requerida, en la rapidez de crecimiento, la actividad, -

época de desove y en los efectos de la toxicidad de varios contaminantes en -

el organismo de los peces.

Al evaluar la contaminación por temperatura se deben considerar

los siguientes efectos :

a) Un aumento de temperatura baja la capacidad de asimilación -del agua y la velocidad con la que se ejerce la DBO también aumenta.

b) A medida que se aumenta la temperatura, los organismos re -quieren más oxígeno disuelto para existir.

c) Cambios de temperatura pueden alterar la velocidad de repro-ducción, así como otras actividades de los organismos acuáti-cos.

d) Ciertos compuestos pueden ser más tóxicos a los organismosacuáticos a medida que aumenta la temperatura.

e) Aumento en temperatura por lo general causa una reducción enla diversidad de especies y aumento en el número de organis -mos en grupos selectos.

f) Aguas calientes pueden ocasionar gradientes de densidad del aguay reducir la transferencia de masa.

Desde el punto de vista sanitario merecen especial consideración

los efectos de la temperatura en los procesos de autopurificación, afectando

simultáneamente la rapidéz de estabilización de la materia orgánica, el nivel

de saturación del oxígeno disuelto y la rapidéz de aereación.

B) pH

Es el término usado universalmente para expresar la intensidad

de las condiciones ácidas o alcalinas de una solución . Sin embargo es conve

niente puntualizar que el pH no es una cuantificación directa ni de la acidez

ni de la alcalinidad de una solución.

En una corriente el pH nos dará idéa del tipo de proceso biológi-

co mediante el cuál se efectúa la degradación de la materia orgánica, si es

que esta se está llevando a cabo, pues a un pH muy desfavorable la actividad

biológica podría inhibirse, quedando así retardada la recuperación de la co -

riente . Tanto un pH elevado como bajo, puede ser perjudicial, ocasionando

la muerte de los peces y la esterilidad general en corrientes naturales, e mac

tivando los microorganismos esenciales en los procesos de tratamiento de -

aguas residuales.

C) Conductividad.

La conductividad es una medida de la habilidad de una solución,

para conducir la corriente eléctrica, y varía con el tipo y cantidad de los io-

nes que la solución contiene.

La conductividad es importante porque se puede estimar el conte

nido de sólidos disueltos contenidos en una muestra, a través de la multipli-

cación del valor de conductividad por un factor que varía de 0 .56 hasta 0 .9,

dependiendo del tipo de agua analizada .

D) Sólidos.

Existen varias clasificaciones de los sólidos que se encuentran -

presentes en una solución, ya sea desde el punto de vista químico, de compo

sici6n y de tamaño principalmente.

Los sólidos mas importantes en la evaluación para establecer la

contaminación de aguas son los solidos totales, los suspendidos y los sedi -

mentables .

Las determinaciones de sólidos son útil es para conocer de la ma

teria orgánica e inorgánica, disuelta e insoluble que se encuentra en los líqui

dos y que puede sedimentarse para formar depósitos putrecibles.

El conocimiento de los sólidos nos sirve para el diseño y opera -

ción de tanques de sedimentación en plantas de tratamiento biológico, así --

como para conocer la eficiencia de remoción de sólidos suspendidos en los

tanques de sedimentación primaria o secundaría . Las aguas con alto conte-

nido de sólidos pueden ser laxantes . También, los sólidos son muchas veces

el factor limitante para el uso del agua en la industria y agricultura.

E) Turbiedad.

La turbiedad puede ser causada por una amplia variedad de mate

riales suspendidos, es de importante consideración en las aguas de abasteci

miento público, ya que, cualquier turbiedad en el agua para beber, produce

en el consumidor pocos deseos de ingerirla y utilizarla en sus alimentos.

La filtración del agua se vuelve más dificil y aumenta su costo al aumentar

la turbiedad .

Los sedimentos de los ríos es una principal causa de la turbiedad,

pero las descargas de alcantarillas y algunos tipos de efluentes industriales,aumentan

la concentración de partículas suspendidas . La turbiedad interfiere con la -

actividad fotosintética de plantas y con la capacidad de algunos organismos de

terminados para existir.

F) Color.

El origen de la presencia de color en el agua puede deberse a ma

teria suspendida y en solución llamada "color aparente" y verdadera una vez

que se ha eliminado la turbiedad. Las aguas superficiales pueden estar colo

ridas debido a contaminantes dométicos e industriales como es el caso de las.

industrias de papel, textil, tenerías, rastros y algunas otras de este tipo.

Las aguas que contienen coloración debida a sustancias naturales en descóm-

posición, no son consideradas de poseer propiedades tóxicas o perjudiciales,

pero se tienen adversi6n natural por razones antiestéticas.

La eliminación del color es un proceso que resulta costoso debi-

do a que en ocasiones es necesario efectuar hasta coagulación y precipitación

química para removerlo completamente.

4 . - Evaluación de análisis químicos.

La evaluación de los análisis químicos como :

Alcalinidad

Cloruros

Sulfatos

Dureza

Nutrientes ( nitrógeno y fósforo )

Oxígeno disuelto

Demanda bioquímica de oxígeno

Demanda química de oxígeno.

Grasas y aceites, y

Substancias activas al azul de metileno,

se describe a continuación :

A) Alcalinidad.

La alcalinidad en las aguas se debe principalmente a los hidróxi-

dos, carbonatos y bicarbonatos presentes . Las aguas altamente alcalinas no

son aceptables para el abastecimiento público, teniendo que ser sometidas a

tratamiento previo para su uso. Para expresar la capacidad amortiguadora

de una solución con frecuencia se emplean los términos de "acidez total" y -

"alcalinidad total", los cuales por definición se refieren a : el primero, a -

la cantidad total de un álcali estandar que se requiere adicionar a una mues-

tra para elevar su pH hasta 8.3: el segundo, a la cantidad total de un ácido -

estandar que se requiere adicionar a una muestra para abatir su pH hasta -

4.5 . Ambos valores son expresados generalmente como equivalente de Ca -

CO3.

La acidez y/o la alcalinidad de las aguas residuales industriales

son parámetros muy importantes porque pueden producir condiciones suma-

mente perjudiciales o en las aguas en que son vertidas, ya sea por su propia

naturaleza, o porque favorecen o aumentan las características nocivas de -

otras substancias . Además, y esto es de importancia primordial, las aguas

residuales deben tener un pH neutro o cercano al neutro para que puedan so-

meterse a un tratamiento biológico efectivo, aunque los sistemas microbioló

gicos, en algunos casos, .pueden reducir la acidez a través de la degradación

de los ácidos orgánicos.

Las principales industrias que descargan aguas residuales que -

contienen compuestos ácidos y/o alcalinos so de : productos químicos,

pulpa y papel ( procesos químicos y semiquímicos ), metalúrgicas ( sobre to

do la industria del acero ), galvanoplastia (cromado, niquelado, plateado, do

rada, etc . ), textiles, productos de hule, carbón mineral, películas fotográfi

cas, embotelladoras de refrescos, artículos de cuero y enlatadoras de encur

tidos .

El daño principal que los contaminantes ácidos y/o alcalinos oca-

sionan en los cuerpos de agua en que son vertidos es la muerte o reducción -

de la vida acuática ,en general, produciendo además otros perjuicios al volver

inadecuada el agua para emplearla en . otros usos, principalmente para abaste

cimiento público y recreación.

La descarga de ácidos o álcalis a los cuerpos de agua puede ser

perjudicial, no solamente porque producen condiciones ácidas o alcalinas da-

finas, sino también porque pueden incrementar la toxicidad de otros compues

tos que se encuentren en el agua.

B) Cloruros.

Los cloruros en concentraciones razonables no son dañinos a la

salud, en concentraciones superiores a 250 mg/I proporcionan sabor salino

al agua siendo desagradable para el consumo humano . Altas concentraciones

de cloruro aceleran la corrosión en los reactores, equipos de transferencia

de color, etc ., además de que interfieren en procesos industriales tales co-

mo refinación del azúcar, envasado de alimentos congelados, etc . Interfie-

ren también en la solubilidad del oxígeno en el agua disminuyendo su concen-

tración de saturación .

C) Sulfatos.

El contenido de sulfatos en aguas naturales de importante conside

ración en la determinación desu utilidad para abastecimiento público e indus

trial. La presencia en exceso de sulfatos en aguas para consumo humano, -

provoca efectos purgantes en las personas que las ingieren . Otro problema

causado por estos aniones es la corrosión en los drenajes, provocando por -

tiempo de retención de los desechos domésticos en estos conductos, lo que -

crea una elevada concentración de sulfatos que al ser reducidos y posterior -

mente oxidados por la acción bacteriana se convierten en ácido sulfúrico, que

da lugar a la corrosión en la corona de concreto de las alcantarillas . En au

sencia de oxígeno disuelto y nitratos, los sulfatos sirven como una fuente de

oxígeno para las oxidaciones bioquímicas ocasionadas por bacterias anaero-

bias .

D) Dureza.

La causa de la dureza en el agua, son los cationes metálicos di-

valentes y algunos trivalentes para el cors umo humano, las aguas duras son

tan satisfactrias como las suaves, ya que no hay acumulación de sales;. pero

si presentan problemas en las aguas de abastecimiento industrial por las in-

crustaciones que ocasiona en el equipo que está en contacto directo con aguas

a altas temperaturas.

Se han diseñado varios sistemas de tratamiento para el ablanda-

miento de agua, los cuales varían en costo y fundamento químico principal - T

mente. Los mas usados son los de intercambio iónico y coagulación y preci-

pitación química .

E) Nutrientes ( nitrógeno y fósforo )

Debido a la influencia que tienen los nutrientes en el, crecimiento

y excesivo desarrollo de algas y plantas acuáticas y los prpblemas causados

por éstas, se ha despertado el interés por la investigación de los . efectos y -

disposici6n de los compuestos de nitrógeno y fósforo hasta niveles tales que,

permitan conservar los recursos hidráulicos en condiciones de . máxima utili

dada

El problema básicamente, comprende los efectos nocivos de la hi

perfertilización de los cuerpos de agua que reciben aguas residuales, tanto -

domésticas como industriales, así cómo las aguas de retorno de, los campos

agrícolas . Un exceso de nutrientes en los cuerpos de agua provocan un au -

mento desmesurado en la productividad de la_ masa de agua, dando como re-

sultado la ruptura del equilibrio ecológico y el prematuro envejecimiento del

cuerpo de agua o sea la autroficacibn.

Las principales fuentes de nutrientes en el agua inducidas por el

hombre son las descargas de aguas residuales domésticas e industriales y -

del lavado de tierras de cultivo.

Es importante conocer las concentraciones de estos nitrientes pa

ra proceder al diseño correcto de unidades de remoción de nitrógeno en . fos -

foro en tratamientos secundarios avanzados o terciarios.

F) . Oxígeno disuelto .

.

Todos los organismos vivientes dependen del . oxígeno-en una forma

u otra para mantener el proceso metabólico que proporciona la energía nece-

saria a su crecimiento y reproducción.

El oxígeno, al igual que todos los gases, es solubel en el agua y

esto hace posible la vida en ella.

La baja solubilidad del oxigeno en agua es el factor principal que

limita la capacidad de autopurificación de las aguas .naturales ; de ahí la nece

sidad que existe de dar tratamiento a los desechos líquidos, tanto domésticos

como industriales.

En los desechos líquidos, el oxígeno disuelto es el factor que de

termina el tipo de transformaciones biológicas que tienen lugar en su seno efec

tuadas por microorganismos aerobios o anaerobios, según haya presencia o

ausencia de oxigeno disuelto. Los microorganismos aerobios usan el oxigeno

disuelto para •la oxidación de la materia orgánica e inrogánica produciendo sus

tracias finales inofenensivas tales como bióxido de carbono y agua ; en cambio

los microorganismos anaerobios efectúan la oxidación utilizando el oxígeno -

de ciertas sales inorgánicas tales como los sulfatos y nitratos, siendo los pro

ductos de la reacción sumamente ofensivos.

Asi, se observa que las mediciones de oxígeno disuelto, son de -

gran trascendencia para conocer la existencia de condiciones aerobias en las

aguas naturales y ver si existe la concentración mínima de oxígeno disuelto -

en el agua que permita el desarrollo de la vida acuática.

G) Demanda bioquímica de oxígeno.

La demanda bioquímica de oxigeno, demanda química de oxígeno

y carbono orgánico total, son los parámetros que nos determinan la cantidad

de materia orgánica presente en el agua ; además, nos pueden indicar la pre -

sencia de sustencias tóxicas y de sustancias orgánicas resistentes a la degra

dación biológica.

La demanda bioquímcia de oxígeno (DBO ), se define como la -

tr

cantidad de oxigeno requerida por las bacterias para estabilizar la materia

orgánica biodegradable en condiciones aerobias . El término biodegradable -

puede ser interpretado como la materia orgánica que puede servir como ali -

memo de las bacterias, obteniéndose energia de la oxidación o estabilización

de dicha materia.

Cuando se trata de programas de investigación y de control ruti-

nario, la DBO no es una prueba muy útil debido al tiempo que toma su deter -

minación. Es importante por lo tanto desarrollar correlaciones entre deman

da bioquímica de oxígeno y demanda química de oxígeno (DQO) .

No es posible establecer relaciones fijas entre la DBO y la DQO

antes de que una muestra particular haya sido caracterizada por ambos paró

metros en una forma exhaustiva.

En estudios de ríos, las relaciones de DQO/DBO en puntos de --

muestreo representativos dan información sobre las condiciones de este cuer

po de agua, localización de la contaminación, habilidad de la corriente de oxi

dar la carga orgánica y el grado relativo de la estabilidad biológica.

En general, se podría esperar que la DBO de las aguas residuales

fuese aproximadamente igual a la DQO . Esto no ocurre, especialmente cuan

do se trata de aguas residuales industriales . Lo anterior se debe :

a) Muchos compuestos que se oxidan con el dicromato no son bio

lógicamente oxidables.

b) Ciertas sustancias inorgánicas, tales como los sulfuros, sulfi

tos, tiosulfatos, nitritos y el hierro ferroso, crean demanda -

química de oxígeno .

c) Los resultados de la DBO, pueden ser afectados por falta de -

siembra aclimatada, produciendo resultados bajos.

H) Demanda química de oxígeno.

La demanda química de oxígeno (DQO ), es una medida del equi-

valente de oxígeno de la fracción orgánica en la muestra que puede ser oxida

da con permanganato o dicromato de potasio en solución ácida . No . todos los

compuestos orgánicos son químicamente oxidables por el procedimiento del

dicromato, estando entre estos el benceno, el tolueno y la piridina.

Durante la determinación de la DQO, la materia orgánica se con-

vierte en dióxido de carbono y agua sin importar si es biológicamente asimi-

lable, como la glucosa; o no lo es, como la lignina. De aquí se deduce que -

la DQO siempre será igual o mayor que la DBO, según haya materia orgánica

asimilable o no.

La mayor ventaja de la DQO es la rapidéz de su evolución, ya que

su determinación puede hacerse en solo 3 horas contra los 5 días que requiere

una determinación de DBO. Por esta razón se usa la DQO como un sustituto de

la DBO en muchos casos . Los datos de DQO pueden interpretarse en términos

de DBO cuando existen suficientes datos para establecer factores de correla-

ción confiables.

I) Grasas y aceites.

El término "aceite" representa una amplia variedad de hidrocar-

buros de bajo peso molecular, de origen mineral, que abarca desde la gaso-

lina hasta combustibles y aceites lubricantes . En adición, incluye todos los

glicéridos de origen mineral y vegetal que son líquidos a la temperatura am-

biente .

Diversos problemas son ocasionados por la grasa en el tratamien

to de aguas residuales y el conocimiento de la cantidad presente en un dese -

cho, es útil para preveer dificultades en la operación de la planta ; para deter

minar su eficiencia y para controlar la descarga subsecuente de grasa . en las

corrientes receptoras, además los aceites y grasas imparten el agua sabor y

olor desagradables, impiden la penetración de la luz en las corrientes y difi-

cultan la autopurificacián de las mismas.

Este tipo de contaminación es altamente visible y estéticamente -

desagradable por lo que hace indeseable el agua para uso recreativo . Tam -

bién, dado que las grasas y aceites aumentan la viscosidad y densidad del a-

gua, y por tanto, reducen la transferencia de oxígeno de la atmósfera al agua.

La resistencia a dicha transferencia de oxígeno de la atmósfera al agua . La

resistencia a dicha transferencia se localiza en la fase del líquido, recordan

do la primera ley de difusión de Fick.

Algunas de las objeciones específicas al aceite contenido en el -

agua de las corrientes son :

a) Interfiere con la aereación natural.

b) Es tóxico para ciertas especies de peces y vida acuática.

c) Ocasiona riesgos de incenio en un cuerpo receptor cuando se(

encuentra en cantidades elevadas.

d)Destruye la vegetación a lo largo de las riberas dando lugar a

la erosión.

e) Impide el uso del agua en calderas y para enfriamiento.

f) Provoca problemas en las plantas potabilizadoras sobre todo

en los filtros .

J) Substancias activas al azul de metileno ( detergentes ).

Son muchas . las dificultades causadas por un alto contenido de de-

tergentes en las aguas yaguas de desecho . En primer lugar es indeseable -

la formación de espuma en los ríos desde el punto de vista estético, a su vez

la toxicidad de los espumantes que contienen, representa un serio peligro a -

la flora y fauna acuática sin dejar de pensar que estas aguas al ser utilizadas

para irrigación, afectan los suelos y por consiguiente los cultivos . Otro pro

blema que resulta de la formación de espuma en las corrientes, es que ésta

dificulta la transferencia del oxígeno atmosférico con el agua, lo que también

ocurre en las unidades de aereación de plantas de tratamiento.

Algunas de las principales características de los detergentes son

las siguientes

a) La degradación biológica de los detergentes del tipo A. B.S. de

pende de la posición de los grupos fenilos y sulfonatos en la es

tructura de la molécula del detergente, longitud de la candena.

de carbones de la misma y de sus remificaciones.

b) Debido a la linearidad de la molécula de los detergentes del ti

po L.A .B., estos son fácilmente degradados, siendo la degra-

dación, en general, más rápida a medida que se incrementa la

longitud de la cadena.

c) La toxicidad de los detergentes es mayor a medida que se in- -

crementa la dureza de las aguas.

5 . - Conclusiones.

Es importante que las evaluaciones de los anlfsis fisico-químicos,

sean complementados con análisis bacteriológicos y biológicos en caso de que

los usos que se vayan a dar al agua asi lo requieran.

Existen, dentro del ámbito de análisis fisico-químicos, los co -

respondientes a substancias tóxicas como son :

Cromo hexavelente

Arsénico

Cianuros

Fenoles

Boro y

.

Metales pesados,

entre otros, mismos que deben analizarse cuando el uso a darles a las aguas

sea de abastecimiento público.

Para cumplir con un estudio preliminar de contaminación de agua,

se debe cubrir en forma inicial con la caracterización de los cinco paráme -

tros que señala el Reglamento para Prevenir y Controlar la Contaminación de

Aguas, y que son :

Temperatura .

PH

%

Grasa y acietes

Sólidos sedimentables, y

Materia flotante.

Este último parametro, se determina por ser antiestética, influ-

ye en la autopurificaci6n de las corrientes y sus usos.

La materia flotante incluye: productos como aserrín y fibra de -

madera, sólidos del alcantarillado municipal y otros desechos industriales flo

tantes como son los pláticos y polímeros .

Los materiales flotantes son antiestéticos y objetables afín si no

perjudican los organismos acuáticos.

6. - Bibliografía.

A) Sawyer & Mc Carty . Chemistry for Sanitary Engineers . Mc-

Graw Hill Book Co New York 1967.

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Washington D. C. 1972.

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D) SRH. Dirección General de Usos del Agua y Prevención de la

Contaminación Informe Tecnico de la Red Nacional de Monito

reo. Dirección de Control de la Contaminación del Agua Mé

xico, 1975 .

INDICADORES BACTERIOLOGICOS DE CONTAMINACION DEL AGUA

QFB Ma . del Pilar Leal Hernández

9 INDICADORES BACTERIOLOGICOS DE LA CONTAMINACION

DEL HZO

1 . INTRODUCCION

Indicadores bact eriológicos de contaminación

Se considera que los indicadores bacteriológicos de contaminación -

son organismos de un grupo específico el cual por su sola presen-

cia, demostrará que ha ocurrido contaminación y muchas veces su-

giere la fuente de tal contaminación (contaminación por aguas resi-

duales domésticas e industriales y aguas residuales agrícola-ganade

ras).

Los indicadores bacteriológicos se usan para demostrar la contaminó

ción del agua por organismos originarios de los desechos de anima-

les de sangre caliente incluyendo al hombre, animales domésticos y

salvajes y las aves.

Significado de la contaminación de origen intestinal.

Los desperdicios intestinales de animales de sangre caliente general

mente incluyen una gran variedad de géneros y especies de bacterias.

Entre ellos estan el grupo de coliformes, con especies de los géne-

ros: Streptococcus, Lactobacillus, Staphylococcus, Proteus, Pseudomo

nas, ciertas bacterias esporuladas y otras . En suma, muchas clases

de bacterias patógenas y otros microorganismos pueden estar en los

desechos, variando de acuerdo al área geográfica, estado de salud

de la comunidad, naturaleza y grado del tratamiento de los desechos,

de la purificación natural del agua y otros factores.

Ejemplos :

a) Bacterias : Este grupo puede incluir bacterias de los One

ros : Salmonella sp ., Shigella sp ., Leptospira sp ., Brucella sp .,

Micobacterium sp ., y Vidrio comma.

b) Virus . Pueden, econtrarse una gran variedad incluyendo el

de la hepatitis infecciosa, poliovirus, Coxsackie, ECHO y otros que

producen diarreas y enfermedades respiratorias de etiología descono

-cida .

c) Protozoarios . Entre estos podemos encontrar a Balantidium

colí y Entamoaeba hystolítica que produce disentería bacilar.

Rutinariamente se practican como una evidencia de contaminación bac

teriana pruebas para indicar la presencia y el número de bacterias -

en los desechos? . 1 s cuales por su presencia, indicarán que ha ocu-

contaminación de origen intestinal.

En el presente trabajo los indicadores bacteriológicos de contamina-

ción se agrupan de la siguiente forma:.

rrido una

a) Grupo coliforme total

b) Grupo coliforme fecal

c) Estreptococos fecales

La evidencia de la contaminación del agua por desechos intestinales

provenientes de animales de sangre caliente, indica que esta agua -

puede ser nociva para la salud.

II . PROPIEDADES DE UN INDICADOR BACTERIOLOGICO "IDEAL"

DE LA CONTAMINACION

1. Debe ser aplicable a todo tipo de agua

2. Debe estar 'siempre presente cuando existan bacterias pató-

genas constituyentes de contaminación fecal.

3. Su densidad debe estar asociada de alguna forma con el gra

do de contaminación fecal ( tener alguna relacion directa ).

4. Debe tener mayor itempo de supervivencia en el agua que -

los organismos patógenos entéricos, a lo largo de su desaparición

natural del cuerpo de agua.

5. Debe desaparecer rápidamente del agua, enseguida a la desa

parición de los patógenos ya sea por procesos naturales o provocados

por el hombre.

6. Deberán estar siempre ausentes en agua bacteriológicamente

potable .

7. Las pruebas de rutina para su cuantificación no deben tener

interferencias con otras bacterias ajenas .

8 . No debe ser dañino para el hombre ni Ios animales.

III . APLICACIONES DE LAS-PRUEBAS DE LOS INDICADORES

DE CONTAMINACION

1. Determinar la calidad bacteriológica del agua dependiendo -

de su uso.

2. En los procesos de control de plantas de tratamiento de -

agua de desecho

3. Determinar los efectos de los desechos orgánicos o de otro

tipo en la flora bacteriana.

4. Detectar fuentes de contaminación

5. Estudios especiales como son investigar, la fuente de una -

epidemia, en la determinación del tiempo de supervivencia en aguas

y suelos o la supervivencia relativa de las bacterias patógenas y de

los microorganismos indicadores bajo diversas condiciones.

IV . GRUPO COLIFORME Y SUS CONSTITUYENTES

En 1885, Escherich aisló ciertas bacterias de heces humanas encon-

trándolas en tal número y consistencia que las denominó "organismos

característicos' de las heces humanas".

Les dió el nombre de Bacterium coli commune y B . lactis aerogenes

En 1895 Migula renombró a la primera con el nombre de Escherichia

coli commune, nombre con el cual se denomina oficialmente . Estu-

dios posteriores demostraron que las especies descritas eran de he-

cho un complejo bacteriano de especies de bacterias y de variedades

de especies.

Este grupo heterogéneo no sólo ocurre en las heces humanas sino -

que se encuentra en otros ambientes como son aguas negras, aguas -

dulces superficiales, el suelo, la vegetación.

Definición

El grupo coliforme incluye a todas las bacterias aeróbias y anaeró -

bias facultativas, gram negativas, no esporuladas de forma de baci-

lo, que fermentan la lactosa con producción de gas en 48 horas a -

35°C.

En este grupo se encuentran las siguientes:

Escherichia coli, E . aurescens, E . freundii, E . intermedia

Enterobacter aerógenes, E .cloacae

Las que estan bioquímicamente intermedias entre los géneros

Escherichia y Enterobacter .

V . SUBDIVISION DE .LOS . COLIFORMES DENTRO DE LAS CATE

GORIAS FECAL Y NO FECAL

Esta subdivisión se basa en la suposición de que Escherichia coli y

otras cepas estrechamente relacionadas son de origen fecal, mientras

que Enterobacter aerógenes y sus relativos más cercanos no son de

origen fecal directo.

Pruebas de diferenciación ( IMViC )

a) ' Prueba del Indol ( I )

El indol es un producto de degradación del triptófano que es un ami-

noácido . Escherichia coli es capaz de producir indol mientras que -

Aerobacter aerógenes no.

La producción del indol se determina por el reactivo de Kovac's el

cual produce un color rojo en la presencia del indol.

b) Prueba del Rojo de Metilo ( M )

Escherichia coli da positiva la prueba mientras que Enterobacter

aerógenes la da negativa.

La prueba consiste en adicionar al cultivo un indicador que es el rojo

de metilo qué a un pH ácido da un color rojo ( positivo ) y a pH -

neutro o alcalino da un color amarillo ( negativo ) .

c) Prueba de Voges Proskauer ( Vi )

Esta prueba es para la detección de acetil metil carbinol un deriva-

do del 2,3 butilenglicol como un resultado de la fermentación de la

glucosa en presencia de peptona.

El acetil metil carbinol es detectado por la adición de KOH al 40%

y el reactivo de naftol al 5% al medio de cultivo . El desarrollo '

de un color rojo rubí indica la presencia del acetil metil carbinol

y constituye una prueba positiva para Enterobacter aerógenes . Una

prueba negativa se indica por una decoloración durante el desarrollo

del color y generalmente denota la presencia de Escherichia coli,

d) Prueba de Citrato ( C )

Las cepas de Escherichia coli son incapaces de usar el carbón del -

citrato en su metabolismo, mientras que Enterobacter aerógenes son

capaces de usar el carbón del citrato en su metabolismo . Una prue-

ba positiva se observa por la presencia de crecimiento en el citrato.

e) Prueba de la temperatura

La prueba se basa en evidencias tales como que E . coli y otros co

liformes fecales son capaces de crecer y fermentar la glucosa y la

lactosa a temperaturas significativamente más altas que la temperatu

ra corporal de los animales de sangre caliente.

Los organismos no asociados con un origen fecal, no pueden crecer

y fermentar los carbohidratos a temperatura elevada . Se recomien-

da que la prueba se lleve en un baño de agua con circulación forzada

a una temperatura de 44 .5 + 0 .2°C.

EVALUACION DE LOS . COL IFORMES COMO INDICADORES DE

CO.NTAMINACION

Grupo coliforme total

Ventajas

a) La ausencia de coliformes es una evidencia de la potabilidad

bacteriológica del agua.

b) La densidad de coliformes es una medida proporcional apro-

ximada de la contaminación por desechos fecales.

c) Si estan presentes las bacterias patógenas de origen intesti-

nal las bacterias coliformes deben existir en mayor numero ya que

están .siempre presentes en el intestino de humanos y animales de -

sangre caliente, y se eliminan en gran número por las heces.

d) Los coliformes persisten más en medio acuático que las bac

terias patógenas de origen intestinal.

e) Los coliformes son generalmente menos dañinos al hombre

y pueden determinarse cuantitativamente por los procedimientos ruti

varios de laboratorio .

Desventajas

a) Algunos miembros del grupo coliformes tienen uria amplia -

distribución en el medio ambiente en comparación a su ocurrencia -

en los intestinos de animales de sangre caliente.

b) Algunas cepas del grupo coliforme pueden crecer en aguas

contaminadas y por consiguiente esto hace difícil la evaluación de la

ocurrencia o grado de contaminación.

c) Otras bacterias pueden interferir con la prueba de los coli-

formes dando resultados falsos positivos o falso negativos . Ejemplo:

A . aerógenes o Pseudomonas.

Grupo coliforme fecal

Ventajas

a) El 95% de los coliformes de origen fecal da positiva la prue

ba de la temperatura.

b) Estos organismos estan relativamente ausentes si la conta-

minación no es de origen fecal.

c) El tiempo de supervivencia del grupo coliforme fecal en agua

es más corto que el de los coliformes no fecales . Por consiguiente

una densidad alta de coliformes fecales indica una contaminación re-

lativamente reciente.

d) Los coliformes' fecales generalmente no se multiplican fuera

de los intestinos de los animales de sangre caliente .

Desventajas

a) Un número pequeflo de coliformes fecales da negativa la prue

ba de la temperatura.

b) Actualmente se conoce poco acerca de la supervivencia rela -

tiva de los coliformes fecales y de las bacterias patógenas entéricas

en aguas contaminadas.

Las técnicas de laboratorio para la determinación de coliformes son

la de NMP ( Número más probable ) .y la de filtros de membrana.

Estreptococos fecales

Indican una contaminación peligrosa y demuestran que ha ocurrido re

cientemente, ya que en aguas no contaminadas nunca se encuentran.

Son características de la contaminación fecal y estan presentes ne las

heces humanas y de animales de sangre caliente.

Definición

El Ministerio Británico de la Salud ( 1956 ) los define como : "Cocos

gram +" que ocurren generalmente en pares o en cadenas cortas, -

crecen en presencia de sales biliares, se pueden multiplicar y desa

rrollar a 45°C, producen ácido pero no gas cuando fermentan el ma-

nitol y la lactosa, no fermentan la rafinosa ni reducen los nitratos a

nitritos, producen ácido en leche tornasolada precipitando la caseína

resistentes al calor, a condiciones alcalinas y a altas concentracio-

nes de sales" .

Ventajas y Desventajas de los Análisis de Estreptococos Fecales

Viven menos tiempo en el medio acuático que el grupo de los co-

liformes excepto cuando el agua tiene un contenido de alto de elec

trolitos como son las aguas de riego.

No se reproducen con tanta frecuencia como los coliformes, ya que

requieren mayor número de nutrimentos de los que requieren los

coliformes.

_ Desarrollan resistencia a los procesos de cloración del agua, mien

tras que los coliformes son más susceptibles a la desifectación

por cloración .

LOS INDICADORES BIOLOGICOS DE CONTAMINACION

Y SU POSIBLE USO EN MEXICO

Biól . Guillermo Díaz Zavaleta

LOS INDICADORES BIOLOGICOS DE CONTAMINACIONY SU POSIBLE USO EN MEXICO

I . INTRODUCCION

Los organismos vivos se encuentra en la naturaleza en estre -cha relación con el medio ambiente ; se desarrollan en diversos ni -chos ecológicos, estableciendo dependencias relacionadas, tales como: pirámides alimenticias, competición y sucesiones evolutivas . -Además, los' seres vivos pueden esquematizar la aceptación o el re -chazo sobre diversos hábitat, razón por la cual son indicadores de -diferentes condiciones de vida . En el globo terrestre existen diversoshábitat, desde los más complicados para el hombre, como son aque-llos lugares que carecen de oxígeno disuelto, hasta los medios "climax" . Sin embargo, en todos los medios ecológicos se ' encuentran -formas especiales de vida integradas por varias especies.

El hombre por selección solo comprende y requiere determinadotipo de vida para su sobrevivencia, sobre todo exige las especies -que le proporcionan alimento y recursos económicos . El grado de desconocimiento sobre su interrelación con las diversas formas de viday la falta de ubicación en un nicho ecológico ha provocado desequilibrio en los ecosistemas, lo cual los hace aún más difíciles de entender . La acción de ser el más fuerte depredador, aunado a la gran cantidad de desperdicios que desecha por no tener una eficiente utilidadde los recursos naturales, ha propiciado su preocupación por atenderlos efectos que él mismo genera, para no autodestruirse.

La alteración de la calidad del agua por el hombre puede ser -entendida en sus riesgos con el análisis biológico . Los organismosintegran todos los parámetros que pueden preocupar al hombre por dicha alteración . Hasta el momento, los análisis de calidad del aguasólo comprenden los parámetros tradicionales de pH, temperatura, -oxígeno disuelto, alcalinidad, etc, mismos que sirven para interpretar los usos y los riesgos que puedan tener las características del -agua . Sin embargo, estos intentos de interpretación no son comple -tos, ya que faltan de analizar muchos otros parámetros que intervie-nen en la calidad del agua y que reflejan condiciones de riesgos pa-ra la salud humana; por tal razón, el parámetro de mayor confianzaen la interpretación de la calidad del agua es el biológico .

El organismo nos puede reflejar las condiciones en las qüe seencuentra, este hecho es mas revelador cuando se relaciona calidaddel agua y vida . Ahora, los organismos vivos, utilizados e interpretados .como indicadores biológicos de contaminación pueden ser- de -gran utilidad en los estudios de calidad del agua . En general, se -puede diferenciar un agua limpia de un agua contaminada (i . e. por '-desechos doméstidos) usando los criterios . interpretativos del aspecto de calidad del agua y su biología, de 'acuerdo con la siguientedescripción:

Parámetro Agua LimpiaAgua Contaminada

( desecho doméstico )

ODDBODQOTurbiedad

Número de especiesNúmero de organismos .por especie

Estructura de adaptación .en los organis-mos

. PoblaciónCaracterCstica

AltoBajoBajoPocaElevado

Bajo con distribu -ción equilibrada

No

EphImenopteraPlecopteraZygoptera

BajoAltoAltoAltaBajo

Alto, sin distribuciónequilibrada (domina-ción )

Si

HirudineosOligochaetos

II

ANTECEDENTES

Los organismos vivos han sido empleados desde el año de - -1856 como parámetro biológico, y por lo tanto, como un indicador de -calidad del agua . A continuación, se explica brevemente la historia dela biología en. los aspectos de contaminación.

Hassall ( 1856 ) empleó el microscopio para examinar agua de -desecho en Londres, Inglaterra . Sedwick ( 1888) aplicó los métodosbiológicos en los problemas de súministro de agua potable . Kolkwitz yMarsson ( 1909) dan la primera definición biológica de las aguas -contaminadas , llamándola Sistema Saprobióico ( estado de minerali-zación de la materia orgánica ) . Richardson '( 1.928) empleó el término de especies indicadoras de contaminación por primera vez.

Purdy (1930) demostró el valor de ciertos organismos indicadores -de descarga domestica . Butcher ( 1940) :estudió las algas de los ríosde Inglaterra, estableciendo una relación de organismos-hábitat . -Bartsch y Churchill ( 1949) relacionaron las comunidades biológicascon el efecto de los contaminantes:

CONTARIINACIONORGANICA

nPOBLACION

WUWdU1W

DESECHO TOXICO

SALESINORGANICAS

DES COMPOSIC ION

NO AFECTADA DEGRADACION

RECOBRE NO AFECTADA

Fjerdingstad ( 1950) publicó una extensa lista de varias algasindicadoras de zonas contaminadas en los ríos, trabajo similar al deMarsson . Patrick ( 1953) dió una lista de condiciones que son de -peligro para la vida acuática tales como: deficiencia de OD, presencia de tóxicos, cambios extensos de temperatura, de pH y de depósitos o de sedimentos en los fondos.

Tarzwell ( 1953 - 1956) describió la distribución bi6tica en -una zona séptica: 40% organismos bentónicos, 20% dipteros, 20% -coleoptera, 10% gusanos, 5% hemiptera y 5% molusca, donde todosusan oxigeno atmosférico . Butcher ( 1956) mencion6 los estados decontaminación por materia orgánica que son detectados por : hongosde aguas negras, gusano Tubifex y larvas de Chironomus . Ingram -( 1957) discutió el valor de los indicadores biológicos de contamina

ción. en los moluscos como especies o .poblaciones . : Palmer ('1957 )d16 una lista de organismos ausentes o presentes endiferentes ca -Tidad.

es de. agua.

. Los organismos bentónicos .como respuesta a los desechos or .gánicos ban' .sido estudiados por Van Horn ( 1949 ) ; Delaporte (1952)Hirsch ( 1958 ) ; Hynes ( 1960 ) . Los organismos, bentónicos están directamente sujetos a las condiciones adversas existentes como resultado a la preferencia del hábitat y a su incapacidad de moverse a -

. grandes distancias . Las respuestas de los organismos a los cambiosque se producen en .el hábitat natural son por diferentes caminos ; al-ganas . especies no toleran los cambios de calidad del agua, otra .másse adaptan y' unas cuantas si los aceptan pero están en relación directa a las .concentraciones de las. sustancias presentes.

Organismos Indicadores de Contaminación,

Los sistemas saprobióicos están basados en la teoría de la recuperación de los ríos por contaminación orgánica . Así, existen di -ferentes criterios . para su caracterización, por lo . que se presentan a-continuación los criterios . que varios autores emplean en la clasifi -caci6n .de .los sistemas biológicos:

(1) . Sistemas Saprobibicos.

SISTEMAS

Kolkwitz y Marsson

Richardson

NOMBRE DE LA ZONA

Oligosaprobióica, oc Mesosa-probióica,6- Mesa soprobiótica Polisapróbióica

Agua clara, zona de recobre,zona contaminada, sopa sépti-ca.

Butcher .

Agua normal, contaminada, contaminada grave.

Tarzwwell

.Agua clara, zona de recobre -zona séptica.

(2),, La,:comisión Conservacionista del Estado de Wisconsin ( 1.927 ) ,da tres grupos como organismos indicadores de calidad del -agua.

.(a) Forras resistentes .(condiciones bajas de oxígeno) :

Tubifex (gusano) ; Ictalurus (pez-bagre) ; Psychoda alter-nata (estadfo de mariposa).

(b) Formas tolerantes (carencia de oxígeno) : Physa heteros -tropa (caracol) ; Potamogeton americanus (vegetal) ; Ase-ilus communis (tsópodo).

(c) Formas Sensibles (condiciones altas de oxígeno) : Hydro-diction reticulatum (alga verde) ; Anax Junius (ninfa de insecto) ; Capeloma decisum (caracol) ; Micropterus salmo-noides (pez).

(3). Patrick ( 1950 ) divide una corriente en:

(a) Saludable (limpio) .- Peces, insectos, crustáceos, algasverdes, diatomeas . Muchas especies pero bajo númerode individuos.

(b) Semi-saludable.- Peces, insectos, algas verde-azul. Pocas especies pero alto número de individuos,

(c) Contaminadas . - Oligochaetos, sanguijuela, caracol, -algas verde-azul.

(d) Muy contaminada . T Oligochaetos y sanguijuelas.

(4). Hynes ( 1963 .) da una relación de organismos indicadores deaguas negras : Sphaerotilus natans t Beggiatoa alba, Zoogloeadense, Zooqloea ramigera, Fusarium, Carchesium (ciliado).

(5) . Mackenthun ( 1969 ) proporciona una lista de organismos asociados con aguas contaminadas y. no contaminadas :

AGUA CIARA

AGUA CONTAMINADA

Alga:

Cladophora (verde)

Bacterias:Ulothri% (verde)

Hongo:Navicula (diatom)

Alga:Protozoa : Trachetomonas

Insectos: Plecoptera

Trichoptera

Ephemenoptera

Protozoa:Gusano Sag-

.Sphaerotilustae tomitusChloxella (verde)Chlamydomona

(verde)Oscillatoria

(verde-azul)Phormidium

(verde-azul)Colpydium

mentado: . . TubifexSanguijuela : . HelobdellaInsectos:

Culex pipensChironomus

Caracol :

Physa integra

(6) . Relación de organismos encontrados a ciertas concentracionesde determinados parámetros:

ORGANISMOS

OBSERVACIONES

Koble (1932):

Achnanthes minutissima Presentes a altas concentra -Gomphonema olivacuum clones de CaC:O3, formando

grandes poblaciones . .

.Jones (1939):

Batriochpernum-Lemanea mamellosa

Butcher (1955):

. Chiorococeum sp.Stigéoclonium tenue

Comunes para concentracionesde Pb de 0 ..4 a 0.5 mg/l.

Presente a altas concentracio-nes de Cu y. sensible a con -centraciones de Cu de 0 .8 mg/1,respectivamente.

Plagillaria virescens

Presentes en concentracionesSvnedra ulna' .

de Cu de 1 .5 mg/1.Achnanthes affinisNeidium bisulcatumNavic.ula varidolaCvmbella naviculiformesCvmbella ventricosaGomphonema parvulumNitzschia. palea

Blum (1957):

Stigeoclonium tenueTet=a spora s~.Closterium aceorsumNitMzschia nalea 'Nitzschia linearis .

Resistentes al cromo y otroscontaminantes .

Navicula atomusEuglena socciablilisEuglena cuspidate_Euglena viridisEuglena acusEuglena oxurisEuglena stellata

*USPHS:

Navicula seminulum

Presente en concentracionesvarj husteditii

de cianuro y zinc soluble de0 .28 a 0 .49 y de 1 . 3a4 .05mg/l, respectivamente,

Schró`der (1958):

Eunotia exigua

Presentes en concentraciones'Navicula subtilissima

de Fe203 de 5 .7 mg/l y de PbMougeotia

de 3 .6 a 4 .0 mg/l.Ulotrix teneraGallionella ferrugineaLepthotrix ochiacea

Eunotia exiquá

No tolera concentraciones maEunotia lunaris•

yores de H2S de 0 .2 mg/l.PinulariaSurirella linearis

Stigeoclonium tenue

Tolera concentraciondes de -Achnanthes affinis

H2S de 3 .9 mg/1,Cimbella ventricosaHantzchia amphioxysNitzsehia palea

"Los parses deben optar por grupos biorógicos representati -vos de su área como indicadores biológicos de contaminación".

Rfo Tokoro en Japón .- Emplea las diatoméas como indicado -res de contaminación doméstica.

* USPHS : Servicio de salud publica de los Estados Unidos .

2A+B-2CI =x100.

A+B-C

A

Número de especies no tolerantes a la contaminación.

B

Número de especies indiferentes a la contaminación.'

Número de espécies exclusivas de áreas . contaminadas.

En Bélgicá, la .división de indicadores de contaminación lafundamentan con la existencia de peces de acuerdo a su tolerancia .y a las. áreas contaminadas,

"La reacción de las comunidades a los' contaminantes las .po-demos resumir de la siguiente forma".

(a) . Destrucción de los tipos de organismos, empezando por losmás sensibles provocando una disminución de diversidad.

Deterioro dela Calidaddel Agúa

PlecopteraEphemenoptera .TrichopteraAmphipodoIsopodoOligochaetos

Mejoramientode la Calidaddel Agua

(b). Se incrementa el número de sobrevivientes.

(c). Se registran cambios en la estructura poblacional.

(d) .' Se pueden registrar cambios morfol$gicos y fisiológicos enlos organismos.

(e). Se presenta una Biomagnificación.

(f). Se desarrollan sus características de adaptación.

Erastalis tenax, toma el oxigeno disuelto de la superficie.

Tubifex y Chironomus, tienen hemoglobina para fijar OD -( org . rojos ).

En el análisis de indicadores de contaminación se reportan .eltipo y el número de organismos generalmente (taxonomía y estructu

ra poblacional) . Sin embargo, puede ser de utilidad el uso de fndices biológicos en la interpretación de la contaminación de los se-res vivos.

Indices Biológicos:

(1). Indice autotrófico. Se fundamenta en las concentraciones declorofila y biomasa . .

Peso Seco (biomasa) mg/m2Clorofila a mg/m2

IA > 100 = Contaminación orgánica

(2). Indibe Saprobióico (S)

5= r hh

r = Proporción de la zona saprobióica (% de la población),

h = Proporción de ocurrencia.

S = 1 .0 a 1 .5 - Oligosaprobióico1 .5 a 2 .5 - Beta mesosaprobióica2 .5 a 3 .5 - Gama mesosaprobióica3 .5 a 4 .0 - Poli saprobióico

Ejemplo : .

Cuenca del Rto Lerma, México.

PORCENTATEDEPOBLACION SAPROBIOICA

CuerpoOiigosaprobióico

: .(AguaLimpia )

'Mesosaprobi8ico: Polisaprobióico( AguaContaminada):

Rio Lerma(desemboqueen Chapala)

47 .3 52,6 0

Lago . deChapala 56.5 .

38.5 4 . 9

Río Santiago(salida delLago de Chap$laj

54 .0 41 .9 4 .0

IndiceBiótico (IB):

IB = 2 (n clase I) + (n clase II)

n =' Número de .especies de invertebrados macroscópicos.

Clase:¡ = Organismos tolerantes a poca contaminación(agua clara) ..

Clase II = .Organismos tolerantes a la contaminación,pero no a condiciones anaeróbicas.

.(4) .

Indice de Diversidad;

Shannon :

ni

niH( — ). logs (—)

N

N

ni = Valor de importancia para cada especie

N = Total, de. los valores de . importancia

Los promedios de los Indices de diversidad (H) registradospara México, son:

H (bit/célula)

Estero del Rfo Balsas, Mich, 3 .2Estero del Río Coatzacoalcos, Ver, 2 .5Lago de Chapala, ?al . 3 .4Laguna de Alvarado, Ver. 2 .0

III . USOSEN MEXICO DE LOSINDICADORESBIOLOGICOS DECONTAMINACION

En los trabajos que se desarrollan en los aspectos de conta -minaci6n, se tiene contemplado el incorporar los organismos vivoscomo un parámetro que permita interpretar la calidad del agua y susefectos . Primeramente, se está realizando el Inventario de Organismos como Indicadores Biológicos de la Contaminación. Para talesfines, se ha proyectado desarrollar las siguientes actividades:

(a). Revisión de los estudios realizados por la Dirección Generalde Usos del Agua y Prevención de la Contaminación en lore -ferente a los aspectos biológicos, ejemplo:

ACAPULCO, GRO.

Area Contaminada(Playa Olvidada)

% de Población T

Area no Contaminada(Puerto Marquez)

% de Población

T

Rhizosolenia 10 90Chaetoceros ¿Peridinium 3 u i uCeratium s u i uCoscinodi scus 3 u i u

—TY hop

s s U l uU

Bacteria strum -

U LOU

Nota : Valores promedio de 6 muestreos efectuados enlos meses de octubre y noviembre de 1974.

(b). Determinación del inventario bi6tico en áreas contaminadas yno contaminadas, seleccionándose estas mediante el análisisde calidad del agua . El área de estudio son los canales .de -Xochimilco y de Cuemanco del D.F.

(c), Investigación de los grupos , indicadores de contaminación enrelación ' a ' las descargas industriales, El área de estudiopara ésta actividad es la Cuenca del Río Amacuzac, Mor.

(d) Caracterización biológica en áreas que' aún no han sido contaminadas, pero lo serán en breve tiempo. El área de estudió.'es el estero del Río balsas, Mich. y la Laguna de Zirahuen,Mich.

(e). -.Investigación de .los organismos con capacidad acumulativa'de contaminantes, metales pesados, plaguicidas y sustancías . radioactivas,

La metodología para establecer el Inventario . Nacional de In -dicadores Biológicos de Contaminación es .la siguiente:

Establecer las áreas contaminadas y definir el tipo de conta-minación en aguas.

(22.) Establecer un análisis y enlistado de comunidades biológicasen las áreas establecidas como contaminadas y no contaminadas.

Realizar bioensayos con los organismos que estamos estable.tiendo y relacionarlos al factor contaminante,

(44) Establecer un monitoreo para localizar el organismo que estamos suponiendo nos representa una condición de relación conel-factor contaminante . Asimismo, analizar la calidad delagua para interpretar si la condición del factor contaminante. se encuentra.

(SR) Establecer la hipótesis de relación de organismo-factor con -taminante, para que en aplicaciones reales de condiciones seacepte o rechace la hipótesis.

(6 ¢) Establecer la teoría de indicadores biológicos de contaminación al aceptarse la relación. El trabajo podría admitirse -hasta el 2a punto con el propósito de establecer un Atlas deOrganismos de Aguas Contaminadas y no Contaminadas y suscaracterísticas' especificas . Las limitaciones del éxito deestos trabajos están relacionadas con la buena clasificacióny con el Inventario Nacional de Organismos Acuáticos, aspectoque afín no se cubre satisfactoriamente a nivel nacional .

Iv DISCUSION

La integración de los organismos vivos en el análisis de ca -lidad del agua y sus efectos constituirán un avance de trabajo quepermitirá al hombre establecer el mejor manejo de la naturaleza, yaque podrá ver en los organismos el daño que les ocasiona y con elloestará amenazado seriamente su existencia.

BIBLIOGRAFIA ,

1 : - Consultores en Ingeniería Fluviomarítima, S .A . "Estudio Eco16gico de la Laguna de Alvarado", 3a, Etapa . Secretaría deRecursos Hidráulicos, Subsecretaría de Planeación.DGUAPC (CIECCA) . Contrato No, Sp-74-C-20, 415 pp y anexos,1975.

2 .- Instituto de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de -México. "Estudio Limnol6gico del Lago de Chapala",Resumen del Estudio . Secretaría de Recursos Hidráulicos,Subsecretaría de Planeación . DGUAPC (CIECCA) ContratoNo . SP-74-C-22, 172 pp y anexos, 1974.

3 :- Mackenthun, K .M . Toward a cleaner aquatic environment.Environment Protection Agency Office of Air and WaterPrograms . Washington, D. C., 271 pp., 1973.

4';'- Marcus I . William and K.M . Mackenthun. Biological fieldinvestigative data for water pollution Surveys . Department ofthe Interior. Federal Water Pollution Control Administration.Washington, D.C .., 139 pp, 1966.

5%

ODUM, E .P. Fundamentals of Ecology . W.B. Saunders Co.Philadelphia, Pa ., 546 pp, 1959.

6 :- Olvera SM. J.C . y Díaz Z.G. "Estudio Ecológico del Esterodel Rfo Balsas . Secretaría de Recursos Hidráulicos, Subse -cretarla de Planeación DGUAPC (CIECCA) . Datos inéditos,1977.

Secretaria de Recursos Hidráulicos . "Estudio de la Calidaddel Agua de la Bahía de Acapulco, Gro ." Subsecretaria dePlaneación. DGUAPC (CIECCA) . Mimeog 56 pp, 1973 .

SANEAMIENTO DE CORRIENTES

ING . ROBERTO J . CONTRERAS MARTINEZ

C .I .E.C.C.A .

CON TENIDO

INTRODUCCION

1. FUENTES DE CONTAMINANTES A LAS CORRIENTES

2. TIPOS DE CONTAMINANTES

3. ASPECTOS BIOLOGICOS

4. CONSIDERACIONES HIDROLOGICAS PARA EL SANEAMIENTODE CORRIENTES

INTRqDUCCION.

Años atras, y afín en el presente, muchos científicos e ingenieros -

trataron el problema del saneamiento de corrientes como una simple dis -

ciplina que podría ser solucionada efectuando algunas determinaciones bio-

lógicas, análisis físico químicos en serie o bien con mediciones del oxí-

geno disuelto en la corriente, sin considerar que para lograr mantener -

una corriente en buen estado es indispensable efectuar programas de tra-

bajo interdisciplinario en donde intervengan científicos de diferentes espe

cialidades.

En la actualidad se han tomado medidas más completas y se han redo-

blado esfuerzos para solucionar el problema de la contaminación en las co-

rrientes y mantener estos cuerpos de agua en condiciones favorables .

1 .

FUENTES DE CONTAMINACION A LAS CORRIENTES

Los contaminantes del agua se originan en diferentes fuentes ; sin em-

bargo, las actividades propias del hombre para asegurar su subsistencia

en la tierra, constituyen la fuente principal.

Podemos señalar. como principales fuentes de contaminación del agua,

en México, a la industria del petróleo y sus derivados, aguas negras, aguas

de desecho de las industrias cervecera, azucarera, de cemento, alimenti-

cia, minera, de celulosa, fibras artificiales, productos farmacéuticos y por

último a las que se desprenden de las actividades agrícolas y ganaderas.

En general, podemos clasificar las fuentes de contaminación en tres

grandes grupos, tal como se presenta en la tabla siguiente:

1) Actividades del hombre : a) Domésticasb) Industrialesc) Municipalesd) Agrícolase) Ganaderasf) Navegación

2) Naturales :

a) Erosiónb) Desequilibrios ecológicosc) Descomposición de materia vegetal

3) Accidentes :

a) Industrialb) Marítima

Directa o indirectamente, las actividades del hombre producen algu-

na forma de contaminación . Los desechos residuales del aprovechamiento

de los recursos naturales requieren ser desalojados de una manera rápida

y eficiente; hasta la fecha, esto se ha practicado utilizando agua como vehí-

culo de conducción.

En el hogar se origina considerable cantidad de desechos . Estos son

ocasionados por las actividades que requieren empleo del agua ; por ejemplo,

el uso de los sanitarios o la limpieza en general.

Por lo que respecta a las aguas negras, podemos señalar que además

del trastorno que ocasionan estos desechos en las zonas del altiplano de

México, en las ciudades costeras se agrava el problema, debido a la anti-

gua práctica de arrojar los desechos al mar sin el más mínimo análisis del

sitio de descarga, confiando en la enorme capacidad de disolución, disper-

sión y difusión de los desechos que presenta el mar.

Las actividades industriales producen una gran cantidad de desechos lí-

quidos y sólidos . Estos desechos, que componen substancias orgánicas e -

inorgánicas, disueltas y en suspensión, son desalojadas en la mayoría de

los casos en forma líquida y constituyen una de las principales fuentes de

contaminación en el mundo entero.

La contaminación municipal es . el resultado de la combinación de aguas

residuales domésticas y desechos industriales.

Por lo que concierne a las actividades agrícolas y ganadera, los drena-

jes de aguas de retorno de los campos agrícolas pueden llegar a constituir

la principal fuente de substancias objetable, tales como fertilizantes y pla-

guicidas .

Generalmente la navegación no produce contaminación apreciable ; sin

embargo, las operaciones de transporte del petróleo crudo y sus derivados

dan origen a que se contaminen las zonas portuarias y costeras, durante la

carga y descaxga del material y limpieza de los buque tanques.

Las fuentes naturales de contaminación comprenden los tres principa-

les tipos anotados anteriormente, de los cuales la erosión natural represen-

ta la mayor parte . El hombre ocasiona gran parte de la erosión -con sus ac-

tividades agrícolas . Lógicamente, esta erosión no es natural, podría redu-

cirse mediante prácticas de cultivo adecuadas.

Los desequilibrios ecológicos, como por ejemplo el ocasionado por la

marea roja, son fenómenos naturales que se presentan con cierta periodi-

cidad por la acumulación o agotamiento de algunas substancias o elementos

que controlan el desarrollo de un organismo particular, de tal forma que se

provoca el crecimiento explosivo de dicho organismo y con ello problemas

de contaminación, bien por la presencia de gran número de estos organis -

mos que desplazan a otros habitantes normales del ecosistema, o simple -

mente porque llegan a agotar los recursos naturales de la región.

La descomposición de la materia vegetal como hojas, ramas de árbol

y raíces produce contaminación durante cierta época del año . Principalmen-

te llega a producirse cierta coloración del agua por el desprendimiento de

taninos y otras substancias orgânicos . Surge el humus como consecuencia

de dicha descomposición, el cual contiene compuestos orgánicos del fierro

que contribuyen a la coloración.

Los accidentes constituyen uno de los riesgos de diversas actividades

industriales, Muchos de los accidentes podrían evitarse procurando que

los trabajadores tuvieran mayor cuidado al desempeñar sus labores, ya que

dentro de las fábricas y plantas industriales ocurren derrames de las subs -

tancias que ahí se manejas . Se ha presentado el caso de que, en una fábri-

ca, por ejemplo, fue abierta por error una válvula de descarga de materia

prima o producto elaborado; esto es ampliamente contaminante para las -

aguas receptoras . Por último, señalaremos los accidentes que sufren los

buque tanques, etc.

TIPOS DE CONTAMINANTES

Después de la descarga de los desechos líquidos a las corrientes, pro-

venientes de alguna fuente de contaminación, estos pierden en gran medida

su identidad y se mezclan en forma heterogénea . Sin embargo, los ríos en

sus procesos de autopurificación reclasifican los productos de desecho en

cuanto a su tipo, principalmente en cinco amplias clasificaciones:

a. Orgánico

b. Microbiano

C . Radioactivo

d. Inorgánico

e. Térmico

2 .1 Desechos - Orgánicos

Los desechos orgánicos constituyen el mayor problema de contamina -

ción en las corrientes, muchas de las fuentes urbanas e industriales des-

cargan materia orgánica inestable sujeta a descomposición . En la econo -

mía de la naturaleza, la materia orgánica es oxidada rápidamente por las

cadenas de la vida biológica a formas minerales más estables para ser usa-

da otra vez por otros microorganismos .vivientes ; la misma corriente pro-

vee el oxigeno (OD) para esta conversión . La medida directa de la carga

orgánica. 'es por lo tanto una función de la cantidad de oxígeno requerido en

la conversión bioquímica y es llamada Demanda Bioquímica de Oxígeno -

(DBO).

2.2 Desechos Microbianos

Los desechos microbianos de primera importancia en el saneamiento

de corrientes son bacterias, virus y otras formas patógenas al hombre.

La principal fuente es el agua residual doméstica, algunas industrias de-

pendiendo de la fuente y clase de materia prima procesada y los residuos

ganaderos.

2 .3 Desechos Radioactivos

Los desechos radioactivos generalmente se controlan rigurosamente en

la fuente; sin embargo, el uso en aumento de los trazadores radioactivos en

la industria y la investigación y el peligro de derrames accidentales aumen -

ta el potencial para la contaminación de las corrientes . Debido a su gran

peligro para el hombre, Ios desechos radioactivos tienen una categoría es-

pedal y conforme la industria crece eu control y manejo se convertirá y

adquirirá mayor importancia para las instituciones de control de la conta-0

minación.

2 .4 Desechos Inorgánicos

Los desechos inorgánicos surgen de todas las fuentes como materia

disuelta, coloidal y suspendida . A diferencia de otros tipos, estos desechos

son relativamente estables y no se descomponen, decaen o disipan ; sin embar

go, algunas fracciones se depositan o son utilizadas, pero normalmente son

acumulables a través del río.

2.5 Desechos Térmicos

Los desechos téln icos están casi enteramente asociados con la fuente

de contaminación industrial, principalmente en las plantas generadoras de

energía y en aquellas cuyos procesos requieren de cantidades considerables

de agua de enfriamiento.

ASPECTOS BIOLOGICOS

Las consecuencias biológicas de la contaminación de las corrientes fre-

cuenternente persisten mucho después de que ha desaparecido la evidencia -

de contaminantes físicos o químicos ; por esta sola razón, las evaluaciones

de calidad de agua de las corrientes deben incluir un análisis biológico de-

tallado, con objeto de conocer los parámetros biológicos básicos y deter-

minar los fenómenos involucrados.

Los investigadores de control de la contaminación del agua han estu-

diado, por más de dos décadas, que el crecimiento bacteriano procede en

fases continuas; un sistema común describe este crecimiento como el que

ocurre en siete fases separadas y significantes (Ver Fig . No. 1) . Estas

son :

Reproducción bacteriana ( fase 1 )

▪ Crecimiento acelerado ( fase 2) .

Crecimiento logarítmico ( fase 3 )

▪ Crecimiento decreciente ( fase 4 )

▪ Crecimiento negativo ( fase 5 )

▪ Mortandad acelerada ( fase 6 )

▪ Mortandad logarítmica. ( fase 7 )

a

Número deOrganismos

a= Tasa máxima decrecimiento

9 5- 7

FIG . No. 1 FASES DE CRECIMIENTO BACTERIANO

La curva de crecimiento es muy útil, además analizando microbiológi

camente la corriente se puede obtener un buen índice de contaminación . Sin

embargo, esta curva es más "ideal" que "real".

Butterfield (1929 - 1931) estudió la interrelación de la flora en un pro-

ceso de depuración biológica, donde determinó que la principal acción de

las formas zooplanctónicas es la de mantener el número de bacterias por

debajo de su número de saturación, o sea mantengan en la fase de creci-

miento logarítmico$ .,

Se debe considerar que los procesos bacteriológicos son siempre igua-

les en aguas ligeramente contaminadas o altamente contaminadas, sin em-

bargo, las especies y tipos de bacterias que esten trabajando en un agua y

otra van a ser diferentes . En aguas ligeramente contaminadas las bacterias

son del tipo disperso, en aguas altamente contaminadas las bacterias tien -

den a crecer en aglomeraciones o colonias.

F . J . Brinley (1942), determinó tres zonas dentro de una corriente 1la-

mândolas:

la . Zona o naza de descomposición bacteriana . -Esta zona empieza in

mediatamente después de la descarga, con OD de 0-3 mg/l, DBO, No . de

coliformes alto, ausencia de protozoarios y número de formas planctónicas

bajo .

2a . Zona o zona de descomposición bacteriana intermedia . -Aquí se

tiene un nivel de OD entre 3-5 mg/1, la cantidad de plancton es mayor, pe-

ro todavía contiene formas planctcmicas típicas de zonas contaminadas,

hay un aumento de algas verdes y azul verdes y la cantidad de peces es

mayor con más variedades.

3a . Zona o zona de recuperación . -El agua se vuelve transparente

hay aumento significativo de 01) y una extensa variedad de peces.

Patrick (1950), trató de hacer una división taxonómica que fuera repre -

sentativa del grado de contaminación en un punto de una corriente, basándo-

se en el siguiente principio "En una corriente sana hay un equilibrio entre

la vida animal y vegetal" o Ciclo biodinámico ; al introducirse la contamina-

ción va a alterar ese ciclo, por lo que formó 7 grupos taxonómicos para de -

térrninar el grado de contaminación de una corriente ; los grupos son:

1°Algas azul verdes, algunas algas verdes y algunas rotíferas.

2° Anélidos oligoquetos, sanguijuelas, caracoles

3 ° Protozoarios

4° Diatomeas, algas rojas, la mayoría de las algas verdes.

5° Todas las rotíferas que no se encuentran en almejas, gusanos y

algunos caracoles.

6° Todos los insectos y crustaceos

7° Todos los peces

Este criterio sirve para complementar el análisis físico-químico y con -

tar con datos suficientes para hacer la evaluación.

Utilizando las agrupaciones anteriores, se llegó a las siguientes con-

clusiones:

1. Corriente Sana . -Donde hay un balance de organismos, algas de va-

rios tipos, insectos, peces de gran variedad, o sea los grupos 4, 5, 6 y 7

en predominio.

2. Corriente Medio Sana . -El balance existente se rompe, se tiene que

algunas especies aumentan en el número de individuos (como respuesta), los .

grupos 6 y 7 disminuyen drásticamente y aumentan los grupos 1 y 2.

3. Corriente Contaminada . -Donde el equilibrio está totalmente roto,

las condiciones son favorables a los organismos de Ios grupos 1 y 2, los

organismos de los grupos 6 y 7 pueden estar ausentes o presentarse en pe-

queños grupos.

4. Corriente Altamente Contaminada . -El agua de la corriente es tóxi-

ca para las plantas y vida animal, normalmente los grupos 6 y 7 están -

ausentes y el grupo 4 muy bajo, los grupos 1 y 2 predominan.

5. Corriente no Típica . -No se puede comparar . -Prevalecen condicio-

nes que no permiten su comparación biológica.

Patrick concluye que el efecto general de la contaminación causa una

reducción en el número de especies ; esta reducción frecuentemente se de-

be más bien a ciertos agentes tóxicos que al abatimiento del OD.

Mackenthum (1969), elaboró una serie de gráficas para describir la

respuesta de los organismos en una corriente que recibe una descarga,

lo que se puede considerar como diferentes tipos de contaminación .

No. deOrganismos

No de1 Individuos

t—4

a

DESCARGA

INORGANICOS (EJ . ARCILLA)CWTAMINACIC'1 POR MATERIALES INORGANICOS

Los efectos son muy drásticos debido principalmente a. factores físicos.

Por ejemplo la arcilla taponea las branquias de los peces.

Palmer (1962) investigó que hay algas típicas para aguas contaminadas

y para aguas sanas.

Algas de

Azul verdes

Algas de

Azul verdesaguas

Verdes

aguas

Diatomeaslimpias:

Diatomeas

contaminadas : verdesFlagelados

Flagelados

La diferencia radica en las especies.

Mackenthum compara algunos organismos asociados a aguas limpias

con aguas contaminadas.

Aguas Limpias Aguas Contaminadas

Algas Bacterias SanguijuelasProtozoarios Hongos InsectosInsectos Algas CaracolesAlmejas Protozoarios AlmejasPeces Gusanos Peces

La principal diferencia es a nivel de especies.

. CCNTAMINACION POR MATERIALESNo. de

No. de

ORGANICOS.Organismos Especies

DESCARGA

FLUJO DEL RIO .

Hay un número alto de especies y bajo de organismos . Al entrar la

descarga contaminante disminuye dráticamente el número de individuos

para- empezar a aumentar rápidamente, mientras él número de especies

disminuye tratando de recuperarse.

No. deespecies

No . deOrganismos

No . de

No. .- de especies-organismos

No. de individuos

DESCARGA

TOXICOSCONTAMINACION POR MATERIALES TOXICOS

En la descarga de contaminantes tóxicos hay una desaparición total

o casi total y poco a poco hay regeneración de vida . A medida que se sedi-

mentan los materiales empieza la descomposición química o degradación:

Kolkwitz y Marsson (1908, 1909), desarrollaron su clasificación de co-

rriente, lo que ellos llamaron Sistema de Saprobicidad y llegaron a la con -

clusión de que cuando se introducía una carga de contaminantes a un río,

la misma autopurificación natural iba a provocar que se formara una se-

rie de zonas de mayor a menor contaminación, estas zonas son:

Zona 1 o Polisaprobioica . -Se tiene una alta concentración de materia

orgánica, . OD prácticamente nulo, formación de sulfuros, bacterias en

abundancia, algunas especies de animales degradando la materia orgáni-

ca. Esta se asemeja a la clasificación dada por Hewkelekian que correspon

de a la fra. zona llamada Zona de Degradación, porque es la zona donde la

materia orgánica compleja es degradada a substancias más simples.

Zona 2 o Mesosaprobióica . -Se tienen compuestos orgánicos más sim-

ples, aumento en la cantidad de OD, mayor cantidad de bacterias, hongos

mayor número de especies animales ; esta zona la dividen en 2 partes, una

superior y otra inferior que presenta un estado más avanzado de minerali-

zación, aquí hay crecimiento de algas, animales y plantas ; esta zona se -

asemeja a la que Hewkelekian llamó zona de descomposición ; en el día se

tendrá producción de oxígeno por las algas, en la noche puede disminuir el

OD a niveles peligrosos, esto es pox la oxidación de la materia orgánica.

Zona 3 o Zona Oligosaprobióica . -Que se puede llamar zona de recu -

peración. En esta zona, la mineralización es completa y el OD vuelve a

su nivel normal; es una zona donde se tiene gran variedad de especies ani-

males y vegetales .

' Liebtnann (1951) . Después de aplicar las .investigaciones anteriores,

clasificó varias especies de organismos ',de una y otra zona, lo que no con -

venció a otros biólogos investigadores . Llegó a la conclusión de que es más

importante el cambió del número de organismos de las especies dominantes

que simplemente cambios en determinadas especies.

Hynes (1960), _señala . que la reacción de ciertos organismos a los dife-

rentes aspectos de la contaminación orgánica varían grandemente ; ateos

reaccionan a la falta de OOD, otros a sulfuroa y substancias, otros a sulfu-

ros y substancias amoniacales . Otros a substancias tóxicas y por consiguien

te concluye que es poco exacto hacer una clasificación de zonas biológicas en

cuanto a la calidad del agua, considerando también que el sistema de Kolk-

witz y Marsson es aplicable solamente cuando se tienen condiciones de con-

taminación severa y se trata de un río de flujo lento y uniforme.

. .En resumen Hynes considera:

1° Los análisis biológicos son más rápidos que los análisis químicos,

esto es porque normalmente basta con analizar una muestra de una serie de

muestras para poder evaluar los efectos de la contaminación que se ha pro-

ducido a tráves de un determinado período de tiempo, mientras que los aná-

lisis químicos únicamente nos dicen la calidad del agua al tomar la muestra.

2° Los análisis biológicos nos revelan los aspectos de contaminación

previa o intermitente mientras que en los análisis químicos se tendrá que

tomar cierto número de muestras en períodos determinados de tiempo y pro

Q

mediar los resultados.

Los aná?.isis biológicos no dicen qué contaminante causa el problema

ni qué concentración es la que perjudica.

Sladecek (1965), trató de continuar, ordenar y modernizar el trabajo

sobre Saprobiocidad (donde existían discrepancias y variaciones en el tra-

bajo original). Hizo una clasificación de saprobiocidad.APaottOO

Nos A p nBrGv

= equivalenteisosaprobioica = Aguas Negras A .Nmeta = Aguas negras sépticas SEPHiper = Aguas residuales industrialesultra - Aguas residuales más concentradas ARICAntisaprobioica - desechos tóxicosradio = Desechos radioactivoscripto Desechos no tóxicos

Finalmente fija un grado de saprobiocidad a cada tipo de agua, al que

le da el nombre de subíndice de saprobiocidad.

4. CONSIDERACIONES HIDROLOGICAS PARA. EL SANEAMIENTO DE

CORRIENTES

Es recomendable que al iniciar un estudio para el saneamiento de co-

rrientes se fijen los objetivos básicos o reales del estudio . Esto es primor-

dial para poder definir estrategia a seguir en la solución del problema . Pos-

teriormente, es necesario continuar con tres operaciones fundamentales, -

que son:

a. Recolección de datos, recabar información-acerca de la corriente

como escurrimientos, datos hidrológicos, geológicos, etc.

b. Análisis de datos . Con estos se determina si hay uno o más proble-

mas de contaminación, tipo de contaminación y características del

río en cuanto a su autodepuración.

Proyección a otras situaciones . De las situaciones la que más intere -

sa normalmente es la de estiaje por ser la época más critica.

Además de cubrir estas operaciones es necesario definir el uso o usos

que se le van a dar al agua de las corrientes para poder determinar el tipo

de análisis que se va a hacer, It periodicidad del muestreo y el tipo de mues -

tra a tomar . Entre los principales usos que puede tener el agua, se tienen :

-

Abastecimiento público

▪ Industrial

▪ Agrícola

- Recreativo

- Acuacultura

Navegación

Otros

4 .1 Recolacción de Datos

La recolacción de datos se va a dividir en:

a. Factores hidrológicos

b. Fuentes de contaminación

c. Muestreo.

Factores Hidrológicos:

Comienzan con los registros de escurrimientos a la corriente (por

lo menos datos de 10 años) para poder determinar las características del

hidrograma . Otros factores de importancia son el ancho y largo del canal

batimetría, flujo, factores que determinen la desoxigenación, tasa de mor-

tandad de bacterias, descomposición bentónica, aereaclón y otras.

Estas características físicas van a requerir la seccionalización del

río por tramos, normalmente estos tramos en sitios no críticos y con una

longitud aproximada de 1 Km ; en lugares críticos se tendrán que efectuar

subdivisones de más o menos 1/2 Km de longitud .

El sentido de la palabra "critico" se refiere a algún cambio brusco en

las características del río, a los usos del agua o a la calidad de la misma

y a las . condiciones donde se efectúe la descarga . .

4 .2

Las fuentes de contaminación se tienen que determinar median-

te un reconocimiento a la zona problema . Además es necesario determinar

el tipo de fuente, si son urbanas, municipales, industriales o agrícolas . -

Otra contribución importante es la de los tanques sépticos y campes de -

absorción que son fuentes de contaminación no puntuales.

Al efectuar la visita de campo es importante efectuar análisis "in situ"

si es posible determinar la DIO (Demanda inmediata de oxígeno), tempe-

ratura, . pH, OD y otros de tal forma que se puedan conocer , hasta cierto

punto, las condiciones que prevalecen en la corriente.

4.3

Muestreo. -Normalmente las muestras se van a analizar pa-

ra determinar su contenido de DBO (5,20 días), OD, pH, temperatura y co-

liformes, que son análisis rutinarios . Para descargas industriales se anali -

zan : sustancias tóxicas, orgánicas conservativas, nutrientes, substancias

tensoactivas y grasas• y aceites.

3

El sitio, número e intensidad del muestreo van a estar sujetos a los

objetivos del estudio, tomando en consideración que una corriente es un

sistema dinámico y va a estar sujeto a variaciones.

El muestreo en cada estación no va a consistir únicamente de una

muestra a menos que sea tan pequeña la . corriente que no amerite aumen -

tar el muestreo.

En relación a la periodicidad del - muestreo paxa obtener datos repre-

sentativos de una descarga industrial es preciso conocer el programa de

operación de la industria, horas efectivas de trabajo, turnos, días traba-

jados, tipo de materia prima que utilizan, producto terminado y proceso.

Una vez determinados estos factores se procede a dar soluciones pa-

ra el sanamiento de los causes mediante colectores marginales, plantas

de tratamiento, distritos de control y otros . .

SISTEMAS DE TRATAMIENTO FISICO•

Ing .Quírn Joaquín Cardoso Frías

SISTEMAS DE TRATAMIENTO FISICO

La purificación del agua puede ser muy compleja o relativamente

simple, dependiendo de las propiedades del agua cruda y el grado de

pureza requerido . Se emplean muchos métodos y combinaciones de ellos

pero todos abarcan tres procesos básicos : tratamiento físico, químico y

fisicoquímico.

Existe un cuarto proceso básico, el tratamiento biológico, este pro

ceso aprovecha la acción de algunos microorganismos para inducir di-

versas reacciones químicas y físicoquímicas.

El tratamiento físico abarca los procesos mediante los cuales las

impurezas se separan del agua sin producirse cambios en la composi-

ción de las sustancias . Los métodos más comunes son cribado, sedi-

mentación, desarenación, filtración y la separación de fases líquidas

múltiples.

CRIBAS

Generalidades

Con objeto de proteger de taponamientos o daños a las bombas y

otros equipos debido a los sólidos mayores que se encuentran en las

aguas residuales, se debe de instalar antes de las estaciones de -

bombeo alguna clase de dispositivo de cribado que detenga estos sóli-

dos .

Tipos de Dispositivos para Cribado.

Existen varios tipos de dispositivos para cribado que pueden apli

canse a diseños de plantas municipales . Los. tipos principales se men-

cionan en el cuadro 1.

Las rejas para basura son una serie de barras o soleras de me-

tal paralelas, colocadas verticalmente o con un determinado ángulo de

inclinación, que tiene por objeto detener los objetos grandes como son

los troncos, botellas y envases de plástico que van en las aguas resi-

duales . Estas rejas tienen generalmente una separación entre barras

mayor a los 5 centímetros . Cuando el agua residual, por su naturale-

za esté excenta de sólidos mayores orgánicos e inorgánicos, se puede

prescindir de este tipo de dispositivos.

Las rejillas son muy similares, en principio, a las rejas para -

basura y se utilizan comúnmente en las plantas de tratamiento munici -

pales . Los claros entre barras son más pequeños que los usados en

las rejas para basuraiy normalmente varían entre 2 .5 y 5 cros . para

unidades de limpieza manual y de 1 .5 a 5 cros . en las cribas de limpie

za mecánica . El propósito de las rejillas es el remover pequeños ob-

jetos extraños como ramas , bolsas de plástico y harapos.

Los desmenuzadores cortan o trituran los sólidos grandes que lle-

van las aguas residuales para que puedan bombearse y tratarse en los

procesos subsecuentes . Las rejas para basura preceden usualmente a

CUADRO No . 1

TIPOS DE DISPOSITIVOS DE CRIBADO

T i p o de Dispositivo de Cribado

Tamaño Común de Abertura

P r o p ó s i t o s

(cm.)Rejas para basura

5-10 Protege bombas y equipo de los ob-jetos grandes vg: troncos

Rejillas 1.5-5 Parecido a las rejas para basura conaberturas más pequeñas para remo-ver ramas, sólidos mayores y otrosresiduos.

Desmenuzadores 0.75-2 Reduce el tamaño de sólidos mayoresmediante trituración o corte sin removerlos de las aguas residuales .

los desmenuzadores, los cuales se utilizan en lugar de la rejilla cuando

la remoción o disposición de material cribado es dificil . Los distintos

tipos de estos dispositivos son patentados, y trabajan con motores eléc

tricos, Normalmente se requieren dos unidades o una unidad con una de

rivación hacia una rejilla de limpieza manual, para cuando haya necesi

dad de reparación o de servicio de mantenimiento . La figura 1 muestra

un desmenuzador típico cuyas características y especificaciones las pro

porcionan los fabricantes y distribuidores . Para mayor información se

debe consultar el Catálogo de Fabricantes Nacionales de Equipo, Instru

mentos y Reactivos utilizados para evitar la Contaminación del agua, -

editado por la Secretaría de Recursos Hidráulicos.

Diseño de Dispositivos para Cribado

Debido a que las rejillas son los dispositivos de cribado más -

usuales y de mayor servicio, a continuación se describen sus caracte -

rísticas de diseño, La figura No . 2 ilustra unas rejillas típicas.

Las rejillas pueden estar precedidas por una reja para basura

de limpieza manual con aberturas de 5 a 10 cm . , cuando existe una

gran posibilidad de que objetos grandes puedan entrar al sistema de -

drenaje . El tamaño de las aberturas entre barras es uno de los elemen

tos principales en el diseño completo de una rejilla, pues este factor -

determinará no solamente el tamaño de los objetos y cantidad de mate

rial que removerá la rejilla del agua residual, sino que también deter

minará la frecuencia de limpieza requerida para el caso de rejillas de

limpieza manual.

Si las aberturas son demasiado pequeñas, se retendrá una gran

cantidad de material, dando como resultado una gran pérdida de carga

y un problema considerable en relación a su manejo y disposición . En

la mayoría de los casos se pueden remover adecuadamente las partíqu-

las y objetos pequeños mediante otros procesos en la planta de trata-

miento . Por lo tanto, la abertura de las barras deberá ser tan grande

como sea posible, pero que a la vez proteja el equipo que se encuentra

posteriormente, como serian las bombas, los mecanismos de recolec -

ción de arenas y los mecanismos de clarificación.

La fig . 3 presenta un diagrama simplificado de unas rejillas

de limpieza manual, ilustrando los parámetros de diseño más importan

tes . El tamaño del canal donde está la rejilla depende del flujo del dre -

naje y de la velocidad requerida . La velocidad (V) a través de las reji -

llas deberá mantenerse en ciertos límites para prevenir caídas de pre-

sión excesivas a la posibilidad de forzar el paso de la materia cribada

a través de las barras . Los valores generalmente aceptados son 60

cm/seg . en flujo normal y 90 cm/seg . en flujo máximo. Por otra parte

esta velócidad está en función del caudal y del área efectiva de paso en

la rejilla, determinada por las proyecciones verticales de las abertu-

ras entre barras, medidas desde el fondo del canal hasta la superficie

del liquido.

El área efectiva se calcula con la siguiente fórmula:

A =V

donde

V es la velocidad del flujo (m/seg)

F es el flujo de diseño en m3/seg)

A es el área proyectada de las aberturas (m2)

La diferencia de elevación (H) entre el fondo del canal de la re -

jillaa y el fondo del canal de la entrada deberá ser de 8 a 15 cm aproxi -

madamente, para contrarrestar la caída de presión a través de la reji -

lla. Con el área efectiva necesaria basada en el flujo y la velocidad,

el canal se puede dimensionar para acomodar la rejilla, seleccionando

la anchura y pro fundidad apropiadas . El canal de entrada deberá ser -

recto para proporcionar una distribución uniforme del flujo a la rejilla,

y deberá mantener una velocidad aproximada de 45 cm/seg . a caudal -

promedio.

El ángulo de inclinación de la rejilla está en función de la técni-

ca de limpieza prevista . Las rejillas colocadas en ángulos de 30 a 60°

de la posición horizontal facilitan la limpieza manual. Las de limpieza

mecánica generalmente se instalan con ángulos mayores, inclusive en

posición vertical.

La selección del tamañó de las barras depende de las dimensio -

nes requeridas de la rejilla y de los tipos de materiales que se espera

remover del agua residual . La longitud debe ser tal que se extienda -

por lo menos 25 cm, en proyección vertical, por arriba del nivel máxi

mo del agua ; por otra parte, deben ser lo suficientemente fuertes para

que no sean dañadas por los sólidos que retendrán . En la siguiente ta-

bla se mencionan las características recomendadas de las barras, co -

munmente soleras de acero, en función de la longitud.

Tamaños Normales de Barras

Hasta 0.75 metros

de 0.75 a 2 metros

de2a4 metros

mayor de 4metros

Es práctica común diseñar el canal de cribado con ancho no me-

nor de 0 .6 metros, y máximo de 4 .25 metros . Sin embargo, en siste-

mas pequeños donde la obra sea superficial se permiten anchos hasta -

de 0.4 m.

El tirante de agua residual debe mantenerse tan bajo como sea

posible para minimizar la pérdida de carga.

Mecanismos de Limpieza

El manejo y disposición del material cribado es una función im-

portante para asegurar que el equipo de cribado continúe trabajando ade

Longitud de las Barras Dimensiones aproximadas

Espesor x Ancho

0.6 cm x 2.5 cm

0.8 cm x 5cm

1 cm x 6.3 cm

1 .25 cm x 7.5 cm

cuadamente, evitar los taponamientos y las caídas . de presión . Las re-

jillas de limpieza manual son apropiadas para la mayoría de las plan-

tas y son muy eficaces ; se utilizan rastrillos para jalar o quitar el ma-

terial cribado de éstas . Se deja que escurra y posteriormente se alma

cena en un depósito para su disposición.

En las unidades de limpieza mecánica, el dispositivo de limpie

za normalmente es un rastrillo que está acoplado a las barras por me-

dio de una cadena y engranes 'o por medio de una cuerda y un sistema -

de poleas . Las características , de estas unidades las proporciona el fa

bricante.

El material cribado recolectado deberá diponerse para relleno

de terreno o incineración.

Disposición del Material cribado

Las cribas finas remueven de 75 a 200 metros cúbicos de mate-

rial cribado por millón de metros cúbicos de aguas residuales . Tienen

un contenido de húmedad de por lo menos 80 por ciento . El material -

cribado, es altamente ofensivo ya que tiene un alto contenido de mate-

ria orgánica putrecible . Los métodos de disposición incluyen incinera-

ción, enterramiento y digestión.

Enterramiento

Este método es especialmente aplicable a los materiales criba-

dos de plantas pequeñas . Se entierran en zanjas e inmediatamente se cu

bre con tierra . Cuando el material se coloca en plataformas de dre-

nado, de donde solamente se remueve algunas veces en el día, se pue

de rociar con suficiente cal en polvo para evitar olores ofensivos.

Incineración

Es necesario el diseño cuidadoso de los incineradores para ma -

teriales cribados con objeto de evitar los malos olores . No es práctico

incinerar los materiales cribados sin que estén completamente secos,

ya que consecuentemente se necesitaría cantidades extras de aceite, -

carbón pulverizado, gas u otros combustibles . El gas de la digestión -

de lodos y el aceite combustible atomizado por quemadores especiales

se utilizan con bastante éxito . Cuando los materiales cribados son muy

compactos, es necesario extenderlos sobre una parrilla de secado de -

un horno hasta que estén lo bastante secos, después se colocan en una

parrilla más baja donde se queman . Para evitar los olores, todos los

gases deberán llevarse a temperatura de 675°C ó más antes de que es -

capen por la chimenea . La cantidad requerida de combustible depende

del contenido de humedad de los materiales cribados y la eficiencia del

incinerador, particularmente el aire suministrado al horno puede o no

precalentarse.

Digestión

El material cribado puede colocarse en tanques de digestión de

lodos, efectuándose normalmente la digestión con éstos . Los materia-

les cribados medianos, previamente se trituran y después se mezclan

con el lodo . Se puede utilizar un molino para este propósito, o instalar

algón otro tipo de triturador . Pueden capturarse los gases de digestión

y usarse .

DISPOSITIVOS PARA REMOCION DE ARENAS.

Generalidades

Se denominan arenas las partículas sólidas pesadas Como la arena

propiamente dicha, grava, cenizas u otros sólidos más pesados que la

materia orgánica putrescible, que van a dar al sistema de drenaje mu-

nicipal por las coladeras y resquebrajamientos en las tuberías o a tra-

vés de los drenajes habitacionales . La presencia de arenas es común

en sistemas de drenaje combinados, por lo que se requiere la instala-

ción de cámaras desarenadoras para su remoción . La remoción de -

arenas proteje las bombas y otros equipos del excesivo desgaste debi -

do a la abrasión y no permite que este material se acumule en los tan

ques y pueda causar obstrucciones y taponamientos . Normalmente se

instalan los dispositivos de remoción de arenas a continuación de las

rejillas y antes del equipo de bombeo del influente . Algunas veces, las

líneas de drenaje pueden estar demasiado profundas, por lo que no es

práctico colocar el dispositivo de remoción de arenas antes de las born

bas . En tales casos, el dispositivo de remoción de arenas se coloca des

pués de las bombas del influente, requiriéndose bombas resistentes a

los abrasivos.

Tipos de Unidades para Remoción de Arenas.

Esencialmente hay dos tipos de unidades para ran over arenas : cá

maras simples de flujo horizontal y tanques aireados .

Cámaras Simples : Normalmente son canales rectangulares donde

se mantiene una velocidad controlada del agua residual, de manera que

las arenas sedimentan hasta el fondo del canal y los sólidos orgánicos

putrefactibles pasen a las subsecuentes unidades de tratamiento.

Tanques aereados : Son unidades que cuentan con un dispositivo de

aéreación en el tanque para provocar, mediante el control-de la canti-

dad de aire inducido, que se mantenga en suspensión la materia orgá-

nica y sedimenten las arenas hasta el fondo del tanque . Este tipo de -

unidades desarenadoras requieren de compresores de aire y equipo -

asociado por lo que comúnmente se prefieren las cámaras simples en

los sistemas de tratamiento primario . Por. tal razón, en la siguiente. -

sección se discuten solamente los principios del diseño de las cáma-

ras simples de desarenación; de necesitarse tanques aereados, sus ca

racterísticas y especificaciones son proporcionados por los proveedo -

res. Fig .4

Fundamentos de la Remoción de Arenas.

Las cámaras desarenadoras utilizan el principio de. la sedimenta-

ción diferencial para sedimentar las partículas de arena en tanto que

permiten que el material orgánico ligero continüe suspendido . Por -

medio del control de la velocidad del flujo de las aguas residuales es

posible controlar el tamaño y la densidad de las partículas a remover.

La práctica común indica que la remoción de todas las partículas de -

0 .2 mm de diámetro o mayores, con una gravedad específica de 2 .65

le dan una protección adecuada al equipo . Para su remoción es necesario

proporcionar suficiente tiempo de retención para que las partículas se

asienten desde la superficie hasta el fondo del tanque . En el cuadro se

muestra la velocidad de sedimentación contra la temperatura; así, la

velocidad de sedimentación a 10°C es 2 .1 cm/seg ., para una partícula

que tenga la densidad y, el diámetro marcados anteriormente . A mayor

temperatura la velocidad de sedimentación es más grande.

CUADRO No . 2

VELOCIDAD DE SEDIMENTACION CONTRA TEMPERATURA

Temperatura Velocidad(`C) cm/seg

0 1 .410 2 .120 2 .730 3 .2

* la partícula es de 0 .2 mm con una gravedad específica de 2 .65

CONTROL DE LA VELOCIDAD

Para mantener una velocidad de flujo aproximadamente constan-

te, se debe equipar a la cámara desarenadora con una sección de con-

trol que proporciona básicamente una nueva area en la. sección trans-

versal del canal, que está en relación a la velocidad del flujo . Tal

control se puede realizar usando un vertedor proporcional o por un

canal Parshall instalados en el lado corriente abajo de la cámara.

Los vertedores proporcionales son los que mejor favorecen el

control de la velocidad donde, se dispone de carga hidráulica suficien

te, que permita que el borde del vertedero esté lo suficientemente -

arriba de la superficie del agua corriente abajo . Este tipo de verte -

dor proporciona un buen control en un amplio rango de flujos.

El canal Parshall no necesita de mucha carga como los vertedo -

res proporcionales , pero de un buen control de velocidad a un rango

de flujos más limitado . El canal Parshall también requiere de más

espacio para su instalación y. usualmente incluye un mayor costo.

En las plantas grandes, donde el uso de varias cámaras desare -

nadoras es apropiado, el control de la velocidad puede lograrse . Va -

riando el número de cámaras en servicio.

Un buen número de empresas fabrican los tanques desarenadores

con aereación y normalmente están diseñados en base a los flujos máxi

mos . Los dispositivos de control de velocidad del flujo no son requeri-

dos generalmente en tanques de remoción de arenas con aereación.

El aire es usado para controlar la velocidad de sedimentación de

las partículas . Al variar la velocidad del flujo de aire a través de los

tubos . difusores en el seno del agua residual, se afecta la velocidad

de sedimentación de las partículas ligeras.

DISEÑO DE LAS 'CAMARAS DESARENADORAS

La experiencia ha mostrado que la velocidad horizontal del flujo

en la cámara desarenadora debe mantenerse lo más próximo posible

a los 30 cm/seg ; esto permitirá la sedimentación de las arenas y tam-

bién mantendrá en suspensión a la mayor parte de la materia orgánica

Para el sostenimiento de esta velocidad se deberá equipar a la

cámara desarenadora con un dispositivo de control de velocidad.

El área de la sección transversal (A) del canal desarenador se ba

sa en el diseño (F) y la velocidad horizontal (V):

A= V

donde A es el área de la sección transversal (A) del canal desarenador

F es el gasto de agua (m3 /seg)

V es la velocidad del flujo (0 .3 m/seg)

Por otra parte

A=W .H.

donde W es el ancho de la cámara (m) y H es el tirante o profundidad -

del agua en el canal (m) para caudal máximo.

El ancho mínimo (W) recomendable es de 0 .6 m para facilitar -

la limpieza; sin embargo en sistemas superficiales pequeños es permi-

sible hasta 0.4 m Por lo tanto:

F . 1H= -v w

donde L es el largo de la cámara (m) y u es la velocidad de sedimen-

tación de la arena (m/seg).

Debido a los efectos de turbulencias y las alteraciones de entra-

da y salida, la longitud de la cámara deberá incrementarse un 40%

sobre el valor téorico obtenido con las fórmulas anteriores . Ad mis-

mo, se debe proveer un espacio dentro de la cámara para la acumula -

ción y el almacenamiento de las arenas removidas . Normalmente la

cantidad de arenas en las aguas residuales varía en un ámbito de 0 .01

a 0.06 m3 por cada 1000 m3 de agua residual.

Por lo tanto el volumen para el almacenamiento depende de la fre

cuencia de limpieza prevista . Normalmente las cámaras desarenado-

ras se construyen en paralelo para facilitar la limpieza normal de - -

una, mientras que la otra contínua operando.

EQUIPO DE RECOLECCION

El método más simple para remover las arenas sedimentadas .

es mediante el paleado manual del fondo de la cámara . Para poder

realizar esta operación, es necesario disponer de una cámara de

reserva para desviar a ésta las aguas residuales y sacar de ope-

ración la que requiere limpieza . Para unidades muy grandes un sis

tema de poleas puede reducir el esfuerzo manual requerido para sa -

car las arenas de la cámara . En la fig . 5 se ilustra una instalación

típica de doble cámara desarenadora (en planta ) considerando remo-

ción manual de arenas .

Los dispositivos mecánicos como los removedores, raspado

res de cadena, transportadores de gusano, etc . , generalmente es-

tán incluidos dentro del paquete de la unidad de remoción de arenas

que ofrecen los fabricantes del equipo .

REMOCION DE SOLIDOS SEDIMENTABLES

INTRODUCCION

La remoción de los sólidos sedimentables 'es un paso importante

en el tratamiento de aguas residuales . El remover los sólidos median-

te un tratamiento ayuda a evitar el depósito de lodos en las aguas re-

ceptoras, reduciendo los olores y las capas de lodos anaerobios en el

fondo de las corrientes . Sin esta remoción, es imposible la desinfec-

ción adecuada de las aguas residuales antes de la descarga.

Los métodos más comunes para remover sólidos sedimentables

son los siguientes : sedimentadores, tanques Imhoff y lagunas de esta-

bilización . En este capítulo se describe unicamente el funcionamiento

de los sedimentadores.

SEDIMENTADORES

La remoción de los sólidos sedimentables de las aguas residuales,

se realiza mediante el proceso de sedimentación . La diferencia en gra

vedad específica entre los sólidos sedimentables y el agua, origina que

los sólidos sedimenten en el fondo de un tanque o recipiente en condi-

ciones no turbulentas . Cuadro . No . 3

Muchos de los procedimientos de diseño y prácticas de tratamien-

to municipal para remoción de sólidos sedimentalbes se describen en

términos de remoción de sólidos suspendidos . La relación entre sóli-

CUADRO No .•3

Tiempo de sedimentación de algunas partículas

Diámetro de laPartícula en

micrasPartículasemejante

Tiempo aproximadopara sedimentarse30 centímetros

100 Arena fina 38 segundos

10 Cieno 33 minutos

1 Bacterias 55 horas

0.1 PartículasColoidales 230 días

dos sedimentables y sólidos suspendidos es:

Sólidos suspendidos totales = Sólidos sedimentables +Sólidos no sedimentables

Esta relación indica que no todos los sólidos suspendidos en las

aguas residuales son sedimentables . Normalmente la relación en el

agua residual doméstica es:

Sólidos Suspendidos Totales 100%

Sólidos Sedimentables Totales b0%

Sólidos Suspendidos no Sedimentables 40%c

El porcentaje de remoción de los sólidos sedimentables y sus -

pendidos es función de la carga superficial, la cual se expresa como

el caudal medio diario de aguas residuales, dividido entre el área -

superficial del sedimentador . Normalmente se denomina en m3/día/m2 .

q= Ádonde q es la carga superficial (m3/día/m2)

F es el caudal del agua residual (m3/día)

A es el área del sedimentador (m2)

Aunque las reglamentaciones están escritas en términos de limita-

ción de sólidos sedimentables, la mayoría de los datos de diseño para

procesos de sedimentación se presentan para sólidos suspendidos . La

figura 6 es una gráfica que describe el porcentaje de remoción de só-

lidos suspendidos para diferentes cargas superficiales . Como requeri-

miento mínimo, los tanques de sedimentación tendrán que lograr de

60% de remoción de sólidos suspendidos en la corriente de agua resi-

dual municipal . Este tratamiento es adecuado para llevar el efluente

al requerimiento de un mililitro por litro de sólidos sedimentables.

Con el caudal de diseño conocido, el área del sedimentador reque-

rida puede determinarse basándose en la carga superficial apropiada

(q) . La práctica general ha mostrado que la carga superficial para flu -

jos menores de 4, 000 metros cúbicos por día no deberá exceder 24 me-

tros cúbicos por día por metro cuadrado . Para flujos mayores la carga

superficial no deberá exceder 32 metros cúbicos por día por metro cua-

drado basado en el flujo promedio .

TIPOS DE SEDIMENTADORES

Hay dos tipos básicos de sedimentador que se usan en plantas de

tratamiento municipal: rectangular y circular.

Rectangular . -

Dimensiones . - La práctica general limita el uso de sedimentado-

res rectangulares, a anchos (W ) que están en el rango de 1 .5 m a 6

m aproximadamente . Los anchos mayores de 6 metros presentan pro -

blemas para los mecanismos de remoción de lodos.

Aunque la longitud (L) de un tanque puede llegar a 90 metros, . la

experiencia muestra que el sedimentador rectangular bien proporcio-

nado deberá tener una longitud proporcional a su ancho, entre 3 a 1 y

5 a 1 . El tiempo de retención no es un parámetro significativo para

propósitos de diseño de un sedimentador como lo es la carga superfi -

cial; sin embargo, es recomendable proveer un tiempo de retención

de 90 a 150 minutos basado en el caudal de diseño promedio. Para el

efecto, la profundidad (H) mínima que se considera en sedimentado-

res con equipo mecánico para remoción de sedimentos es de 2 .1 m,

permitiéndose profundidades menores para unidades sin remoción -

mecánica ; en este caso se deben proveer volúmenes adicionales en

los tanques para el depósito de los lodos, normalmente tolvas en el

fondo con ángulos de inclinación de las paredes de 30 a 45°

Dispositivos de Entrada y Salida . - Estos dispositivos se diseñan

para minimizar turbulencias y distribuir el flujo en todo lo ancho del

tanque.

El dispositivo de entrada puede estar constitddo por una serie de

tubos espaciados a lo ancho del tanque, un solo tubo descargando verti-

calmente bajo la superficie del agua o simplemente por un canal a todo

lo ancho del tanque con orificios uniformemente espaciados Fig . 7

Normalmente enseguida de los dispositivos de entrada se utiliza una

mampara para prevenir los cortos circuitos y para distribuir el flujo de

agua négras lateral y verticalmente ; éstas se. instalan aproximadamente

de 0 .6 a 0.9 metros al frente de la entrada y sumergidas de 0.45 a

0 .60 metros dependiendo de. la profundidad del tanque, con el borde a

0.05 metros bajo la superficie del agua, para permitir que las natas

pasen sobre ellas.

Los dispositivos. de salida,para prácticamente todas las unidades

son vertederos . triangulares tipo "V" de diente de sierra, los cuales

vierten a un canal que _conduce el agua residual hacia el punto de des-

carga; los vertedores deben ser ajustables para nivelarlos y suficien-

temente grandes para evitar que altas cargas puedan provocar corrien

tes de derrame . La carga sobre el vertedor tendrá que restringirse a

185 metros cúbicos por día por metro lineal para prevenir flujos exce-

sivos . El canal de salida para el efluente del sedimentador, se deberá

dimensionar para una velocidad aproximadamente de 60 cm/seg .

Normalmente enfrente de los vertedores de salida se colocan las

mamparas de retención de natas, las cuales se extienden de 15 a 30

cm bajo la superficie del agua Figura 8

El largo requerido de vertedor será:

W = qdonde qw es la carga del vertedor (185 m3/día./m)

F es el caudal de diseño promedio de las aguas residuales (m3/día)

W es la longitud del vertedero (m)

Los sedimentadores con colector mecánico normalmente se imple-

mentan con un tubo ranurado de acero de 15 a 20 cm de diámetro, el

cual se instala superficialmente y cubriendo todo lo ancho del tanque

justo antes del vertedor, cuya función es la de retener y dirigir los

sobrenadantes hacia un depósito de natas y en esta forma evitar su sa-

lida junto con el agua ya sedimentada . Un diagrama esquemático de

un sedimentador rectangular con sus parámetros de diseño se mues -

tra en la figura 9

Circular.

Dimensiones . - La utilización de los sedimentadores circulares

se deberá limitar a diámetros iguales o mayores que 7 .5 metros . -

Existen en operación tanques con diámetros de 60 metros o más, pe-

ro el promedio de diámetro máximo es cercano a los 30 metros .

Como en el caso de los sedimentadores rectangulares, el tiempo

de retención no es un parámetro tan importante como la carga super-

ficial. Se recomienda que la altura mínima de un tanque sea de 2 .1 me

tros .

Dispositivos de Entrada y Salida . - Los sedimentadores circulares

pueden ser de dos tipos ; de alimentación central y de alimentación peri

férica . En el tipo de alimentación central, una mampara radialmente

concéntrica distribuye uniformemente el influente en todas direcciones.

La salida está constituida prácticamente por la periferia del sedimen-

tador . La fig. 10 muestra un ejemplo de tal diseño.

Los sedimentadores de alimentación periférica introducen el in

fluente alrededor del borde exterior del sedimentador . Las mamparas

se extienden uno o dos metros bajo la superficie e impiden que las -

aguas residuales tengan un corto. circuito a la salida . La salida está

localizada en el centro como se muestra en la figura

En los tanques circulares de alimentación central, la alimentación

puede ser un tubo horizontal sumergido desde la pared al centro o un

sifón invertido localizado bajo el piso del tanque . En la salida usualmente

se instalan vertedores ajustables del tipo V o triangular a todo lo largo

de la periferia del tanque . Las mamparas de salida se extienden de 20

cm a 30 cm bajo la superficie del agua y se localizan enfrente de los -

vertedores para retener la nata flotante .

Las mamparas de entrada deberán tener diámetros del 10 al 20%

del diámetro del tanque y se deberán extender de 0 .9 a 1 .8 m bajo la

superficie del agua.

El canal periférico que conduce el efluente del . tanque sedimentador

deberá ser de fondo liso y proporcionado para dar una velocidad aproxi-

mada de 60 cm/seg.

Como en el caso de los sedimentadores rectangulares, la carga so-

bre el vertedero se limita a 185 metros cúbicos/por día y por metro li-

neal .

Otros parámetros importantes que se deberán tomar en cuenta para

el dimensionamiento del sedimentador son:

Caudal de aguó residual (F) m3/dfa

Carga superficial de diseño (q) 24 m 3/díafn2 y el tiempo de reten-

ción que debe ser de 1 .5 horas cuando menos .

REMOCION DE GRASAS Y ACEITES . Y MATERIA FLOTANTE

INTROIxJCCION

Regularmente no se . espera que en las aguas residuales municipa-

les el contenido de grasas y aceites . y materia flotante sean más alto

que lo normal . Generalmente, estos parámetros son mis importantes

en aguas residuales industriales que en las aguas residuales munici-

pales.

REMOCION DE GRASAS Y ACEITES

Las grasas y aceites en las aguas de desecho domésticas incluyen

grasas, ceras, ácidos grasos y jabones . Normalmente las cantidades

totales de grasas y aceites son pequeñas , a meteos que en los drenajes

de las cocinas, particularmente de los restaurantes, se permita que -

excesos de grasas entren a ellos.

Remoción Simple por Gravedad

Las cantidades normales de grasas y aceites en los desechos do -

mésticos se remueven fácilmente en el sedimentador . Algunas grasas

pesadas se adhieren a los sólidos sedimentables y se colectan con los

lodos en el fondo del tanque de sedimentación . Las fracciones ligeras

forman una nata en la superficie, la cual se puede rem over con un -

desnatador manual o haciendo uso de dispositivos mecánicos.

Por regla. general, en un sedimentador primario la nata se reco -

lecta mediante las rastras del mecanismo de colección de lodos en su

viaje de regreso, y removida por un tubo ranurado superficial que se

localiza al final del tanque inmediatamente antes del vertedero de des -

carga . La operación del equipo de remoción puede ser automático o -

manual . La nata generalmente se descarga en una tolva que está sepa-

rada, para bombearla al área de disposición.

La remoción de nata en tanques circulares se efectúa usualmente

utilizando un brazo radial al cual tiene su movimiento de rotación junto

con el del equipo de remoción de lodos . La nata se colecta en un canal

del cual fluye hacia una tolva para su posterior disposición.

Otros procesos

La remoción de grasas y aceites se puede complementar con pro

cesos sofisticados tales como flotación con aire disuelto y coagulación-

filtración de alta velocidad.

Disposición Final

Las grasas y aceites que se recuperan en los tanques de sedimen

tación no tienen la suficiente calidad para tener valor comercial, además

de que sus volúmenes son pequeños ; en consecuencia las grasas atrapa-

das con los lodos puede llevarse a tanques de digestión de lodos o mane-

jarse con cualquier método usado para la disposición de lodos . La nata

flotante que contiene grasas y aceites puede enterrarse o incinerarse.

Si se entierra se recomienda hacerlo en una zanja que tenga alrededor

de 1 /2 metro de profundidad para evitar los olores y la acción bacteria-

na.

Aplicación a Terrenos Agrícolas

Debido a que por naturaleza los materiales cribados y la nata son

ofensivos y de mal olor, no se aplican directamente a terrenos agríco -

las . Pueden quemarse o pueden aplicarse a la tierra después de la di-

gestión.

Generación y Recolección de Lodos.

La cantidad de sólidos (lodos) que sedimentan en el fondo del sedi-

mentador está en función de la carga de sólidos esperados y del porcen-

taje de remoción de sólidos sedimentables . El volumen de los sólidos

puede calcularse de acuerdo con las_ concentraciones esperadas . Las

aguas negras municipales normalmente contienen alrededor de 300 -

mg/litro de sólidos suspendidos y 180 mg/litro de sólidos sedimentables.

La sedimentación primaria remueve el 60% de los sólidos suspendidos -

y hasta un 95% de sólidos sedimentables . Esto equivale más o menos a

180 mg/litro de sólidos ; de manera que un caudal de 1000 rn 3 /día produ-

cirfa 180 kg de sólidos en base seca.

Los sedimentadores se diseñan con fondos de pendientes ligeras.

La pendiente es normalmente alrededor del 1% para sedimentadores

rectangulares y g% para sedimentadores circulares . Esta pendiente fa-

cilita el drenaje , de la unidad y ayuda a la remoción de los lodos que es -

tán en el fondo del sedimentador . Para hacer más expedito su manejo,

los lodos tienen que espesarse a un grado correcto, normalmente 5 a 8%

de sólidos en peso ; si se permite que el lodo primario sea demasiado -

espeso (mayor de 10-12% de sólidos), se podría dificultar su bombeo;

la extracción de lodos se deberá lleverâ llevar a cabo períodicamente

en función de la cantidad de sólidos sedimentables . En el ejemplo pasa -

do, para la remoción de 180 kg/día de sólidos, con una concentración

en los lodos del 5% de sólidos, el peso diario de los lodos acuosos ten -

drá que ser igual a 3,600 kg . Estimando que la densidad es 1000 kg por

m3 , el volumen diario de los lodos acuosos se aproxima a 3 .6 m3 .

El volumen de los lodos generalmente es demasiado grande para -

remover manualmente, por lo tanto se requiere de dispositivos mecâ-

nicos . Los tanques rectangulares normalmente utilizan mecanismos

de rastras que constan de dos cadenas sin fin que soportan las rastras

de madera, las cuales remueven el lodo a una tolva colocada al extre-

mo del tanque; usualmente el influente y la tolva se encuentran en el

mismo extremo . La remoción de los lodos de la tolva se hace preferen-

temente por bombeo . Estas mismas rastras, al moverse sobre la super-

ficie del líquido, empujan el material flotante hacia una artesa o canal

para su recolección y posterior remoción . La figura 11 muestra este

tipo de dispositivos.

Otro dispositivo para remoción de lodos que se usa en tanques rec-

tangulares es el "puente viajero" . El puente se mueve a lo largo del tan-

que en ambas direcciones . Cuando se mueve hacia el influente este dis-

positivo actúa como removedor de lodo y cuando regresa opera como un

recolector de material sobrenadante . La configucación de este dispositi-

Los sedimentadores circulares utilizan 1, 2 ó 4 brazos los cuales

giran alrededor de un eje central. Los brazos están equipados con pa-

letas que empujan el lodo hacia una tolva de descarga. La fiara mues -

tra un sedimentador circular con alimentación al centro, equipado con

rastras para recolección de lodos . Las características de estos dispo-

sitivos son proporcionadas por los fabricantes . Fig . 13

Referencias

Manual de Diseñe de Plantas de Tratamiento de aguas residuales

municipales .

Motor

Pérdida de cargCuchillos

FIukt

FIG . I - DESMENUZADOR

FIG. 2 .- REJILLA DE BARRAS DE LIMPIEZA

MECANICA .

Mecanismo de

VISTA DE FRENTE

VISTA LATERAL

PIG. 3 PARAMETROS DE DISEÑO DE LAS REJILLAS DE LIMPIEZA MANUAL

Ancho del canal

PA RAMETROS: VALORES TIPICOS :

V Velocidad de flujo a través de lo rejilla

60 cm seg. con flujo normal

H Desnivel entre la plantilla del canal de rejilla

y la del canal de entrada

6 Anqulo de inclinación de los rejillas

P Caldas de presión

8 a 15 cm.

300 -60° paro limpiezo manual

~15 cm . de ogua

CAMARA DESARENADORA

Trayectoria de Trayectoria de

Vertedorsedimentación

sedimentación

propor-Compuertas Rejillas de arena

de ateria

cionalor• =•nica

Almacenamientopara bomb eo

1NSTALACION TIPICA DE DOBLE CAMARA DESARENADORAVertedor roporcional

( mpuertas Cámarasjesarenadoras

_

Rej lilas

Depósito parabombeo

FIG . 5

80

70e

60

50

20

40

20 4 60 80 100

CARGA SUPERFICIAL

( m3/día / m2 )

FIG. 6 :- REMOCION DE SOLIDOS SUSPENDIDOSCONTRA CARGA SUPERFICIAL ENSEDIMENTADORES PRIMARIOS .

0.05 M

1

0.15-O. 3IYI

0.45-0.6 M

Canol de entrada

d) CORTE DE ENTRADA

Canal de entrodo MamparoVertedor

Tuberlo de_0.oentrado

o

o

o

OrificiosMomporo

ZZCanal

i Tubería desolido

c). PLANTA

'DETALLE A :- VISTA FRONT

FIG . 7 - ESTRUCTURA DE ENTRADA Y SALIDA DE SEDIMENTADORES

Unidad motriz

Vertedores

Sistema de colección de Imediante cadena y rastros

Artesa paro nata

Mompara Influente

Tuberia porodesalojor lodos

FIG. 8 :- TANQUE DE SEDIMENTACION RECTANGULAR

Meconlano de remoción¡

Colector de

Vertedor/

Hatee i

/

r -. r-- - -

-i

~~ I¡

~~

/

,`.!• ~_ . _

.

VISTA LATERAL

FIG. 9 - DIAGRAMA ESQUEMATICO DE UNSED1MENTADOR RECTANGULAR

Canal de entrado Mamparo

Parlmctras de Disefio.

PARAML"1'ROS V at d?i :{ "!•.!i't .d}S

F,

.Caudal dcl agua residual

q,

Carga superficial

S!a í. .

.'' :l^R3 . .'1

rr ,

Rastras

n- :e ..¡a ,, i,tí :~!i

. ' t 7 .. .i i ¡•) : i^ . .

.

!, :'•

nt

IS5 n3 ,':f ^hu (mlxir,~a} ,

:, 1 0

2 .1 m,-.``c .• n .'':

` 5-?. :hr,.

eccsicivn 4 .1 .1

( a) SEDIMENTADOR C[RCULAR CON AL1ML'i3TACION AL CENTRO Y SISTE

, MA DE REMOCION DE LODO CON RASTRAS. .

(b ) SEI)IMENTADOR CIRCULAR CON ALIMENTACION PERI1= ERICA Y SISTEMA

DE REMOCION DE LODOS POR SUCCION 1-111DRAULICA .

A, Area del scdimcniador

D, Didmetro dcl sedImcntador circuí^r,

Carga so*.,re el vertedor de salida

Pendiente del fo :xlo para scdin :.:ntadores

circulares.

Angulo de inclinación de las p 3rtalas de las

tolvas pura depósito de Iodos

Profundidad

Tiempo de retención

ECUACIONES.

9 =A

.Canal circular dc descarga .

~Il i;flucnte1'1 Dispositivo dc sue-

./ ción hi : rdulica

Canal circular dealimentación

FIG . .10 .

Unidad motriz

C Gura de. retS torno

, Flecha loca

Flecha loca

Figura 11

SISTEMA DE RASTRAS

Influente

Polea de transmisión. Rastras ctcsn.tt:aiiot•a's

.colector .de 'natas .Vc'rtc: :{r,,• a ;t ►stit-,1,,

e--id]v-cf-del agua

~-- - -~ T =,

F;fl : ►c;it-

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Rastras p~tra remo --.~..t .~

1:c ión de Iodos '

Tolva para lodos

. COLECTOR CON RASTRAS

Puenteviajero Artesa para nata

Recolector_' Viajedel puentc

Desnatador ►~ 0 :1f4 r

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Tolva para lodos

COLECTOR CON PUENTE VIAJERO

Figura 12 ..

TANQUES DE SEDLM£N1'ACION RECTANGULAR

(Cortesra_ de FMC Corp . .)

SEDIMENTADCR CIRCULAR, ALliVIENTACION CENTRAL CON RASTRAS PARA RECOLECCION DE LODOS.

Cortesía : Ecodyne CorporationSmith and Lovelss Division

Canal del efluentPuente de accesoUnidad motrizMampara circularColumna centralCaja centralDes natad or

Tolva para lodosTubería de descarga

de lodosMampara para retención e natas

aluente .—s.

Brazo del mecanis-mo de colecci6aRastrasComa barredora

FIG .13

Vertedor de salida

SISTEMAS DE TRATAMIENTO

FISICO - QUIMICOS

Ing . Octavio Castellanos López

CONTENIDO

1. INTRODUCCION

2. OBJETIVOS DEL TRATAMIENTO DEL AGUA DE DESECHO

3. SELECCION Y CLASES . DE COAGULANTES

3 .1 POLIMEROS

3 .2 SALES DE FIERRO

3 .3 SALES DE ALUMINIO

3 .4 CAL U OXIDO DE CALCIO

4. TRATAMIENTO FISICO-QUIMICO DEL AGUA DE DESECHO

(CARACTERIZACION DEL SISTEMA)

4 .1 CLARIFICACION QUIMICA

4 .2 RECARBONATACION

4 .3 FILTRACION

4 .4 ADSORCION CON CARBON GRANULAR

4 .5 REGENERACION DEL CARBON

4 .6 REMOCION DE NITROGENO

5. TRATAMIENTO FISICO-QUIMICO VERSUS TRATAMIENTO

CONVENCIONAL

6. BIBLIOGRAFIA

1 . INT RODUCCION

Es evidente que el sistema convencional de tratamiento biológico no

proporciona la mejor solución a todos los problemas que se presen-

tan en el tratamiento de las aguas de desecho, especialmente cuando

se aplican criterios de calidad de aguas más estrictas . Uno de los

desarrollos tecnológicos más novedosos es el llamado Proceso de -

Tratamiento Físico-Químico, el cual es una alternativa para el tra-

tamiento biológico convencional . Este método es particularmente atrac

tivo cuando se requieren altos niveles de tratamiento y el área dispo

nible es limitada . Además, incluye remoción de fósforo y otros nu-

trientes.

La aplicación de la tecnología del tratamiento ffsico-químico no es,

históricamente, nueva . El tratamiento químico de las aguas de dese

cho se utilizó ampliamente en Inglaterra y los Estados Unidos al fi-

nal del siglo XIX . Con el advenimiento del sistema convencional de

lodos activados, dicha técnica cayó gradualmente en desuso debido -

principalmente a las mayores eficiencias de remoción de los lodos -

activados . Sin embargo, los avances tecnológicos del tratamiento fi=

sico-químico de la última década redujeron significativamente su cos

to y aumentaron su eficiencia de remoción . Consecuentemente, este

método de tratamiento puede ser empleado como una alternativa pa-

ra el tratamiento convencional, particularmente en situaciones don-

de se requieran altas eficiencias de tratamiento y/o remoción de nu-

trientes .

2. OBJETIVOS DEL TRATAMIENTO DEL AGUA DE DESECHO

Los objetivos fundamentales del tratamiento del agua de desecho son

proporcionar una reducción adecuada del nivel de contaminantes en -

las aguas de desecho para permitir su descarga al medio ambiente

o su reuso . Comunmente, los contaminantes presentes en las aguas .

de desecho se agrupan en tipos de compuestos similares que tienen

el mismo impacto ambiental . Actualmente, los cinco mayores grupos

de contaminantes incluyen : a) sólidos suspendidos b) materia orgâni -

ca c) compuestos de fósforo d) compuestos de nitrógeno, y el micro

organismos patógenos.

Aunque es imposible especificar un conjunto de calidades de efluen-

tes aplicables a la mayoría o a todas las situaciones, se acepta que

un efluente de buena calidad tendrá las características dadas en la -

tabla 1 . Así mismo, se requerirá proporcionarle una desinfección -

completa . Con respecto al nitrógeno, todavía no se ha llegado a un -

acuerdo sobre un nivel aceptable.

3. SELECCION Y CLASES DE COAGULANTES

Existen cuatro grandes clases de coagulantes que pueden ser emplea

dos solos o combinados .

TABLA 1. CALIDAD DESEADA EN EL EFLUEME DE LAS PLANTAS DE

TRATAMIENTO DE AGUAS DE DESECHO.

CARACTER I STI CA QU I MI CA CONCENTRAC I ON MAX I MA0

B IOLOG ICA DESEABLE ( mg/I I

DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO

t DB0 )

10

DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO

(DBO)

60

SOLI DOS SUEPENDIDOS 10

FOSFORO 1

3 .1 Polímeros

Algunos investigadores han reportado éxito en la coagulación de aguas

de desecho con polímeros exclusivamente . Sin embargo, éstos no los

encontraron económicamente atractivos al compararlos con los coagu

lantes inorgánicos disponibles utilizados como coagulantes primarios

en dichas aguas . Además, en dichas condiciones, los polímeros no

proporcionan remoción de fósforo, es necesario emplear un coagulan

te inorgânico . El empleo de polímeros en concjunto con un coagulan

te irnrgânico es una ayuda efectiva para la sedimentación y la filtra

ción .

3 .2 Sales de Fierro

El cloruro férrico o el sulfato férrico pueden usarse para la remo-

chin del-..fósforo y de los sólidos suspendidos . La experiencia ha mos

trado que una eficiente remoción de fósforo requiere que la cantidad

estequimétrica de fierro (1 .8 mg/l de Fe por mg/1 de P) sea suple

mentada cuando menos por 10 mg/l más de Fe para la formación -

del hidróxido . Típicamente, se necesitan de 15 a 30 mg/1 de Fe pa-

ra proporcionar reducciones de fósforo de 85 a 90%. Cuando se con

sidere al Fe para la coagulación de desechos crudos, debe recordar

se que en un ambiente anaeróbico, como puede encontrarse en una

columna de carbón de flujo descendente, puede formarse sulfuro fe-

rroso . Evidentemente, éste precipitado negro no es deseable en el -

efluente final.

3 .3 Sales de Aluminio

Las sales de sulfato de aluminio (alúmina) y aluminato de sodio se

usan para coagular las aguas de desecho . Generalmente, la alúmina

es un coagulante más efectivo que el aluminato de sodio . Típicamen

te, se requieren dósis de alúmina de 200 a 300 mg/1 para la remo-

ción de 85 a 90% de fósforo ( relación de alúmina a fósforo de 2 a 3) .

Las desventajas de las sales de fierro y aluminio son las siguientes:

. Ambos forman flóculos gelatinosos de hidróxidos, los cuales

son difíciles de deshidratar en muchos casos.

▪ Ninguna técnica es disponible para la recuperación y el reuso

del coagulante cuando se requiere la remoción del fósforo.

•Grandes cantidades de iones (cloruros o sulfatos) se agregan

a el agua de desecho.

3 .4 Cal u Oxido de Calcio

La cal se ha empleado exitosamente para la coagulación de aguas de

desecho y para la remoción de fósforo . La cantidad de cal requerida

es independiente de la cantidad de fósforo presente, es una función -

de la alcalinidad y la dureza del agua de desecho . Cuando el pH al- .

canza los 9 .5 debido a la adición de cal, el ortofosfato se convierte

en una forma insoluble . En algunos casos, se requieren cantidades

adicionales de cal para formar un flóculo fácilmente sedimentable.

La cal se puede recalcinar y reusar en ciertos casos, siempre y -

cuando se emplee para coagular efluentes secundarios . Sin embargo,

la recalcinación y el reuso no son prácticos cuando se emplean en -

la coagulación de aguas crudas de desecho debido a la gran cantidad

de materiales inertes presentes en los lodos procedentes de éstas -

aguas . En general, los lodos formados con este coagulante se deshi

dratan más fácilmente que aquellos que resultan de la coagulación -

con fierro o aluminio .

1-

. TRATAMIENTO FISICO-QUIMICO DEL AGUA DE DESE-

CHO ( CARACTERIZACION DEL SISTEMA ).

El sistema de tratamiento físico-químico se aplica para el tratamien

to de aguas de desecho a un alto nivel . Básicamente, conste del -

sistema clarificación-adsorción mostrado esquemáticamente en la fi-

gura 1 . Como en cualquier sistema convencional, se proporciona pre ..

tratamiento con rejillas, remoción de arenas y grasas, y desinfec -

ción final . En este sistema, se utiliza la clarificación química y la

filtración para obtener altas eficiencias de remoción de sólidos sus-

pendidos y coloidales . Más aún., con una dósis suficiente de produc-

tos químicos adecuados (coagulantes), se puede obtener una remoción

de fósforo casi completa . La filtración se ha puesto como opcional,

pero el diseño conservador recomienda su uso . La localización de

este proceso antes o después de la adsorción con carbón , se dicta -

por el tipo de sistema de contacto agua de desecho-carbón propor -

cionado.

El carbón activado se utiliza en una columna de contacto sólido-lí-

quido para la remoción de material orgánico soluble no removido en

el paso de clarificación . Aunque la remoción de nitrógeno no se es-

pecifica en el diseño corriente de un sistema de tratamiento fisico-

químico, varios métodos son disponibles para el efecto . La posición

de este proceso en el sistema depende del tipo de coagulante especi

ficado para el proceso de clarificación y puede muy bien depender -

de las restricciones anticontaminantes del futuro . Los cuatro proce

sos siguientes : clarificación química, filtración, adsorción con car -

bón, y remoción de nitrógeno se detallan a continuación.

4 .1 Clarificación Química

Este proceso emplea la coagulación y la precipitación seguido por -

la sedimentación gravitacional . En esta operación, se agrega un pro

ducto químico adecuado al agua de desecho y la mezcla se flocula -

para promover el agregado de partículas, las cuales se sedimentan

posteriormente . Aunque cada uno de estos pasos se puede conducir

en unidades independientes, frecuentemente se combinan en una sola

unidad llamada clarificador de contacto de sólidos . El mezclado râ

pido es importante para la utilización eficiente de los coagulantes -

químicos . Se recomienda el empleo de un aparato mecánico para el

mezclado rápido de dos minutos de tiempo de retención para el flu

jo promedio . Asf mismo, se recomienda emplear dos unidades en

paralelo de mezclado rápido, cada una con una capacidad nominal de

0.5 el flujo de diseño para proporcionar flexibilidad en la operación.

En caso de que una unidad de mezclado esté fuera de operación por

reparación, el flujo total podrá pasarse a traiaés del otro tanque, el

cual proporcionará un minuto de mezclado de acuerdo con el criterio

anterior.

Generalmente, un floculador mezclado mecánicamente, con 15 minu-

tos de tiempo de retención, es adecuado para las aguas de desecho.

En muchos casos, la floculación resultante de la aplicación de gran-

des dósis de coagulantes a las aguas de desecho produce una flocula

ción muy rápida, pudiendo ser factible emplear tiempos de retención

más cortos : Se debe considerar la posibilidad de agregar hasta 1 mg/1

de polímero en la mezcla rápida, a la entrada o salida del floculador,

o dividirla entre estos dos puntos.

El parámetro crítico de diseño del clarificador es el flujo de derra-

me máximo horario . El transporte de sólidos gruesos hada el filtro

o los procesos de adsorción localizados corriente abajo pueden cau-

sar su fracaso debido a las excesivas pérdidas de carga . Más aún -

pueden ocasionar el paro total de la planta . Por lo tanto, no es muy

útil saber que elclarificador funcionará perfectamente a las condicio-

nes d flujo promedio, ya que un transporte excesivo de sólidos se -

obtendrá durante el flujo máximo horario, pudiendo parar la planta

totalmente . Como consecuencia, se recomienda una tasa máxima ho-

raria de 1,400 GPD/ft 2 para clarificadores convencionales de flujó -

horizontal o radial cuando se usa cal como, coagulante, a menos que

pruebas piloto indiquen que otras tasas deben ser empleadas . Normal

mente, se recomienda una tasa máxima promedio de 900 GPD/ft 2 .

Cualquiera de estos dos criterios nos proporcionará el clarificador

más grande que se debe de usar . También, se deben hacer arreglos

para la recirculación de cantidades controladas de lodo del fondo del

clarificador a la entrada del mezclador râpido . El alto pH de las'

aguas tratadas con cal formará depósitos de carbonato de calcio so-

bre las estructuras y las tuberías con las cuales esta agua está en

contacto . Las líneas de succión del lodo de cal deben ser vidreadas

para facilitar su limpieza . Así mismo, se deben hacer arreglos pa-

ra la limpieza regular de las tuberías mecánico de colección de lodos

debe ser tipo rastra en lugar de extracción por vacío debido a lo -.

denso del lodo que se maneja.

4 .2 Recarbonatación

El tratamiento de las aguas de desecho con cal para la remoción de

fósforo frecuentemente eleva el pH a un ámbito de valores de 10 .0 a.

11 .0. A este pH, el agua es inestable y los flóculos de carbonato de

calcio precipitan fácilmente . Este flóculo es difícil y enccustará cual

quier filtro o partfcula de carbón que encuentre corriente abajo . El -

pH puede bajarse inyectando CO2 gas procedente de las chimeneas -

de gases del incinerador . La recarbonatación primaria se usa para

reducir el pH de- 11 .0 a 9 .3, el cual está cerca de la solubilidad mí

nima del carbonato de calcio. En aguas de desecho doméstico, la re

carbonatación primaria a un pH de 9 .3 resulta en la formación de un

flóculo pesado que sedimenta rápida mente . Este flóculo está consti-

tuido principalmente de carbonato de calcio, aunque algo de fósforo

es removido de la solución por adsorción en 61 . Si se permite sufi-

ciente tiempo de reacción para completar la recarbonatación prima-

ria, usualmente alrededor de 15 minutos en agua .fría, los flóculos -

de carbonato de calcio no se redisolverán con las subsecuentes dis-

minuciones de pH de la recarbonatación secundaria . Si la cal se va

a recuperar recalcinándola para su reuso, este flóculo sedimentado

obtenido de la recarbonatación primaria es rico en óxido de calcio y

puede representar, cuando mucho, un tercio de la cal total recupera

ble . Si el pH no fuera reducido a 8 .8, aproximadamente, antes de -su

aplicación a los filtros y a los lechos de carbón, el carbonato de -

calcio se depositaría extensamente sobre sus superficies activas .Es-

te efecto podría reducir la eficiencia del filtro y la capacidad adsor

tiva del carbón activado granular . Esto es, se producirla una acumu

lación de cenizas en los poros del carbón después de su' regeneración,

ocasionando finalmente la sustitución prematura del carbón .

También, es posible reducir el pH de un agua de desecho tratada -

de 11 .0 a 7 .0 ó a cualquier otro valor deseado, en una etapa de re-

carbonatación . La recarbonatación de un paso elimina la necesidad -

de un tanque de sedimentación intermedio, no siendo así en el siste

ma de dos pasos . Sin embargo, la aplicación de suficiente dióxido -

de carbono, en el sistema de un paso para la reducción total del -

pH, precipita poco o nada de calcio . Por lo tanto, la dureza de cal-

cio del agua producida se incrementa, perdiéndose una gran cantidad

de carbonato de calcio, la cual de otra forma podría sedimentarse,

recalcinarse para obtener la cal, y reusarse . Si la cal se va a reu-

sar o si se desea reducir la concentración de calcio en el efluente,

entonces se requerirá de la recarbonatación en dos etapas . En caso

contrario, la recarbonatación en una etapa puede usarse con ahorros

sustanciales en el costo inicial, así como una reducción en la canti-

dad de lodo de cal a manej arse . Si la recarbonatación en dos etapas

se aplica solamente para la recuperación de la cal, el valor de la -

cal recuperada deberá compararse contra su costo . Las tasas de flu

jo de derrame máximo horario para el clarificador intermedio, en -

la recarbonatación en dos etapas, no deben de exceder de 1,400 -

GPD/ft2 . También, se debe prever la adición de polímero al influen

te del claririfador intermedio .

4 .3 Filtración

El que la filtración sea necesaria o no antes de la adsorción con car

bón activado está sujeto a discusión No hay duda que la filtración

puesta adelante de las columnas de adsorción con carbón granular -

de flujo descendente, reducirá la tasa a la cual los poros del carbón

activado se tapan con materiales inertes . También, el empleo de un

filtro eficiente permite el uso, corriente abajo, de una columna de -

carbón activado de flujo ascendente, la cual puede operar a contraco

rriente . Más aún, este modo de operación es el más eficiente . Aho

ra, la pregunta es si el costo de proporcionar la filtración excede -

los beneficios mencionados anteriormente . Solamente, el análisis de .

los datos de operación obtenidos durante mucho tiempo por las plan-

tas que utilizan . carbón granular con y sin filtración previa contesta-

rán esta pregunta . Mientras tanto, un diseño conservador incluirá

la filtración con varias clases de medio proporciona un efluente con

una calidad mucho más alta y una forma de remoción de sólidos más

eficiente que el carbón solo, además protege los poros del carbón-ide

taparse con material inerte . El equipo de filtración disponible propor

ciona una operación simple, confiable y automática . El carbón no es

unfiltro particularmente efectivo debido básicamente a que actúa como

un filtro tipo superficial y, como tal, está sujeto a todos los proble -

mas que presentan los filtros de superficie que se utilizan en el tra-

tamiento de las aguas de desecho . Cualquier carga grande de sólidos

tapará un filtro del tipo de superficie en corto tiempo . El uso de -

filtros con dos o más medios proporcionará una mayor eficiencia de

filtración, siendo capaz de tolerar cargas mayores de sólidos que -

las de los filtros tipo superficiales . Para la remoción de cantidades

traza de flóculo químico procedentes del clarificador químico, una -

columna propiamente diseñada de dos o más medios puede operar -

con tasas de 5 .a 10 GPM/ft 2 . El empleo de 5 GPM/ft 2 proporcionará

una base conservadora para el diseño . El lavado superficial es obli-

gatorio cuando se filtra agua de desecho . También, se ha observado,

con las técnicas de lavado que util izan aire y agua y con las técni -

cas de lavado superficial hidráulico, que el ahorro de agua con las

técnicas que utilizan aire son insignificantes si es que las hay. Por

otro lado, el lavado superficial hidráulico ofrece una técnica mucho

más simple.

Ahora, la pregunta que falta por . contestar es si la estructura del -

filtro debe ser del tipo de gravedad o presión . Los filtros de presión

ofrecen ventajas significativas en las aplicaciones con agua de dese-

cho . En muchos casos, la carga aplicada de sólidos será más gran-

de y más variable que en las aplicaciones del tratamiento de agua.

Por lo tanto, es deseable tener cabezas disponibles más grandes que

las utilizadas en los diseños de filtros por gravedad, preferentemen-

te hasta 20 ft de cabeza cuando se opera a 5 GPM/ft2 . En muchos -

procesos de tratamiento físico-químico, el paso de filtración será -

seguido por un paso de adsorción con carbón granular . Entonces, -

cuando el efluente del filtro de presión pase a través de una colum-

na de carbón de flujo descendente, no tendrá que ser rebombeado, -

eliminando frecuentemente un paso de bombeo que sería requerido -

con un filtro de gravedad . Toda el agua de lavado debe ser reproce

sada en las aplicaciones con agua de desecho . El uso de filtros de

presión reducirá la cantidad de agua de lavado debido a su habilidad

para operar a altas péridas de carga . El retrolavado del filtró se

logra invirtiendo el flujo a una tasa de tres o cuatro veces la tasa

normal de 5 GPM/ft 2 . El retorno directo de las aguas de lavado a -

la cabeza de la planta creará un desbalance hidráulico sustancial, el

cual puede causar que el clarificador que se encuentra corriente aba -

jo falle . Por lo tanto, el retrolavado del filtro debe colectarse en -

un tanque de almacenamiento y recircularse a la cabeza de la plan-

ta a una tasa controlada . Así, el tanque de almacenamiento deberá -

diseñarse adecuadamente para manejar retrolavados sucesivos de dos

o tres filtros . De igual forma, es deseable anteceder al paso de fil-

tración con una laguna homogenizadora de flujo para que los filtros

puedan operarse a tasa constante . Se deben tomar precauciones para

la alimentación directa del polímero a el influente del filtro como -

una ayuda para la filtración . La turbiedad y la pérdida de carga del

efluente del filtro debe cuantificarse continuamente, de esta forma,

una alta pérdida de carga del filtro se usará para iniciar un progra

ma de retrolavado automático .

4 .4 Adsorción con carbón granular4

Debido a la economía no probada de la recuperación y el reuso del

carbón en polvo, el uso del carbón granular es la única técnica prác

tica y disponible para la remoción de productos orgánicos solubles de

las aguas de desecho crudas coaguladas . Aquí, las mayores decisiones

de diseño son la selección del tiempo de contacto, la dósis de carbón

requerida ( puede estimarse asumiendo una - remoción de 0 .5 lb de -

DQO por lb de carbón antes de la regeneración ), y la configuración

del contactor de carbón a usarse . Típicamente, las dósis de carbón

serán sustancialmente más grandes que cuando el carbón granular se

aplica al efluente secundario coagulado y filtrado . Tiempos de contac

to de 30 minutos marcan el punto donde empieza a disminuir la recu

peración . Esto es, un tiempo de contacto drásticamente más largo

no proporcionará ninguna remoción adicional de productos orgánicos.

El diseño del contactor es dependiente del método seleccionado para

controlar la generación del ácido sulfhídrico . El prolífico crecinien

to biológico obtenido en la filtración por gravedad producirá, una pér

dida excesiva de carga en una columna empacada de flujo descenden

te . Para este caso, se reporta al retrolavado frecuente como efecti

vo para controlar la generación de ácido sulfhídrico . También, se

reporta la cloración al punto de ruptura del influente a la columna -

como efectivo para controlar la generación de ácido sulfhídrico .

El empleo de columnas de acero presurizadas permite presiones de

operación, más altas y, por lo tanto, profundidades de carbón más -'Olb

grandes . Consecuentemente, una columna de concreto tiene general-

mente menos profundidad de carbón y una área superficial mayor -

para poder mantener el mismo tiempo de contacto . Por lo tanto, -

existe más área de derenado y cabezales de influente y efluente por

unidad de tiempo de contacto en las estructuras de concreto que fun-

cionan por gravedad . . Comparaciones económicas entre estos dos mé

todos muestra que no hay una gran diferencia de costos en ambos

casos.

Otro punto a considerar es el efecto del pH, en el paso de coagula-

ción, sobre la eficiencia del proceso del carbón activado . Uno de los

procesos estudiados se basó en la recomendación de usar pH extre-

madamente altos, en el proceso de coagulación con cal, para hidro-

lizar algo del material orgânico . De esta forma, se pensó que se po

día aumentar la eficiencia del proceso del carbón activado . Sin em-

bargo, se intentó duplicar estos resultados con seis aguas de desecho

diferentes sin obtenerse ningún beneficio asociado con el alto pH de

. la coagulación . Por lo tanto, antes de incurrir en las desventajas

de trabajar con un pH alto ( i .e . cantidades masivas de lodos incre-

mento de los requerimientos de dióxido de carbono para el ajuste del

pH, etc.), sus efectos sobre el agua de desecho específica se deberán

evaluar .

4 .5 Regeneración del carbón

A medida que el carbón activado adsorbe los contaminantes orgánicos

del agua de desecho, los poros del carbón se saturan eventualmente,

por consiguiente, el carbón debe regenerarse para su reuso . La me

jor forma de restaurar la capacidad adsortiva del carbón es por me-

dio de la regeneración térmica . Calentando el carbón en una atmós-

fera de vapor baja en oxígeno, en un horno de pasos múltiples a tern

peraturas que oscilan de 1650 a 1750°F, los contaminantes orgánicos

adsorbidos se volatilizan y eliminan en forma gaseosa . El carbón re

generado se enfría sumergiéndolo en agua . Con un tratamiento ade-

cuado, ele carbón restaura casi en un 100% su capacidad adsortiva, li

mitándose las pérdidas por quemado y por desgaste a un 5-10% . Los

olores desprendidos en la regeneración del carbón en un horno pue-

den controlarse . El diseño del horno se hace reconociendo el hecho

de que un tiempo sutancial de paros puede requerirse para el mante-

nimiento del horno . Así mismo, se debe considerar el tener parado

el horno un 40% del tiempo de operación, lo cual proporcionará una

base conservadora de diseño para seleccionar su tamaño .

4 .6 Remoción de nitrógeno

Los tres métodos principales para la remoción de nitrógeno de las

aguas de desecho tratadas fiisicoquímicamente son: adsorción del amo

nfaco, intercambio cónico slectivo, y cloración al punto de ruptura.

De éstos, la desorción del amoníaco parecer ser el más barato, sim

pie, y fácil de controlar . Este proceso de desorción se efectúa gene

ralmente después del paso de clarificación química, cuando el pH -

del agua de desecho se eleva arriba de 9 .5 por la adición de cal . A

tan elevado pH, el amoniaco está presente predominantemente como

NH3 disuelto que como NH4

Entonces, si el agua de desecho en

forma de gotas es puesta en contacto con grandes volúmenes de ai -

re, el amoníaco se desprende a la atmósfera y, por lo tanto, se eli

mina de la solución . La desorción del amoníaco, sin embargo, tiene

serias limitaciones :_ 1) el uso de este proceso implica la transferencia

del amoniaco del medio acuoso a la atmósfera, de la cual será trans

ferido probablemente a la tierra por la lluvia, 2) la operación del

proceso es impráctica para temperaturas del aire menores a 0°C, y

3) la deposición de escamas de carbonato de calcio sobre la torre -

de desorción ocasionará una pérdida de eficiencia de la reducida cir

culación del aire . Además, puede eventualmente tapar por completo

la torre .

5 . TRATAMIENTO FISICO-QUIMICO VERSUS TRATAMIENTO

CONVENCIONAL

Quizás la ventaja más importante es la estabilidad de operación pro

porcionad por un sistema de tratamiento físico-químico . Los siste-

mas biológicos son notoriamente sensitivos a cambios en las condi-

ciones ambientales . Por ejemplo, si un material tóxico entra en la

planta aunque sea temporalmente u ocurre un exceso de carga hidráu

lita, no solamente la eficiencia del tratamiento biológico decrecerá,

sino que la recuperación completa podría requerir varios días o aún

semanas . En un sistema físico-químico, el sistema de filtración ape

ya al clarificador y el sistema del carbón activado apoya a los dos

primeros de una forma redundante con respecto a la remoción de -

sólidos suspendidos . Por lo tanto, los problemas con el tratamiento

físico-químico són improbables . Además, si un problema ocurre, se

puede esperar que la recuperación inmediata de la planta tomará lu

gar una vez que la fuente o causa del problema se elimine.

La inherente estabilidad del funcionamiento se refleja también en una

mayor flexibilidad de diseño y de operación . Secciones entreras de

una planta de tratamiento físico-químico pueden colocarse o remover

se del proceso a medida que las necesidades lo requieran . Más aún,

las sobrecargas temporales pueden absorberse con poco efecto y los

incrementos de flujo sostenidos durante un largo tiempo pueden aco-

modarse, usando polka ros en el paso de clarificación e incrementan

TABLA 2

VENTAJAS DEL TRATAMIENTO FIS ICO-QUIMICO VERSUS EL

TRATAMIENTO BIOLOGICO CONVENCIONAL

1)

MENOR REQUERIMIENTOS DE AREA (112 A 1/4 )

2)

MENOR SENSIBILIDADAVARIACIONES DIURNAS ( MAYOR ESTABILIDAD )

3)NO ES AFECTADO POR METALES TOXICOS.

4)

FACTIBLE DE REMOVER METALES PESADOS.

5)MAYOR REMOC ION DE COMPUESTOS DE FOSFORO.

6)

MAYOR FLEXIBILIDAD PARA DISEÑO Y OPERAC ION.

7)CAPAZ DE ADAPTARSE AL DISEÑO MODULAR.

8)

CAPAZ DE ACOMODAR 1NCREMENTOS DE FLUJO.

9)MAYOR REMOCI ON DE CONTAMINANTES ORGANICOS .

TRATAMIENTOPRELIMINAR

CLARIFICACION~ DISPOSICION DESOLIDOS ylo REC PERACION

CENIZAS

R ETROLAVA DO

AGUA DE DESECHO DEL-PROCESO

-JR EGENERAC I ONDEL CARBON

O

iREMOC IODE----AMONIACO

DES I NFECC ION

AGUA DE BUENACALIDAD

FIGURA 1

DIAGRAMA DE FLUJO ESQUEMATICO PARA- UN SI STEMA DE TRATAMIENTO FISICO-QUIMICODE AGUAS DE DESECHO,

DESORC ION DELAMONIACO

A DSORC ION CON RETROLAVADO CARBON

r

L RETROLAVADOF [RAC ION CONMEDIOS MULTI - f

F I LTRAC ION CONMEDIOS MULTI -PLES

PLES

do las tasas de regeneración del carbón activado y de la resina em

pleada, si este fuera el caso, en la remoción del nitrógeno . Además,

desde el punto de vista del diseño, las plantas de tratamiento físico-

químico . pueden diseñarse fácilmente en forma modular . Finalmente,

la tabla 2 presenta un resumen de lo dicho anteriormente . .

6 . BIBLIOGRAFIA

6 .1 W . Weber, Jr ., "Physicochemical Processes for Water

Quality Control", John Wiley & Sons, Inc . 1972.

6 .2 R .L . Culp and " G . L . Culp, "Advanced Waste Water - -

Treatment", Van Nostrand Reinhold, New York, N .Y ., 1971.

6 .3 Culp, Suhr, and Evans, "Physical-Chemical Waste Water

Treatment Plant Design", EPA, Technology Transfer, Aug . 1973.

6 .4 Cornell, Howland, Hayes, Merry Field, Hill, Culp, Wesner

Cohen, Kugelman, Smith and Westrick, "Process Design Manual for

Carbon Adsorption", EPA .- Technology Transfer, oct . 1973 ..

6 .5 T .M . Keinhath, "Physical-Chemical Alternatives to Bio -

logical Wastewater Treatment", Clemson, South Carolina, Feb . 1972

6 .6 Hazen, Sawyer, Bruns, Roe, Kreissl, Smith and Lussier,

"Process Design Manual for Suspended Solids Removal", EPA, Techno

logy Transfer, Jan . 1975.

6 .7 J .L . Cleasby and E .R . Baumann, "Waste Water Filtration-

Design Considerations", EPA . Technology Transfer Seminar Publication,

July,1974 .

SISTEMAS BIOLOGICOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS

RESIDUALES DOMESTICAS

Ing . Carlos González Guzmán

SISTEMAS BIOLOGICOS DE TRATAMIENTO

DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS

. . INTRODUCCION

1.

PROCESO

2.

BIO-CONVERSION CONTINUA

3.

TRATAMIENTOS BIOLOGICOS

4.

TIPOS DE PROCESOS

4 .1 TANQUES SEPTICOS

4 .2 CAMARAS DE OXIDACION

4 .3 TANQUES IMHOFF

4 .4 SISTEMA CONVENCIONAL DE LODOS ACTIVADOS

4 .5 AERACION GRADUADA

4 .6 AERACION POR PASOS

4 .7 ESTABILIZACION POR CONTACTO

4 .8 PROCESO HATFIELD

4 .9 PROCESO KRAUS

4 .10 AERACION ACTIVADA

4 .11 AERACION A CORTO PLAZO

4 .12 AERACION PROLONGADA

4 .13 PLANTAS PAQUETE

4 .14 OXIDACION CON OXIGENO PURO

4 .15 DISCOS BIOLOGICOS ROTATORIOS

4 .16 SISTEMA EN DOS ETAPAS

4 .17 NITRIFICACION-DESNITRIFICACION

4 .18 FILTROS PERCOLADORES

4 .19 LAGUNAS DE ESTABILIZACION

4 .20 LAGUNAS INTEGRALES

FIGURAS Y CUADROS

BIBLIOGRAFIA

llNTRODUCCION .

El presente escrito se elaboró con el objeto de proveer, al lector,

con suficiente información para conocer los principios generales en

que se basan los procesos involucrados en el tratamiento biológico

de las aguas residuales municipales.

1 . PROCESO

Los sistemas biológicos en general se basan en una oxidación de la

materia orgánica convirtiendo los compuestos orgánicos solubles en

insolubles.

En la mayoría de los casos esta oxidación se lleva a cabo en los -

compuestos orgánicos formados por solo unos cuantos elementos -

( C, N, P, H2, 02, y S )

Los primeros 3 son los soportes de las estructuras sobre las cua-

les se construyen la myor parte de las moléculas, los elementos N,

P y S se encuentran en cantidades pequeñas, otros elementos están

presentes solo en trazas sin dejar por ésto de ser importantes -

(micronutrientes).

La acción de los microorganismos es la que oxida la mayoría de -

las sustancias . orgánicas disueltas haciéndolas insolubles y fácil de

remover por diferentes medios.

Esta bio-conversión puede ser representada por la reacción.

Materia .

Biodegradable + 02

Soluble

Materia

Microorganismos Carbonosa + CO2 +2

0 +

Insoluble

Microorganismos +

Que es una simplificación de una serie de reacciones complejas lle

vadas a cabo por una Población Simbiótica de microorgai ismos . (1)

Estos microorganismos incluyen bacterias, protozoarios, Moho y -

Metazoarios tales como rotiferos, larvas de insectos y gusanos los

cuales se relacionan por medio de una cadena alimenticia.

Las bacterias y el Moho descomponen compuestos orgánicos comple -

jos para producir debido a su desarrollo de crecimiento, material

celular con el cual se alimentan los protozoarios los cuales son con

sumidos por los metazoarios (2).

Para que estas reacciones de descomposición se lleven a cabo es -

necesario que:

• El sustrato sea biodegradable y no tóxico

• Presencia de una fuente de 02 disuelto

Capacidad de los microorganisms presentes de metabolizar

los desechos

Presencia de nutrientes

. Temperatura y pH adecuados

La reacción anterior puede ser representada gráficamente trazando -

la cantidad de microorganismos contra tiempo y la concentración del

sustrato contra tiempo ( figura 1 ) . Este crecimiento contra tiempo

puede ser dividido por lo menos en 3 fases ; la de crecimiento loga-

rítmico, la fase de declinación y la fase endógena.

La fase de crecimiento logarítmico existe cuando los microorganis-

mos están siendo generados en grado logarítmico, al tiempo que los

microorganismos están convirtiendo el sustrato en más microorganis

mos, la reacción comienza a ser limitada por el sustrato cuando el

sustrato llega a ser más limitado la reacción entra en su fase de -

declinación.

Durante la fase de declinación la tasa de conversión de la materia -

orgánica en microorganismos empiezan a morir, los constituyentes

celulares de los microorganismos muertos pasan a ser sustrato para

la población viviente, esta fase de disminución en número de orga -

nismos es llamada la fase endógena.

La morfología de la bacteria por su relación con la fase de creci-

miento es de importancia considerable en la operación de los siste-

mas biológicos cada bacteria está compuesta generalmente de una

región nuclear, citoplasma, membrana citoplásmicâ, pared celular

y cápsula ( figura 2 ).

culas solubles de modo que estas pueden penetrar a través de la -

pared celular al citoplasma donde las encimas intracelulares metabo

lizan dichas partículas, debido a su rápida reproducción.

Los organismos deben tener suficiente oxígeno disuelto, sustrato -

disponible y temperatura adecuada ( figura 3 ).

Durante el crecimiento en condiciones óptimas la cápsula alrededor

de la célula se va engrosando, se piensa, que ese grosor formado

por polisacaridos es el responsable de la floculación bacteriana, una

vez que la célula se divide en dos, tal vez las dos células nuevas

queden unidas y así al dividirse en cuatro, por efectos de colisión

se les adhieren otras colonias causando el enlargamiento del flócu -

lo, total, sin embargo, este crecimiento del . flóculo no nos asegu-

ra que sedimente ( figura 4 ).

Al mismo tiempo que el flóculo crece en tamaño la bacteria se ais

la y continúa su proceso de metabolización en forma anaerobia.

Esta pérdida de eficiencia en el proceso de bio-conversión debido al

aislamiento es probablemente una de las mayores causas en los re-

Las enzimas extracelulares contenidas entre la pared celular y la

cápsula ó en la cápsula, rompen . los compuestos orgánicos en partí

cientes aumentos de eficiencia en un sistema que utiliza 02 puro (3).

2 . BIO-CONVERSION CONTINUA

Para explicar el proceso continuo tomaremos un sistema de lodos -

activados de tipo continuo que de forma general están compuestos -

por un tanque de aeración y un tanque de sedimentación pro grave-

dad, las aguas residuales son alimentadas al tanque de aeración con

juntamente con oxígeno donde los residuos solubles son metaboliza-

dos y producen más organismos como en un proceso batch . La mez

cla del agua y los microorganisnns es llamado "Licor Mezclado" -

el cual pasa del tanque de aeración al sedimentador final donde, por

la acción floculante de la cápsula de los microorganismos, se for-

man flóculos que sedimentan rápidamente dejando al efluente relati-

vamente libre- de residuos, los microorganismos sedimentados son

bombeados, en parte, nuevamente al tanque de aeración para servir

como fuente de microorganismos al agua residual del influente.

Los microorganismos son recirculados debido a la cantidad de de-

sechos de entrada en el influente con relación a la masa biológica

existente en el Tanque de aeración, factor de carga (FIM) el cual

es crítico en la eficiencia de la bioconversión; el ciclo continuo de

aeración, crecimiento, sedimentación y recirculación comienzan -

nuevamente, con la conversión continua de los desechos solubles -

en microorganismos insolubles, un exceso de sólidos biológicos acu

mulados debe ser removido para tener balanceado al sistema.

3 . TRATAMIENTOS BIOLOGICOS

En forma comparada el sistema biológico de tratamiento es sólo una

duplicación del proceso de autopurificación natural sólo que el prime

ro bajo condiciones controlables, los procesos de este tipo pueden -

ser clasificados en forma general en Aerobios, Anaerobios y Facu .

lativos.

En los aerobios los microorganismos utilizan oxígeno disuelto en -

el agua para convertir los desechos en más microorganismos, los

subproductos son agua y bióxido de carbono.

Las bactterias saprofitas producen compuestos intermedios tales co

mo ácidos orgánicos y alcoholes, los cuales son utilizados por las

bacterias formadoras de metano que convierten estos compuestos en

CO2 y CH4 . Si algunos compuestos sulfuracb s están presentes uno

de los productos finales será H2S.

En el tipo facultativo se establece un ciclo entre aerobios y anaero

bios los primeros proporcionan CO2 que sirve de fuente de energía

a los segundos los cuales dan 02 a los primeros que se encuentran

en la superficie .

4 . TIPOS DE PROCESOS

4 .1 Tanques . Sépticos

Los tanques ó fosas sépticas son dispositivos que combinan la diges

tión parcial de los lodos con la sedimentación . Los lodos estén en -

contacto directo con el agua residual que fluye a través de la fosa.

Este sistema de tratamiento está formado pur una trampa de grasas,

el tanque séptico y una obra de disposición final (4) que puede ser

en base a zanjas de oxidación o pozos de absorción, un diagrama

típico (5) se presenta en la figura (5).

Este método es recomendable para viviendas individuales, pequeños-

grupos de casas o pequefias comunidades donde no exista alcantari-

llado o red de drenaje comunal, para gastos hasta de 35m 3/día.

En ocasiones se ha dicho que estos sistemas proveen un tratamiento

completo y que la materia sólida es digerida completamente si se -

deja por largo tiempo en el tanque, sin embargo bajo condiciones -

favorables y solo entonces, el éfluente de un tanque séptico bien di

seriado es parecido al agua residual sedimentada (6) esto es, contie

ne mucha materia orgánica disuelta y coloidal y requiere un trata-

miento posterior a base de oxidación biológica antes de poder ser des

cargado a un cuerpo receptor .

Debido a que el lodo acumulado en el tanque, por sedimentación no

se digiere . completamente es necesario remover periódicamente la

cantidad acumulada . A menudo se recomienda dejar algo de lodo en

el tanque para ayudar a la digestión de las acumulaciones subsecuen

tes de sólidos, pero puesto : que la digestión no parece ser esencial

para operar un tanque séptico en forma satisfactoria, lo mejor . es

remover todo el lodo acumulado.

. Aún cuando no es posible dar información exacta de las cantidades

de productos utilizados en : las casas- que puedan ser descargadas sin

afectar al proceso; experimentalmente se ha comprobado que los de

tergentes sintéticos cuando son usados en cantidades normales no

causan problemas en la operación de los tanques sépticos . Los de-

sinfectantes y limpiadores químicos son tan variados en caracterís

ticas que se tendrían que considerar en forma individual, pero por

lo general, son utilizados esporádicamente debiéndose evitar su uso

en grandes cantidades.

4 .2 Cámaras de oxidación

El proceso de cámaras de oxidación es un tratamiento de tipo secun

dario que se aplica generalmente al efluente de fosas sépticas, su

funcionamiento es parecido al de los filtros biológicos pero sin re-

circulación del efluente .

Esta unidad de tratamiento consta de una cámara de concreto 6 -

mampostería empacada con grava graduada como se indica en la -

figura (6) . El influente se alimenta por la parte superior por me-

dio de una tubería de barro perforada .con el fin de distribuir lo

más uniforme posible el agua, sobre la superficie de grava.

El agua escurre sobre la grava donde la acción de los microorga-

nismos que seadhieren a la roca, oxidan la materia orgánica pre-

sente en el agua el efluente es recogido por medio de drenes, pu = '

diendo estar formados por tuberías de barro, separadas . (7) . La

capacidad máxima recomendable para este sistema es de 100 per-

sonas .

4 .3 Tanques Imhoff

Este tipo de sistemas de tratamiento fué desarrollado por el Dr . -

Karl Imhoff (8) y está formado por una cámara o cámaras superio

res por- las cuales pasan las aguas residuales en su período de se-

dimentación y otra cámara inferior donde la materia recibida por

gravedad permanece en condiciones de reposo para su digestión ana

erobia.

Entre las ventajás que presenta con respecto a las fosas sépticas

se encuentra la de impedir que los sólidos que se han separado de

las aguas residuales por sedimentación, se mezclen nuevamente con

ellas y en esta forma proporcionen un efluente con mejores condi-

clones para su posterior tratamiento . Así mismo, se cuenta con una

trampa para impedir que los gases producidos por la descomposición

de , los sólidos arrastren a estos en su ascenso a la superficie, de -

esta forma los gases y partículas ascendentes de lodo sean desvia-

das hacia la cámara de natas y respiradero ( figura 7) (9).

El tratamiento de aguas residuales en este tipo de unidades es re-

comendable para poblaciones de 500 a 5000 habitantes . Los lodos

producidos en la cámara de digestión son . dispuestos finalmente en

lechos de secado.

4 .4 Sistema convencional de lodos activados

Mientras que el procesó de estabilización biológica . de la materia or

gánica debe ser realizado en forma rápida ' y completa, en el proce

so de lodos activados es importante también que la biomasa produ-

cida por medio de la síntesis y crecimiento forme fióculos pesados

que puedan ser finalmente separados en el clarificador final (figura

8).

Los factores involucrados en el diseño y operación del proceso in-

cluyen: tasa de biodegradación ( figura 9), caracterización del agua

residual, selección del tipo de reactor ( figuras 10,11 y 12 ), produc

ción de lodos (figura 13) requerimientos de oxígeno ( figura 14 ) se

paración sólido-líquido y otros .

Las modificaciones del proceso convencional son:

4 .5 Aeración graduada (tapered aeration )

En un tanque de aeración cuyo flujo longitudinal ya tenga un modelo

definido el impacto de la DBO del influente creará una relativamente

alta demanda de oxígeno en ese punto de entrada, a medida que el

flujo va recorriendo la longitud del tanque y la materia va siendo

atacada, la demanda de oxígeno se va reduciendo , este tipo de pro

ceso se muestra en la figura (15) y está diseñado en base a este -

principio .

4 .6 Aeración por pasos ( step aeration )

Otra forma de satisfacer la demanda de 02 en el licor mezclado

del tanque de aeración es introducir el gasto en puntos equidistan-

tes a lo largo del tanque.

Este proceso es denominado aeración por pasos pero debería ser

llamado más apropiadamente carga por pasos . Este sistema mos -

trado en la figura (16) permite el uso de un tanque más pequeño -

que el del convencional y una concentración mayor de lodo en aera

ción por lo que su carga volumétrica es mayor .

4 .7 Estabilización por contacto ( Contact Stabilization )

Este sistema permite utilizar el mismo factor de carga que del-pro

ceso convencional de lodos activados y al mismo tiempo duplica su

carga volumétrica, como se muestra en el diagrama de la figura

(17) los organismos bajo aeración contienen unarelativamente gran

cantidad de materia almacenada . Cuando el licor mezclado es des -

plazado al tanque de sedimentación, los organismos sedimentados -

son bombeados a la unidad de re-aeración, donde son aerados en -

ausencia de suministros de comida, en estas condiciones los organis

mos "hambrientos" al ser descargados nuevamente en el tanque de

aeración remueven grandes cantidades de sustrato por medio del -

(proceso metabólico de la asimilación, es interesante notar que es

posible rediseñar un sistema convencional de lodos activados sobre-

cargado y operarlo como uno de estabilización por contacto . El re-

diseñamiento puede envolver solo ligeros cambios en el sistema de

`bombeo en los lineamientos seguidos para operar el tanque de ae-

ración, la capacidad del tanque sedimentador tendría que ser incre

mentada ya que el flujo excedería el valor original de diseño .

4 .8 Proceso Hatfield

Este proceso como se muestra en la figura (18) . Es otro sistema -

digno de considerar, difiere del anterior en que el sobrenadante delf

lodo digerido anaeróbicamente y/o el lodo digerido son alimentados

alternativamente al tanque de reaeración.

En el caso de agua residual que contenga grandes cantidades de ma

terial carbonáceo el suministro del efluente del digestor anaeróbico

al tanque de reaeración fortifica los sólidos de lodo activado con -

aminoácidos y otras substancias nitrogenadas, esto es útil particular

mente cuando los residuos tales como los de enlatadoras de frutas

o vegetales deben ser tratados; por otra parte al igual que el proce

so de aeración por pasos este proceso tiene la ventaja de poder man

tener una gran cantidad de organ ismos bajo aeración en un tanque -

relativamente pequeño.

4 .9 Proceso Kraus

En la figura (18) también se muestra el proceso Kraus en este pro-

ceso algo del lodo de retorno se desvía, por medio de un tubo de pa

so del tanque de reaeración y es enviado directamente al licor mez

ciado del tanque de aeración por lo que en cierto aspecto el proceso

Kraus es un híbrido entre el convencional y el sistema Hatfield .

4 .10 Aeración activada ( Activated Aeration )

El proceso de aeración activada mostrado en la . figura (19) es un sis

tema o más concretamente una combinación de sistemas convencional

y de alta tasa, como se puede notar en el diagrama, la porción supe

rior de la planta corresponde al tipo de proceso convencional la plan

ta inferior de la figura es operada en la misma forma que esta, pe-

ro en adición recibe los lodos de exceso del sistema . convencional aso

ciado, el sistema de . aeración activada proveé un alto grado de flexi

bilidad de operación y se le ha encontrado gran utilidad en algunas -

de las grandes plantas de tratamiento del tipo convencional.

4 .11 Aeración a corto plazo Short-Term aeration )

Los procesos con aeración a corto plazo ( figura 20 ) soportan facto

res de carga orgánica extremadamente altos variando de 0 .5 a 5 lb

DBO5/lb SSV-día, el límite inferior de este ámbito está asociado con

sistemas tales como el de bloques rápidos y el sistema de Aero-Ace

lerador, estos dos sistemas tienen cargas volumétricas del orden de

150 lb DBO5/1000 ft3 de capacidad del tanque de aeración.

Los procesos del tipo de aeración a corto plazo ofrecen considerable

economía de construcción debido a la pequeña capacidad requerida en

el tanque de aeración . Sin embargo los tanques de aeración por ser

pequeños pueden contener solo bajas concentraciones de organismos -

por lo que la calidad del efluente se verá restringida, ya que a me-

nor concentración de organisrm s en el sistema, mayor la cantidad

de materia orgánica que no será degradada y aún cuando este efecto

no es directamente proporcional a la concentración de organisrm s la

reducción de la calidad del efluente llega a ser considerable, sobre

todo cuando la concentración de microorganismos_ llega a ser real-

mente pequeña como en el caso del sistema de aeración modificada

y el de Supra-activación, otro factor a considerar en este tipo de

sistemas es la elevada producción neta de SSV, la cual si no es re

movida en forma intencional afecta considerablemente la calidad del

efluente y en caso contrario se presenta el problema de disposición

de lodos, que por lo general en este tipo de sistemas, es atacado

enviándolo a un . digestor anaerobio por un período nominal de 6 días,

cálculos preliminares indican que si el lodo parcialmente digerido

fuera retornado al influente del proceso en sistemas operando en el

ámbito de 0 .5-1 lb DBO5/lb SSV-día la efici° ncia de remoción de

DBO5 del proceso variaría entre 80-85% en cambio, si el lodo no

fuera separado, la eficiencia sería de 60-70% porque el exceso de

SSV pasaría en el efluente ; por otro lado si el lodo producido en

exceso por este tipo de sistemas es removido en forma intencional

del sistema .y no es regresado la eficiencia aumentaría a un 90-95%.

Estos datos describen en forma somera lo importante que resulta

el decidir el método de operación de un proceso con relación al -

grado de eficiencia que . se desé .

4. .12 Aeración prolongada ( Extended Aeration

El proceso de aeración extendida ó prolongada representado por los

dos sistemas mostrados en las ' figuras (21,22 y 23) se caracteriza

por tener factores de carga que son encontrados a partir del límite

inferior del ámbito asociado con los procesos de aeración a corto

plazo . Aeración extendida opera en un ámbito de 0 .05-2 lb DBO5/lb

SSV-día y a una carga volumétrica aproximada de 20 lb DBO5/1000 ft 3

de capacidad de tanque de aeración, como característica distintiva

de este proceso está su habilidad, debido a su gran capacidad en -

el tanque de aeración, para contener grandes concentraciones de

sólidos volátiles . Su bajo factor volumétrico de carga, conj untamen

te con su gran concentración de organismos se combinan para dar

factores de cargas bajos, típicos . Tal y como es operado en EE .UU

el proceso no tiene descarga internacional de lodos por lo que el

incremento neto de SSV es descargado del sistema en el efluente ,

debido a esto la remoción de DBO5 tiene aparentemente un valor de

75-85%, en algunas partes de Europa sin embargo, los lodos son

removidos y la eficiencia es casi igual a la de lodos activados con

vencional .

4 .13 Plantas paquete

El uso de tanques Imhoff, cámaras de oxidación y fosas sépticas

presenta problemas de olores y baja eficiencia de remoción, por -

lo que,. en algunos casos son sistemas inadecuados por las caracte-

rísticas propias del proceso o por las necesidades de obtener efluen

tes con mejor calidad.

Siendo los métodos biológicos aerobios, generalmente, los más efi-

cientes,, en los años 50s se inició la aplicación de sistemas de lodos

activados en pequeñas comunidades, desarrolândose procesos que no

requerían mucha área ó no producían muchos lodos y con buena efi-

ciencia de remoción como el caso de aeración prolongada (10) y esta

bilización por contacto (11).

En general el tamaño más grande de una planta paquete sirve para

tratar el gasto generado por 500 personas o el equivalente a un con-

junto de unas 150 casas aproximadamente, por lo que estos sistemas

son adecuados para hospitales, escuelas, hoteles y otras instituciones

pequeñas.

Este tipo de tratamiento se caracteriza por:

. pequeño gasto diario

• sin sedimentación primaria

• aeración de 20 a 24 horas

. periodo largo de sedimentación final

El mecanismo básico del proceso es controlar la tasa de crecimien

to de microorganismos en su fase endógena . Ambos proceso utilizan

digestión aerobia de lodos y cloraci6n del efluente.

4 .14 Oxidación con oxígeno puro

Otra modificación es la oxidación con oxígeno puro como sustituto

del aire, en este tipo de proceso el tanque de aeración está cubier

to y el oxígeno es introducido al espacio libre entre el licro, mezcla

do y la cubierta o agregado por un sistema rociador rotatorio (figu-

ra 24) en el primer caso la transferencia de oxígeno es llevado ° a

cabo utilizando aeración superficial, una alta concentración de 0 2 es

mantenida en el licor mezclado .produciendo una gran masa biológica

aerobia con buenas condiciones de floculación, una vez que el CO2

producido por los microorganismos es transferido de la fase líquida,

una porción del gas contenido sobre el líquido debe ser descargado,

el efluente del licor mezclado es separado en clarificadores gravita

torios convencionales y el lodo espeso retornado por medio del in-

fluente al tanque de aeración (12).

4 .15 Discos biológicos rotatorios

Como se muestra en la figura (25) el sistema consiste de una serie

de discos paralelamente unidos por una flecha que los atraviesa en

su parte central, la flecha está soportada justo arriba de la super -

ficie del agua residual en un tanque semicircular, cada grupo de -

discos es llamado una etapa por lo que la unidad de la figura tiene

4 etapas, cada etapa opera en un compartimiento separado resultan

do el flujo un pistón . Durante su operación la flecha gira lentamen-

te, exponiendo la capa biológica formada en la superficie de los dis

cos a la atmósfera y al contacto con el agua residual, mientras está

sumergido el disco, al moverse a través del agua produce buen mez

ciado resultando una eficiente transferencia de sustancias orgánicas

del agua a la superficie del disco y cuando emerge, una capa delga

da de agua es retenida en la superficie del disco y oxigenada trans

firiendo la oxidación una vez sumergido en el agua nuevamente a me

dida que el disco pasa por el agua, esfuerzoas cortantes ejercidos

en la interfase líquido-sólido desprenden el exceso de biomasa acu-

mulado en el disco, el cual es mantenido en sus pensión por el mo-

vimiento del disco hasta ser descargado en la última etapa ( efluen-

te) la producción de sólidos es tal que se necesita un sedimentador

para separar sólidos y agua, la información acerca del diseño de -

este tipo de procesos es aun limitada (13) (14) y (15) . Un diagrama

típico se muestra en la figura (26) .

4 .16 Sistemas de lodos activados , en dos etapas

Este proceso consta en realidad de dos sistemas de lodos activados

(figura 27) operados en serie, el lodo del primer clarificador es re

tornado al tanque de aeración de la primer . etapa y el lodo del segun

do clarificador es retornado al tanque de aeración de la segunda eta

pa y todo el lodo a descargar del sistema proviene del clarificador

de la primera etapa, las condiciones de carga de la primer etapa -

son similares a los especificados para el sistema de aeración de al.

ta tasa, tanto la concentración de sólidos del licor mezclado como

el factor de carga son altos y el tiempo de retención es corto . Pues

to que un gran porcentaje de DBO5 es removido en la prime r etapa

la concentración de sólidos del licor mezclado y el factor de carga

de la segunda etapa son similares a los del sistema convencional de

lodos activados.

La principal ventaja de este doble sistema es que la primer etapa -

puede ser operada con un factor de carga elevado removiendo una -

gran cantidad de DBO5 en un período relativamente corto.

El hecho de que el primer clarificador tenga un efluente con carmen

traciones altas de DBO5 y sólidos no es problema puesto que el efluen

te es tratado en el segundo sistema, otras ventajas son : capacidad

para afrontar choques de carga orgánica y su gran estabilidad, este

tipo de procesos empezó a ser operado en 1928 (16) y en Suiza se ope

ra desde 1963 .

4 .17 Nitrificación y desnitrificación

En un sistema biológico de tratamiento en condiciones aerobias el -

nitrógeno orgánico contenido en el agua residual es transformo a

amoniaco por medio de microorganismos heterotróficos . Bajo condi-

ciones favorables el amoníaco puede ser oxidado hasta nitritos y ni-

tratos por medio de bacterias autotróficas tales como las nitrosomas

y nitrobacter . La conversión de amoníacos a nitritos y nitratos es co

nocida como nitrificación, este proceso por lo general tiene lugar en

sistemas biológicos de tratamiento operados con cargas orgánicas -

baj as y altas temperaturas . Figuras (28) y (29).

Otros grupos de bacterias heterotróficas tales como las Pseudomonas

denitrificans bajo condiciones anaéróbicas son capaces de reducir

los nitratos a nitritos y estos últimos a nitrógeno gas este proceso

es llamado desnitrifación (17) en lugar del oxígeno molecular este -

grupo de microorganismos utiliza el oxígeno de los nitratos . o nitri-

tos para su metabolismo . En algunos sistemas de lodo activados el

problema de lodo flotante en el clarificador está asociado con el pro

ceso de desnitificación, esto ocurre curo do la nitrificación se reali-

za en el tanque de aeración y la desnitrificación en el .clarificador.

En los cuadros (1) y (2) se presentan los diferentes modelos utiliza-

dos en el desarrollo de criterios de diseño de sistemas de lodos -

activados . .

4 .18 Filtros percoladores

En estos procesos una población microbiana fija es utilizada para bio

degradar los componentes orgánicos del agua residual la unidad con-

siste de una estructura cilíndrica hueca empacada con un medio iner

te sobre el cual se desarrolla una película formada por microorga-

nismos, el agua es distribuida en_ la parte superior de la columna-

sobre la superficie demodo que se distribuye en forma uniforme y -

en capas delgadas, durante el paso del agua a través de la superfi-

cie del material de empaque, la materia orgánica y el oxígeno son

absorbidos y utilizados por la película microbiana produciendo sóli-

dos biológicos que se van engrosando hasta llegar, a ser desprendidos

y descargados en el efluente por lo que al filtro le debe seguir un -

tanque de sedimentación . Las condiciones que se desarrollan en el -

filtro entre la capa microbina y el líquido, localizados ambos en la

superficie del material de empaque son los presentados en la figura

(30) . La capa microbiana se fija temporalmente al medio filtrante, -

una capa fina de líquido fluye por la superficie con lo que resulta

una transferencia de sustrato y oxígeno en la interfase sólido-líqui-

do, sobre la superficie del sólido el sustrato es absorbido por los

microorganismos en presencia de oxígeno molecular, debido al me-

tabolismo celular aeróbico hay una producción de material celular y

subproductos, a medida que este proceso avanza, la capa , celular -

se engrosa hasta que es desprendida de la superficie y los sólidos

son . arrastrados en el efilente, el oxígeno requerido para la reacción

aerobia es transferido del aire a la capa líquida, el aire fluye a -

contracorriente del líquido.

En las figuras (31) y (32) se presentan : un filtro típico y el diagrama

completo de un sistema de este tipo . En las figuras (33) (34) y (35)

se presentan diferentes acomodos de los sistemas de filtros.

En la figura (36) se presenta la ecuación de velocidad de remoción

de la materia orgánica, en el cuadro (3) 'la ecuación teórica propues

ta por Howland y en el (4) la ley de Velz . Los criterios de diseño

basados en modelos empíricos y la evolución de dichos criterios se

presenta en los cuadros (5) y (6) respectivamente.

4 .19 Lagunas de estabilización

Otro tipo de sistemas biológicos lo constituyen las lagunas de estabi

lización en general este tipo de proceso puede definirse como un -

estanque o charca conteniendo aguas residuales crudas o tratadas -

parcialmente en el cual se lleva a cabo una oxidación o reducción

de la materia orgánica ( figura 37 ).

En términos generales las lagunas pueden dividirse en:

Lagunas Anaerobias . Aquellas lagunas en las que la producción de

ácidos orgánicos y la obtención de Metano y Dióxido de Carbono por

fermentación de ácidos son las mayores reacciones (principales, no

únicas).

Lagunas Aerobias Artificiales . Lagunas en las que los . microorganis

mos en ,presencia de oxígeno convierten la materia orgánica conteni

da en las aguas residuales en sales estables o minerales (figura 38).

Lagunas Facultativas .- Donde la estratificación causa un predominio

de reacciones anaerobias en las secciones bajas y oxidación aerobia

con fotosíntesis en la parte superior.

Lagunas Aerobias Fotosintéticas . - En las cuales los compuestos pre

sentes en las aguas residuales se transforman en otros compuestos

un poco más estables (algas).

Las cuatro reacciones principales en los diferentes procesos bioló-

gicos son (18).

1 .

Oxidación Aerobia, de la materia orgánica carbonosa trans-

formándola en organismos, agua y bióxido de carbono

6 (CH2O) X + 5 02 ---- * (CH 2O) X + CO2+5 H2 O +

2.

Conversión Fotosintética, debióxido de carbono en compuestos

orgánicos ( algas) y oxigeno.

(CH2O) X + CO2

(CH2O) X + 02 + H20)

3 .

Conversión Anaeróbica, de ' la . materia orgánica:

a) Producción de ácidos orgánicos

(CH20) X

i (CH2O) X + 2 CH3COO H

b) Fermentación de ácidos

2 1/2 CH3 COOH --ft (CH2O) X + 2 CH4 + 2 CO2

En el cuadro (7) se presentan las ecuaciones de los diferentes tipas

de flujo hidráulico, sobre los cuales se han desarrollado los crite-

rios de diseño de lagunas de estabilización en general.

Los cuadros (8) y (9) nos muestran una clasificación de las ecua-

ciones de diseño . El cuadro (10) las principales relaciones . desarro-

lladas para el diseño de lagunas aerobias fotosintéticas.

4 .20 Lagunas integrales

La combinación de procesos de sedimentación y digestión de lodos

se puede llevar a cabo en una laguna anaerobia y la oxidación de -

la materia orgánica disuelta en una laguna facultativa . La combina

ción j de estos dos tipos de lagunas es factible en ' lagunas denomina

das integrales, como la que se muestra en la figura (39) .

Este tipo de lagunas se ha utilizado en Israel, Sudáfrica, Austin lia

y Estados Unidos . Dadas las condiciones climatológicas- de' nuestro

pars, . este tratamiento puede ser adecuado y recomendable para po-

blaciones de 300-25000 habitantes (7).

Los lodos acumulados deben retirarse cada 4 6 5 años y debido a la

producción de olores desagradables en la laguna, esta debe situarse

a una distancia de 800 a 1000 metros con respecto a los núcleos ur

banos .

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FIG . 1

DIAGRAMA DEL CRECIMIENTO BACTERIANO Y CONSUMO DE -SUSTRATO

'UCLEO

MEMBRANACI TOPLASMATICA

FIG . 2 - ESQUEMA DE UNA BACTI:RIA

-T A SA,DE

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20

30

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60TEMPERATURA G C

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FIG . 3 . - EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA TASA DE CREC?.-MIENTO DE MICROORGANISMOS

CRECIMIENTO FILAMENTOSO

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FIG .4 . - SEDLMENTACi7N DE LODOS EN FUNCION DE . LA CARGA ORGf:: ICA

ORGANISMOSFLOCULADOS

INDICE

VOLUMETRICO

DE LODOS

FLOCULOS a G~DISPERSOS

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. FIG . 5 . - TANQUES SFPTICOS

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FIG .8.- SISTEMA CONVENCIONAL DE LODOS ACTIVADOS

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FIG . 9 .-Se( M g/I)

RELACIONIiS DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE LODOS ACTIVADOS

FIG . I0,BALANCE DE MASA DE UN SISTEMA CON MEZCLA DO COMPLETO SIN

RECIRCULACION

Donde:

Q = GASTO ( litros/dia )So= CONCENTRACION DE SUSTRATO EN EL INFLUEN'1'E ( mg/1 )SI = CONCENTRACION DE SUSTRATO EN EL EFLUENTE (mg/I)X = CONCENTRACION D1~ MASA MICROBIANA (mg/I)

BALANCE DE MASA DE UN St5TE?.1A CON .CO :‘.'iI'LETOY CON R ECI ItC;ULAC;;;;ti

Q = Gasto ( litros/dí1 )So = CONCENTRACION DE SUSTRATO EN EL INFLUENTE (m;/1 ).q = LODO DE RECIRCULAC.ION (1/día)Sl = CONCL-:-NTRACION DE SUSTRATO EN EL EFLUENTE (mg/1)X = CONCENTRA CION . DE MASA MICROI3IANA (mg/1)w= FLUJO DE DESCARGA DE LODOS ( 1/día )Xr = CONCENTRACION DE MASA MICROBIANA EN EL LODO (!nó/1)

(Q .+(.1)X si

TANQUE DESEDIMENTA

ClON

W, X r

.OCA E"700

Donde:Q = FLUJO (litros/día)So= CONCENTRACION DE SUSTRATO EN EL IN FLUENTE (mg/1)q = LODO DE RECIRCULACION ( litros/día )X = CONCENTRACION DE MASA MICROBIANA (mg/1)Sl = CONCENTRACION DE SUSTRATO EN EL EFLUENTE (mg/i)W = FLUJO DE DESCARGA DE LODOS (litros/día)Xr= CONCENTRACION DE MASA MICROBIANA EN LZ LODO (mg/i)

FIGURA 12BALANCE DE MASA DE UN SISTEMA CON FLUJO EN PISTON Y CUI~

RECIRCULACION

XVfJ\ < <'

Xv

Kf- SSV_}, SSW L /~f c~~ti

Sr

Kg . DBO:,

--~ --

Xv .• T

Kg SSVL\i-tt1Z

FIGURA 13RELACIONES !DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE LODOS ACTIVADOS

Rr

XvKg.Oxigeno

:g SSVLM .dza

Sr

Kg DBOS,Xv

Kg SSVLM .dga

FIGURA 14RELACIONES DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE LODOS ACTIVADOS

,

SUMINISTRO DE AIRE

LNFLUENTE TANQUE DE

A ERA C ION

TANQUE DE FLUE.)

SEDIMENTACION

SCARGA DE. EC:g5C)T

EMA DE LODOS -ACTIVADOS : MODIFICACION(TAPERED-AERATION)AERACION -GRADUADA

INFLUENTE

RETORNODELODOS n- DE

FIG .15

SIST

(

TANQUE DE

AERACION

RETORNO DE .LODOS

CLARIFICA D: )R

E,FLUENTE

DESCARGALUDO&

FIG .16-SISTEMA DE LODOS ACTIVADOS : MODIFICACION ( STEP-AERATION)AERACION POR PASOS

INrLl_

,- TANQUEE:~~ . 1 - ~s

_

/ DEI L AL1;.':CION

[TANQUE DliRETORNO DE

,.~

DESCARGA

rAAON ) J

LODOS

SISTEMA DL LODOS ACTIVADOS : MODIFICACION

(CONTACT - STABILIZATION )

ESTABILIZACION POR CONTACTO

TANQUE DE!

TANQUE DEAERACION ! SE)LMENTA

CION

. . .~ _ Proceso KRAUS

DIGESTION T DÍOCeso ... s - , -ANAEROBIA - -

SOBl L NAi)ANTE

SISTEMA DE LODOS ACTIVADOS: MU1)II'IC^CLANES

PROCESO 1 HATFI E1_D

— Pi.tOCEO KRAUS

TANQUE DE Si_ ; ii1-

IvIENTACIONSECUNDAR IA

FIvUhA 17

INFLUENTETANQUE DESEDIMEN-

TACION~'

'''

TANQUE DIr

REA E RACION ,

RETORNO .DE

LODUS

EFLUI:N"' I ;

TANQUE DF. .

IE•.f_t-<<.

ACTIVADOS

RETORNO ' DE LODOS

AERACION

.A CTI VA D

RETORNO DE LODOS

SEDIMI=.NT« CJ .ON

'TANQUE DE

SEDL\-IENTACION

DESCARGA DEL---'I-UD—os

FIG .19. - SISTEMA DE LODOS ACTIVADOS : MODIFICACION

(ACTIVATED AERATION) AERACION ACTIVADA

TANQUE DE

AERACION

RETORNO DE_ LODOS

TANQUE DE

. SEDIi\riENTACION

~ DESCARGA DE-

..~C)LOa7----o-

INFLUENTE EFLUENTE

FIG . 20. SISTEMA DE LODOS ACTIVADOS : MODIFICACION

(SHORT TERM AERATION)

AERACION A CORTO-PLAZO

E TANQUE

A ERA C ION

TANQ

UE DE

Ff.q .C11 "

~~~ . .

, ..r~.~

SE DEvi -El'..:TA C. iON

RETORNO DE LODOS

FIG . .-21 .- SISTEMA DE LODOS ACTIVADOS : MODIFJCACION

( EXTENDED AERATION )

(A ER A C ION EXTENDIDA

FIG .22 .- ZANJA DE OXIDACION

RE'IOI;NO DE LOUTROTOR

EFLUENTE

VDESCARGA DE LOLDS

R =

I)

r( ►te::

c

izzilldc

L

d , clariac9dol-

ICC!)üSdo de 1odo .-.;

Operaci6n Inter Operaciónmitente

- continua

FIG,23 .- DIAGRAMAS DE DIFERENTES N/10DIFICAC10i'sIES DE LAS ZANjASDE OXIDACION

FIG .24 .- SISTEMA

LODOS' ACTIVADOS CON OXk;ENO PUr.O

agitador.Cubierta del,

~a ~: ..tanque deAeraci6n -

t--=

Entrada de

Gas

ilad')

oxfgeno

.Z''i.

INFLUENTE

Recircu la cion.

. .

U'v ): .

.-c....-I.::ra

EfluenteclayiU r.:ador

(''

de lodo

Open ci6ncontinua

REJILLAS

DESMENUZP

DOR

DESCARGA DE LODOS DESCARGA DE LW OS

MENTADOPRIMARIO

FIG . 26 . -DIÁGRÁMA DE FLUJO DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO CONBIODISCOS

MOTOR

ETAPAS

ZARA DE ALIMENTACIONINFLUENTE.

FIG . 25 .- SISTEMA DE BIODISCOS DE CUATRO ETAPAS .

EXCESO .D'= LODOS

RT="!"OItN'O Di: i_O;.,C} :=;

TANQUECLARIFI-

CA L.Oi~

~

FASE I

FIG . 27 . - SISTEMA DE LODOS ACTIVADOS EN DOS FASES

REMOCIONCARBONOSA

NITRIFICACION

1 DE LODOS

FIG . 23 .- DIAGRAMA DE FLUJO PARA PROCESOS BIOLOGICOS Dl] N1'1-RIDCAC!O' .:-DESNI7T.IFICACIO.v

REMOCION~-CARIiONOSA

NITRIFICACI.ON

DL:SN1' T RIh ICACION

RETORNO D

LODOS

RETORNO DT

1RETORNO DI

LODOSLODOS

L iCLAR I F ICA"-.- DOR

RETORNODE LODOS rr DESCA P

',

. .A__

,w

LllT: L...ODO$ `

FASE I I. ---

i

A E RA C] ON

l

( RETORNODE LODOS.

DESNITRIFICACION

~

1'E :íOC:1Ol' CARBONOSA Y NITRIFICACION

f:~~'SN1'I~I :II'iCACIC!'.;

_71

--7 ~--- 7.;—~.

. .

_

~~

;

, .

.

L ETO1RNO 'Dr LODOS 'RETORNO DF

LODOS

REMVIOCIONCARBONOSA NITRIFICACION

DESNITRIFICA C ION

IRETORNO .~DE LODO RETORNO DE LODOS

+G .294DIAGRAMAS DE FLUJO PARA PROCESOS BIOLOGICOS DE NITRIFICACION-DESN ITR IF ICA CION

ORDEN DE

REACCION MODELO AUTORES

ORDEN UNO - dy = KYdt

Streeter & Phelps( 1925 )

ORDEN DOS

- dydt

=" K

SYKeshaven et . al.

( 1969 )

- dy =

2dt

KyYoung & Clark

( 1965 )

dtdt

K (z+a) (L-z)

Revelle et al.

( 1.965 )

ORDEN CERO d

= Kdt t

WilsonTischle:r(&

1967Eckenfcl

MODELOS CINETICOS DE REACTORES BIOLOGICOS . TIPO BATCH

CUADRO I

TIPO' MODELO ---

_~ .

AUTORES

_..

1 \ ;O1:+I,LO

DE

DOS

FASES

1

dv I.CKENFEI._DE.R ( ISS59 )- G

ct

K

I

cl,l

= KS

dC

~~

ECKENFELDER ( 1959 )___

_

~.~._,._ ._ _

. ~

dY

,` 'i-ft~

KY Mc CABE

LCKEI:~FL'.LDEP. ( 1961 )

I19 ODEL0 MONODONOD ( 1949 )

U = Umax .

Y NOVI.CK ( 1955 )

CINE7'ICO A + Y HERBERT et al . (1956).GI:ZIEVES et al .

( I953 )

ENZIMA - DEAN & I-I INSI IEL WJ011 . ( 1566 )

"¡CO

MODELO -.

`'

.

U ~ Umax . -

Y _KS

-GRAM ( 1956 )STEWA RT ( 1958 )

A-F}-Y AGARDY et . al . ( 1963 )ANDREWS

. t . al . ( 1964 )ENZIMATh REYNOLDS & YANG ( 1966 )

CO(MO]IFI-CAl»~

MIDDLE BROOKS & GARLAND ( 1968 )

MODEI-ONO MECAf

I U =-Umax

x- B I-IETLING 8:. - WASHINGTON ( 1964 )

NISTICU

CUADRO 2 .- MODELOS CINET1COS DE REACTORES B1OI`'OGICOS TIPO CONTINUO

~

\ CAPA

CAPA

A G U A

ESPACIO~ANAEROBL AEROP1.°,-

_

LIBRE. . . n

i1

O1~

,

G11I~iIn

A;~ ..MAT~_lj~__S_7,° %....

~Ni,,

~

..~ OX GENO_ACIDOS

NORGAN I-, • COS

DIOIi ID'• DE CARBONO

~H .

1AIRE

FIG .30 . - ESQUEMA DE LA CAPA FORMADA EN UN FILTRO 1 1OLOGIC()

MATER IALDE

SOPORTE

FIG . 31 .- DETALLES DE UN FILTRO PERCOLADOR

FILTRO

PISOTUBO DEALIMENTACION

DREN

LUEI`:TEREJI-LLAS

DESARE-NADOR %

IG . 32 . - ESQUEMA DE UN

'ILTRO BIOLOGICO CON REGIR

'.ULACION (OPCIONAL)

SED11VIEN T4DOR PRIMA

RIO

e

f

( SI;1)B9L-' N

..e. RECIRCULAC 17í~~11J~jI~ SI'CU_4 I

DART() ' u

c

cr-.

RETORNO DE LODOS

DIGESTIONDELODOS fir

R,;CIRCUI_AC1ON Y RETORNO 1-)E I_C?DOS

F I L T R T-L{

.,-a- . :.E,! f`~.__.-.

7__l~

.,~i~l CIO.N 1

r3-

LPRIMA RIA

._

,n ;:

[SEDIMUNTA,. , CIO..

-.EFa;U;-,:DNE 1:-

1

RECIA CULAC)ON Y RETORNODI?LODOS

SEDIMENTA -C10:~

PRIMARIA

[SEDIMENTA-

__

ClONSECUN DA RIA

J

RECII:CUI_ACION

DIAGRAMA DI3 FLUJO DE PROCESOS BIOLOG1COS CON FILTROSFIGURA 33

RECIRCULACION DIRECTA

;TANQUE DE. .' SE DIM ENTA

'CION SECUN-DA RI A

RETORNO DE LODOS

E

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS DE FILTROS BIOLOGICOS EN DOS EASESFIGURA 34

TANQUE DESEDIMENTA -CION PRIN-LA

RIA -

Í"r 6' FILTR

[TANQUE DE-,-4 .!3I?DIM F' N TA - -

I CION SECUNL DA R 1 A '- j

1 TA NQUE DE¡p SED1M ENTA. -i--„,

1 1CION PRIMA IP .A 1

l .~"

R~

-T

RECIRCULACI .ON RECIRCUI_ACION

-F IL'I 0

RETORNO DE LODOS

FILTRO

RECIRCULACION Y "RETORNO DE LODOS

d SEDIMENTACION_,_.-_t. :

L PRIMARIA ,

RECIRCULACION DIRECTA

FILTROSEDMrNTA C ION

J~SECUNDARIA

;0'

FILTROSEDLM ENTAC ION

~ PRIMARIA ''

ISEDLMENTA CLON

j1 SECUNDARIA

RETORNO DE LODOS CON O SIN RECIRCULACION

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS BIOLOGICOS CON FILTROSFIGURA 35

TASADE

CRECIM LENTO

IS

IE A %f

s~bI

TA D

E

O

A JSTIEMPO-~dY

Ya -Y l n

ECUACION DE VELOCIDAD DE REMOCION. . KC Y

)n

= Cantidad de Materia orgánica biodegradable dtd

o \ YoY = Cantidad de Materia Orgánica removidaTd Tiempo de retenciónKo = Tasa de velocidad de remociónN = Retardo en el proceso de remociónMODELO CINETICO GENERAL APLICABLE AL PROCESO DE REMOCION

ORGANICA POR MEDIO. DE FILTROS-BIOLOGICOSFIGURA 36

REACCIONRETAR DANTEDE PRIMER ORDEN

L. ,L,I i)I :

LA

Dr, Pi . .O .FONDiDAD

LEC! :O BlOLOGICO i

i) : ,.poRcif-y .1, Aj . A LA y,CyNCEN'' .rR i ,,CION DI:REMANENTE NIEDTDA EN TEl', ;...11NOSDE SU GR!,d- )O DE RE'A',U- .C ION

- KDL

L FRACCION TOTAL DE DBO REMOVIBLE.

LD= CAN- r. 'IDAD DE DI30 hEMOV1BLE QUE PERMANECE A LAPROFUNDIDAD D

D PROFUNDIDADK =. TASA DE PJODEGRA DAMN DE MATERIA ORGÁNICA

SISTEMA SIN . RECIRCULACIGNI

LD

SISTEMA CON REGIRCULACION . .

J

lo-DK

La = --Lo R LeLa

1 + R

ECUACION

La = DBO APLICADA DESPUES DE LA DILUCION POR REC1RCULTEORICA

CIONPROPUESTA

Lo = DBO DEL RESIDUO SIN TRATARPOR: VELZ

Le = DBO DEL EFLUENTER = RELACION DF, RECIRCULACION Qr/QQ = GASTO DEL EFLUENTEQr GASTO RECIRCULADO

Donde:Se = Concentración , de sustrato en el efluenteSo

Concentraci6n de sustrato en el influenteK = Tasa de biodegradación de la materia orgánicaX

Concentración de rnicroorganismos activos=

Av t = C2DQ -n

t = Tiempo hidráulico de retenciónn

= Factor- (ClAv

C2DQ- ) Av = Area volumétrica especifica• Factor

Profundidad del filtroCarga Hidráulica superficialFactor para medio filtrante especifico

• Factor

e-K* DQ-n

ECUACION DE PRIMER ORDEN AMPLIAMENTE UTILIZADO PARADESCRIBIR EL COMPORTAMIENTO DE UN FILTRO ROCIADOR.

ECUACION TEORICA PROPUESTA POR HOWLANDCUADRO 3

= - KD

dy

( Yo-Y) rOn(

Kodtd

•7'o- Y)

SeSox Se

SoK*

SeSo

Para

SeSo

= KC1C 2

-K* AvDQ-n

A v especifica

e

.--=e — K Xt

MODELOS EMPIRICOS

N .R .C.( 1946 )RANKINE- DIEZESTADOS ( 1953 )

GALLLER-GOTA( 1964 )

ler . ETAPA

E

1 Le= K(iLi+rLe)"g1•+0 .0085

.F~l+r}o

.7g/~: ~7

2 . ETAPA - Le

1 + R/ l

1E

L

1 .5+R/IK-

0 .464~--43550 '0 .13

r~ ~

C

(0 .28)T (0 .1.5).

0 .0085

V1+

1 -El \7F

CRITERIOS DE DISEÑO BASADOS EN MODELOS EMPIRICOSCUADRO 5

-- IT \ffi . K'bs )l

MOI)ELO CIXETICO GE4N_:__:.l

(Iv -

/Yo -Y

(Yo - Y \ ndc,

Yo %

J_ _~

_L

HOWLAND ( 1958 )

MODELO TEORICO

IL.o

ECUACION MODIFICADAPOR "ECKENFELDER" POREFECTOS DE TEMPERA TURA

L Le

- 1 .035(T .- 20) e — .

. , .

ECKENFELDER :( .1961

-

DE—\Tfl -j 1948 )

MODELO 'LEORICQ

SIN RECIRCULACIONLD

= L,un-KD

CON RECIRCULACION_LD =10

.. KDT-6-

rpiiE i

-::c

0 .3DQ .----= e

-2 e Ks D/Q''

j

j

11+wé-KDI+M Q

-n

RICH (1963)

-----D RECIRCULACION

Le = 1L 1+2 .5jD0 .

o~Q s1c.

RECIRCULACION

Le

1.

I- (' r)1+2 .5-

U~~~

~r.__,

ECKENFELDER (1966)

ECUACION EN EUNCIONDELAREA ESPECIFICA DEL MA-TERIAL.

Le

v(1+M.) DQ

-n.

L

Le '—E = T7\ v .,-:-T

Le

R. .

EVOLUCION DE LOS CRITERIOS DE 13ISERO

CUADRO 6

.

CUADRO 7

[ECUACION BASADA ENFLUJO EN PISTON .

I:CU.~i CION LA SA DA ENMEZCLADO COMPLETO

rECUACION BASA!

DA EN : FLUJOINTERMEDIO

T+1Lo

i-a4a e

( L+a )2

THIRUMURTI (1967) 1ECUACIONES QUE DESCRIBEN EL COMPORTAMIENTO DE LOS DIFERENTES

TIPOS DE FLUJO

TIPO DEFLUJO AUTOR (ES) FORMULA

TIPO DE -7LAGUNA

FLUJO EN. .,~:

PISTON

'

M

HERMANN-GLOYNA( 1958) -

-

....

-V- C Q So 13(35-71 F

- .~. ..

. .wi

FACULTATl-1VA

AGUIRRE J.(1970)

A = C QSo A ( S5- r)rF' fACULTATI-VA

FLUJO THIRUMURTHI, D.( 1966) Se

.4 a e- 8/2dINTERME- So

( 1+ a )2

MARAIS -SMAN Sose FACULTA TI~-

MEZCLADO( 1961 ) _ KT + 1 VA

HASSAN ET. AL . 1Max . Se=so(

+ F~ FACUL7'ATI -CO~9PLETO ( 1967 ) KT + I VA

VINCENT ET, AL, Se_

So ANAEROBIA(19fí3) Sei m,/

+

CLASIFICACION DE CRITERIOS DE DISEÑO DE LAGUNAS DE TRATAM1FNTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS.

CUADRO 8.

iT

10' 1 : i l~JFp

~_

-

~P)'l ` ()

! ^

~L~l~/\LüiL3-6y 81ú\w

i

2 3Lú1963 ^' ~

_~.c

LA umA o ANAEROBIAS

/'uI .11_ TA -Fi VA S

(,Uj\S'

}7\(~

--_-SO

-Se~

8o'LS.. sn= ---'/

K_%, f }

(

CRITERIOS DE DISEÑO BASADOS EN FLUJO

PISTCN

— LACUNAS FACULTATIVAS—--

ECUACIONES DE' DISEÑO PARA LAGUNAS DE TRATAMIP',NTOCUADRO 9

.

!

.

|

LACUNAS AEI; ORb\S POTODRTETlCAS

h

= ESA

h = UNIDAD {]AI.OBlF ICA DE COMBUSTIONSc

= S min . ~ r (Sudx-Smin)SL= Valor corregida por efectos

hubDsid .adS

=

(Sc ( lfO .

)@~ lV~e '

Y = D oras totales d~ sol/horas totales posiblesf

Lo Im ~

S = Valor corregido por e{cctoc de altura{n

}8

+

f = Fracci6n disponible utilizada, de luz

= L. (l-- D0 ~ KT .

1 = Intensidad de saturación~

}o= Intensidad de luz incidenteTo

Yr= Demanda de oxigeno ejercida co T dfasL = Demanda 6lóru3 úo ns,r rcnT = Tiempo en dfaaL = Tiempo hüJr6Ulic0 do retenciónA = Area superficial requerida

CRITERIO DE DISEÑO BASADO EN ENUF.hCIA SOLAD l8SP(JNiÜLIL'CUADRO 10

\ :•,i1Er;TOPA EA LELO -FUNCiONAN n I I-N

~

EN . SLk1I:

,:. .__ .._J

CRIBADMedidor

~ deFlujo

Laguna

[Anaero -bia

JLaguna ULaguna

Clora-` Faculta- . de Madu-r ción

L tiva

ración

ESQUEMAS DE PROCESOS BIOLOGICOS POR MEDIO DE LAGUNAS DE TRATAM lENT .FIGURA 37

'~~~ ~_ ~~~~-- -

AGUNA AEROBIA

;- 4--- ~ ,r_-~

-~ ZONA AEROBIA`~~ -74 -~~ ~4~ ,

ESQUEMA DE LAGUNAS AERADAS MECANICAMENTEFIGURA 38

LAGUNA

AEROBIA-ANAEROBIA

ZONA ANAEROBIA

DESINFECCION Y CLORACION

Ing . Quím . Gabriel Chavarría Chavez.

C .I .E .C.C.A .

De todos los desinfectantes químicos, el de mayor uso es el cloro, el

cual es un gas amarillo-verdoso, más pesado que el aire, soluble en agua,

no inflamable ni explosivo, pero sí con una gran actividad, reacciona inme =

diatamente con cualquier compuesto y en el cuerpo humano su inhalación cau -

sasa irritación ytos . La ,acción desinfectante en el agua se debe a la siguien-

te reacción:

Cl2 + H2O-

-

HC1O + HC1Acido

AcidoHipocloroso

+ Clorhídrico

El ácido débil se ioniza dando :

HC10i► H(+) + C10( - )IónHipoclorito

El ácido hipocloroso, el ión hipoclorito son los que presentan la acción

desinfectante, pues son las formas que atacan a los microorganismos cau-

sándoles la muerte . De estas dos especies la que presenta un mayor poder

desinfectante es el ácido hipocloroso, por lo cual se ha de favorecer la -

formación del ácido y no la del ión . La form ación del ácido o el ión depen -

de de algunos factores, siendo el más importante el pH, y su formación ob-

serva en la siguiente Figura (1).

Al dosificar una pequeña cantidad de cloro al agua, esta reaccionará

con gran cantidad de sub stancias disueltas o suspendidas en ella, y enton-

ces su poder como agente desinfectante quedará minimizado o nulo, el do-

Ci

(‘) ~} ~..,~~,.,~ .,,,~ ~:~ ~ ~

~~,.~:~ .,~ ~...~a ~. .~., ..w.,~;.~--.

1 1\

o~

-~ ---

i g

30

0°C

E60

5

20

10

70

~,._ !.-v _

6

P H

cECtSR A ~-DSTiirut3CiO :l DE EOC ; Y OCC EN ACU A

A LOS RE‘JE! ES DE pd.!

reacciona rápidamente con el ácido sulfúrico, manganeso, fierro, nitratos

etc . estos compuestos son los llamados reductores, si se sigue la adhesión

de cloro, reaccionará con todo los compuestos orgánicos, nitrogenados y del

amoniaco, ios cuales tienen poca o ninguna acción desinfectante y si pueden

causar olores y sabores . Los compuestos que tienen poca acción desinfec -

tante son los del amoniaco, estos compuestos reaccionan con el ácido hipo-

cloroso de la manera siguiente:

~N H3 + HC10 N H2Cl + H2O

~NH2C1 + HC1O - N HC12 + H20

+

-NHC12HC10- '3 N C13 + H20

Las reacciones anteriores dan lugar a la formación de la mono, di y tri-

cloro aminas ; las más estables son la mono y la dicloramina, la formación

de ellas depende del pH, la dicloroamina es un agente de más acción desin-

fectante que la mono cloroamina, esto se observa en la figura 2, la distri-

bución de cloraminas en el agua en función del pH.

Si se adhesiona mas cloro, este destruirá las cloraminas, efectuándose

las reacciones siguientes:

N H2C1 + N HC12 + HC1O ---;~* N 2O + 4 HCl

4N H2C1 + 3C12 + H2O ----->. N 2 + N 20+ 1OHC1

2NH2C1 + HC1O, >► N 2 +

+ 3HC12H2O

NH2C1 + NHC12 ,~ N 2 + 3HC1

.7

p. H

0 ~.~..:,. .

8

70

20

~0~---

5

MOP, 2-D'S T~

~Es AGUA~~~ ~.~

25 0 C A LOS NIVELES C~,

Ir~DICr<DOá Y [~E~ . ;aCIO ►~~ DECÉ

~• t~. .

P ' ~[

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1

lp~,

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~ • tlit;~

~VK~•IU~ ~ . )

►~~~~ 0 DE V .~

Continuando la adhesión de cloro llegará al punto de ruptura de las clora-

minas y una adhesión posterior dará un incremento directo en la proporción

de cloro, el cual será medido como cloro libre residual disponible.

Conforme se realiza la adhesión de cloro se llevan a cabo diferentes

reacciones;

1ro. Reacciona con los compuesto reductores.

2do . Reacciona con los compuestos orgánicos.

3ro . Reacciona dando la formación de cloraminas

4to . Destrucción de cloraminas

5to . Formación del cloro libre residual disponible.

El cloro usado para los pasos 1 y 2 se conoce como demanda de cloro,

El cloro usado para la formación de cloraminas, (por reaccionar con

el amoniaco) se conoce como cloro residual combinado . El cloro para des -

truir las cloraminas se conoce como cloración al punto de ruptura, el do-

ro forma el ácido hipocloroso y el ión hipoclorito se conoce como cloro li-

bre residual disponible.

Cloro residual total = cloro residual combinado + cloro libre residual.

disponible,

Dosificación de cloro = demanda de cloro + cloro libre residual disponi-

ble (Figura 3).

Cuando la relación molar de cloro y amoniaco es de Cl :NH3 1 :1 (5 :1 en

peso) se formará la mono y dicloro amina, dependiendo de muchos factores

con aumentos posteriores en relación de C1 :N H3 de 2 :1 rompe la cloramina

R EL A C I 0 I` M 0 L C . I : : 1111 3 (C 01+i O i': )

1 ;0) 0

0 .5

1 .0

1 .5

2 .0

2 .5 ~ ....~. ., ~ .

~ . ..

...~., .

LEJZ íiL .._,

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~PRDOMINA11aA EL CLOROCtiá E! ClC 0~—

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: ~E" . . 1 rr . :~~~~, .„

COMBINADO RESIDUAL~-7

RESIDUA

~-y

<:~_

:- :-~~ \:¡_"~"w - 0

_~_.--i~~~~....~ ~.. ~.. . ~ . .r .._ .~

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 U 12 13 14

CLORO APLIC ADO (mg/1) .

FISURA 3-CURVA REPRESENTA t1V~`~ DEL PUNTO DE RUPTURA CM=1 mg/I,

y aparece el cloro libre residual disponible, allá del punto de ruptura el

ácido hipocloroso que no reacciona, permanece en solución.

Como las substancias orgánicas e inorgánicas en el agua son muy varia

bles, también es variable la cantidad que se agrega de cloro para efectuar

la desinfección, se tiene por ejemplo que, teóricamente la cantidad de clo-

ro para llegar al punto de ruptura se ha reportado como de 7 .6 a 15 veces

el contenido de nitrógeno amoniacal del agua . Sin embargo en la práctica la

presencia de compuestos puede requerir cloro hasta 25 veces de su conteni-

do de nitrógeno amoniacal para alcanzar el punto de ruptura.

Dentro de los factores que influyen en la desinfección del agua tenemos;

tiempo y concentración .- Estos dos factores deben considerarse como mu-

tuamente ligados, pues, por medio de ambos, se toma en consideración la

duración de período de reacción disponible para la desinfección, así como la

cantidad y clase de cloro residual . Si se tiene que confiar en el cloro residual

combinado, que es un desinfectante débil, debe proporcionarse o dosificarse

una mayor concentración durante un mayor tiempo . Por otro lado si se va a

mantener un cloro residual libre, el cual es un desinfectante activo, entonces

el período de reacción es proporcionalmente menor.

Temperatura . -La.temperatura del agua afecta sensiblemente la acción -

desinfectante del cloro, por ejemplo con una temperatura de 4 .5°C se requie-

re el doble de la concentración de cloro residual combinado que para 21 °C,

cuando todos los demás parámetros permanecen constantes Figura 4 .

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PUNTOS DE APLICACION

La primera vez que se usó la cloración en el agua fué para la desinfec-

ción en el efluente de una planta . Hoy día no sólo se usa para la desinfec-

ción, sino en otros propósitos . Los pintos en donde se aplica él cloro, de-

penden de los objetivos de ella, de la práctica que se tenga, seguridad, -

economía, etc.

Cloración Simple . - Se llama así a la aplicación del cloro al agua, cuan -

do esta no recibe otro tratamiento . La mayoría de los servicios de trata-

miento de agua caen dentro de esta categoría, muchas veces es la única se-

guridad para la salud pública . Cuando se aplica a sistemas poco profundos

o elevados, el cloro se inyecta en la tubería de conducción y cuando se apli-

ca a agua que es bombeada a un sistema, el cloro se añade en la succión de

la bomba.

Precloración . -Cuando el cloro se aplica el agua antes de cualquier pro-

ceso de tratamiento, esto favorece la reducción de carga de bacterias y al-

gas en los filtros, evitando la formación de limo, mejora la coagulación, -

además reduce a substancias que producen olor y sabor . Cuando se usa es -

ta forma de cloración es preferible que el tiempo de contacto sea lo más -

largo posible y es preferible aplicarlo a la toma de agua cruda y la dosis de

pende del objetivo.

Postcloración . -Se llama así cuando se aplica cloro al agua inmediata-

mente despues de cualquier otro proceso de tratamiento y lo importante

es mantener un cloro libre ó combinado en una parte o en todo el sistema.

Recloración . - Se llama así cuando el cloro se aplica después de clora-

ciónes previas en uno ó más puntos de un sistema, es común en sistemas

largos para controlar el crecimiento de microorganismos.

DOSIFICACION

Hay dos métodos para alimentar el cloro al agua:

1 : El método de dosificación en solución, que consiste en disolver cloro

gas en un flujo de agua e inyectar esta solución al agua por tratar.

2 . Método de inyección Directa . -Consiste en alimentar el cloro gas

directamente al agua, controlando el flujo y dándole la presión requerida

al cloro.

Los dósificadores directos, se usan con equipos de emergencia y para

pequeños gastos de agua y su capacidad de alimentación va de 34 a 136 Kg.

en 24 horas y la presión máxima en el punto de aplicación será 1 .5 Kg/cm2 ,

pues no resulta adecuado a presiones mayores . El punto de aplicación de-

berá estar aproximadamente 75 m del alimentador.

Dosificadores en Solución . - Estos dosificadores ocupan varios equipos

como bombas, rotámetros, etc.

Las consideraciones principales para la elección de estos dosificadores,

son : El objeto del tratamiento, tipo de tratamiento (continuo o intermitente)

flujo a tratar, grado de supervisión, costo de operación adquisición y mante-

nimiento.

MANEJO DE CLORO

Se maneja en dos tipos de tanques en cilindros uno con capacidades de

45, 68 , y 90 Kg . La construcción de estos cilindros deberá reunir las si-

guientes características:

Deberán ser de acero - sin costuras

▪ Tendrán dispositivos de seguridad

Deberán pasar la prueba de presión

• Sólo tendrán una abertura

Con una válvula en el extremo superior

Existe otro tipo de cilindros con un peso total de 1675 a 1700 kg . con

extremos cóncavos y con bordes doblados hacia adentro para formar una

ceja que proporciona un asidero adecuado a garruchas o gruas.

Los cilindros no deberán ser expuestos al sol ni al frio excesivo, los

envases vacios deberán colocarse en un lugar de facil acceso, al camión

que los transporta, los envases de cloro no deberán ser almacenados con

otro tipo de envases, se deberá evitar golpearlos, si existiera fuga de clo-

ro y esta fuera en los almacenes se debe ventilar el área y si se necesita entrar

al lugar hay que hacerlo con el equipo adecuado, mascara y cartucho para

el claro, etc.

SEGURIDAD

Si el cloro cae en la ropa, se recomienda quitarla pues irrita la piel y si

el contacto es prolongado causa quemaduras ; en los ojos produce quemadu -

ras graves . El cloro gas es irritante en el tracto respiratorio en concentra-

ciones mayores de 15 partes por millón (ppm) . También la inhalación pro-

longada puede causar la muerte por asfixia.

Cuando hay contacto en la piel y los ojos es . necesario lavar con agua -

abundante y corriente y el lavado de los ojos no deberá ser menor de 15

minutos y no usar neutralizantes, pues pueden agravar la lesión . Cuando

una persona pierde el conocimiento por inhalación de cloro, se deberá evi-

tar ponerlo boca arriba ya que podría asfixiarse por las mucosidades se-

gregadas por efecto del cloro, se procede a abrirle la boca y tratar de ex-

traerle las flemas y mucosidades que puedan obstruir las vías respirato-

rias, y posteriormente efectuar la respiración artificial y aplicar oxígeno

en mascarilla y llevarlo al médico la más rápido posible .

SISTEMAS DE TRATAMIENTO, DE AGUAS RESIDUALES

DOMESTICAS, DE BAJO COSTO.

Ing . Carlos González GuzmánC.I.E .C .C,A .

SISTEMAS DE TRATAMIENTO, DE AGUAS RESIDUALES

DOMESTICAS, DE BAJO COSTO

1. SISTEMAS DE TRATAMIENTO

1 .1 SISTEMAS BIOLOGICOS

1 .2 SISTEMAS FISICO-QUIMICOS

2. LIMITACIONES DE LOS SISTEMAS -

3. COSTOS Y EFICIENCIAS

4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS

5. SISTEMAS DE BAJO COSTO

6. ALGUNAS IDEAS EN DESARROLLO

6.1 VORTICE

6.2 CAPILARIDAD

6.3 LAGUNAS CON LIRIO ACUATICO

6.4 LAGUNAS PROFUNDAS

6.5 TANQUE AEROBIO

6.6 RETRETES

7. SELECCION DE SISTEMAS

8. BIBLIOGRAFICA

IIVTRODUCCILN

En ocasiones se le ha dado el nombre de sistema de bajo costo a todo

aquel que utiliza el mínimo de equipo y/o cuyo manejo no exceda el nivel

industrial y tecnológico del lugar donde se construya l . De aquí que a sim-

ple vista los procesos físico-químicos siempre serán descartados por cos-

tosos de acuerdo a las condiciones de nuestro pals.

1 . Sistemas de Tratamiento

Por definición un sistema de tratamiento es aquel que está formado por

uno ó por un grupo de operaciones ó procesos unitarios arreglados de tal

modo que se obtenga el grado de tratamiento deseado para el agua residual

a la que se aplique.

Los sistemas de tratamiento están agrupados en dos grandes clases:

Biológicos y Físico-Químicos, ambos a su vez pueden o no ir precedidos

por un pretratamiento 6 tratamiento preliminar.

Las siguientes unidades están asociadas con el pretratamiento: cribas

de rejilla ancha y fina, autolimpiantes o manuales, desmenuzadores y tan-

ques desarenadores.

Algunos autores incluyen : desnatadores, trampas desgrasadoras, pre-

aeración, floculación, medición de flujo, bombeo, neutralización, iguala-

ción, homogeinización y flotación dentro de los dispositivos de pretrata-

miento.

1 .1 Sistemas Biológicos

Este tipo de sistemas cuya característica principal es la de realizar

la oxidación de la materia orgánica por medio de microorganismos, es

adecuado en nuestro país para tratar las aguas residuales domésticas de-

bido a las condiciones climatológicas que predominan anualmente.

En este grupo podemos situar a los siguientes procesos por ser los

más utilizados en la actualidad ó por estar en etapa de desarrollo al ser

considerados como una buena alternativa de tratamiento.

Sistema convencional de lodos activados

Aeración prolongada

Plantas paquete

Discos biológicos rotatorios

Filtros percoladores

Lagunas de estabilización

Zanja de Ocidación

Lagunas Aeradas .

1 .2 Sistemas Físico-Químicos

Como su nombre lo indica los sistema s aquí agrupados están basados

en separaciones físicas ó en reacciones químicas especificas, los más

utilizados sobre todo, para tratar las aguas residuales industriales, son:

Sedimentación por gravedad

Flotación

Coagulación y Floculación

Adsorción con carbón activado

Filtración

Cloración

Ozonización

Intercambio fónico

2 . Limitaciones de los Sistemas

Las capacidades de estos dos grupos pueden ser juzgados consideran-

do algunos contaminantes por separado. Ambos, los biológicos y los físi-

co-químicos típicos serían incapaces de remover un contaminante tan co-

mún como el anticongelante utilizado en los automóviles (etilenglicol) . Su

degradación es tan lenta que el material pasaría a través de un tanque de

aeración cuyo tiempo de retención fuese el típico de 4-6 horas . Debido a

la naturaleza altamente hidroflica de este compuesto un proceso de car -

bón activado no adsorbería el material y éste aparecería en el efluente

final.

Las malezas descargadas a una planta de tratamiento biológico serían

removidas en una forma muy eficiente por medio de la síntesis célular

y oxidación hasta dióxido de carbono, esta misma sustancia descargada

a un proceso físico-químico pasaría a través del sistema debido a que el

carbón activado no lo adsorbería por su naturaleza polar.

El caso contrario se presenta con el tolueno, seria adsorbido fácil y

rápidamente por el carbón activado pero pasaría a través 'de un sistema

biológico convencional sin degradarse 2 .

Debido a la cantidad de compuestos presentes en las aguas residuales

y a su variado comportamiento eri términos de biodegradabilidad 6 adsor -

ción con carbón activado, es muy importante seleccionar el proceso adecua-

do, evaluar su eficiencia en ocasiones en términos de DBO 5 y en otras con

DQO ó COT puesto que estos pueden ser factores que contribuyan a seleccio

nar un tratamiento eficiente y económico con base en la calidad del efluente

obtenido . En el futuro la combinación de procesos físico-químicos y bioló-

gicos podrá tratar aguas residuales que en la actualidad pueden considerar-

se intratables y los sistemas que tal vez hoy se consideren costosos pasarán

a ser de bajo costo'.

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CUADRO 2.- Tipos de contaminantes especiales y tratamientos

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50

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70

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60

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nicas Sol ubless

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70

80

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XX

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TABLA: 1 . - Costos y eficiencias de diferentes sistemas de tratamiento (3 )

3 . Costos y Eficiencias.

En el cuadro 1 se presentan los constituyentes comunes de aguas resi-

duales municipales e industriales y los procesos aplicados . Como puede

verse, se tiene solución para cualquier problema común 3 . En el cuadro

2 se presentan los contaminantes cuya atención se está incrementando y la

tecnología apropiada para su remoción.

La tabla (1) presenta en forma aproximada las eficiencias y los costos

de diferentes sistemas de tratamiento de aguas residuales, nótese, que no

se involucra el costo y tratamiento ni la disposición de los lodos produci-

dos por algunos sistemas.

En la figura 1 se presentan cuatro alternativas de tratamiento formadas

por cuatro sistemas de tratamiento típicos de aguas residuales municipales.

El caso I es una planta de tratamiento primario común para muchas -

áreas costeras donde el efluente pueda ser descargado al océano a cualquier

gasto.

El caso II es una planta de tratamiento biológico utilizando un proceso

convencional de lodos activados común con la mayoría de las descargas es -

tuarinas.

El caso III es un sistema de expansión del caso II si se tuviera que cum -

plir con nuevas exigencias de calidad del agua requeridas para descargar

el efluente en algún cuerpo receptor, como el caso de aguas para recrea-

SISTEMA DE ALTERNATIVA Al ._i 140CASO IV

220

180

106 gal .

20

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60

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106 gal/día

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LodosActivados

Tratamientoquimico

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# sin retorno áe os oro y nitrógeno de os lo:ios

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Comparación de costos de cuatro sistemas de tratamiento de.-

~:~~j~,~

residuales

ción, reusos industriales 6 agrícolas.

El caso IV es el sistema utilizado en el lggo Tahoe (E . Ú .A .) y es re-

presentativo de un nivel elevado de tratamiento, el efluente de este siste-

ma puede ser apropiado para diversos usos, nótese que al removerse el

nitrógeno y el fósforo se reduce el potencial de la bioestimulación y se -

cumple con los requisitos de reuso industrial y descargas a cuerpos re-

ceptores . La. remoción del amoniaco también mejora la calidad para reu-

so industrial, la reducción de nitrógeno al final hace al efluente aceptable

desde un punto de vista de salud pública.

También la misma figura muestra el costo de un sistema de alternativa

al caso IV, en este, se utiliza coagulación química seguida de oxidación -

biológica y nitrificación, desnitrificación biológica y filtración . Se puede

observar que cualquiera de los dos sistemas es costoso sim embargo, el

efluente presenta muy buena calidad.

Para los cuatro casos se presentan así mismo, los porcentajes de remo-

ción obtenidos en los parámetros de mayor importancia.

Cabe destacar que a medida que el tratamiento es más avanzado, se aten

túan más las economías alcanzadas al aumentar la capacidad del sistema.

Con respecto a los procesos biológicos, la tabla 2 presenta una estima -

ción general de las concentraciones de DBO5 y sólidos suspendidos en el

efluente. Los valores correspondientes al influente son; 200 mg/1 DB05 y

TABLA 2.-

CALIDAD ESTIMATIVA DEL E;:LUBI►E DE DEi EPEi:.Fc:S

PROCESOS DE TRATAMIENTO

PROCESO DBO5(mgll) SS(rng ► l)

Sistema Convencional deLodos Activados

10-20 10•-20

Aeración Prolongada 10-20 10-50

Zanja de Oxidación

Estabilización por Con -

10-20 10-50

tacto

Filtros Percoladores

10-20 10-20

Tasa Bajf 15-25 20-30

Tasa Alta .25-50 20-40

Bio-Discos 10-40 20-400

Lagunas Meradas

Lagunas de estabiliza -cien

20-60 30-170

Facultativas 10-40'` 20-400

Anaerobias 40-120' 80-160

Muestra Filtrada

TABLA 3~~

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3 .

R~.~~~ER~l :~'OS •STIt:~ATI!(OS HO:,I-E.E

PARA Dii EREi'IfES PROCESOS DE TRP .TAMIENTO

PROCESO HORAS-HOMBREIAr",!O

CONVENCIONAL DE LODOS AC -

TIVADOS* 3400

AERAC I ON PROLONGADA" 2100

ZANJA DE OX I DAC ION** 2100

ESTABILIZACION POR COI'IFAC

TO* 3200

FILTROS PERCOLADORES* 2700

DISCOS BIOLOGICOS ROTATO-

R 10S* 2700

LAGUNAS AERADAS 1000

LAGUNAS DE ESTAB I LI ZAC I ON 400

DIGESTION AEROB ICA DE LODOS Y LECHOS DE SECADO

** SIN UNIDAD SEPARADA DE DIGESTION DE LODOS PERO

INCLUYENDO LECHOS DE SECADO.

TABLA 4 .-

PROCESO

COSTOS ESTIMATIVOS DE DIFERENTES F'ROv ;::SOS DETRATAMIENTO:

COSTO( dólares

)

CONNENC I ONAL DE LODOS 250, 000-300, ; 00 ''DIGESTION AF

ACTIVADOS i'' ROB ICA . DE-tC . -DOS Y LECHOS -DE SECADO

AERAC I ON PROLONGADA . 100,000-150,000

ZANJA DE C'X'I DAMN ~ 100,000-150,000

ESTA.B I LI ZAC I ON POR 250, 000-300, 0Ú0 " SIN UNIDADCONTACTO'' SEPARADA DE -

DIGESTION DE -

LODOS PERO IN -

FILTRO PERCOLADOR 180,000-280,000 CLUYENDO LE

-

CHOS DE SECADO.

DISCO BIOLOGICO ROTA-TORIO"

120, 000-180,000

LAGUNA AERADA 100,000-1.50,000

LAGUNA DE ESTAS I LIZA -CION .

60,000- 90,000

Trrt .BLA ja -

COSTO''} E ST rPr` . t I VOS DE OPERAC 1 ON Y NlAN1 EN : i s 1 1 E N-

TO DE D I EERENTES PROCESOS DE TRATAMIENTO (d6iEr~0;)

PROCESO MANO DE

OBRA

;NERG I AEt.ECTR'[CA

REEACC t O tiES

Y SERV I C I OSTOE i.L

-

CONVENCIONAL DE 23,000 4,-400 1, 400.-,r,nr,Lo , vúi~

LODOS ACTIVADOS

AERAC I ON PROLON 14, CM 3,200 1,300 18, 500

C,.-,DA

ZANJA DE OX 1 DA - 14, 000 3,200 1 ,340 dÚ,13. g.í

CION

ESTA BL IZAC0 N - 22,000 3, 800 1, 400 27, 200

POR CONTACTO

FILÉRO PERCOLA - 19,000 1, 300 1,r0~J 21,7C:í

DOR

B10-DISCO 19,000 700 1,400 21,1C?

LAGUNA AERADA á,9O0 3 ,200 1, 300 11 , 400

LAGUNA DE ESTA - .2, 700 1,300 4,000a

BILIZA.CION

TABLA 6.-, COSTOS ESTIMAT!VOS TOTALES ANUALES Y COSTOS POR UN1DAD DEDEFERENTES . PROCESOS DE TRATAMIENTO t P61ares )

CPERAC I ON Y

DOLAF;ES;

PROCESO

COSTO INICIAL CAPITAL W.NTLNIMIENfO TOTAL 1000 GA0.

Ef~C I ONAL 275,000 32,300 28,800 61,000 1 .67DE LODOS ACTI

V. A D OS

AERAC I Of'! PRO 125,000 14,700 18,500 32, 201 0.91t.ONC ".DA

ZANJA DE 0}'I - 125,000 14,700 18,500

.

33 F 200 0.91DA;.IOÍri

ESTAB f L I ZAC ION 273, GOO 32,300 27,200 59,500 1 .63POR CONTACTO

FILTRO r Er, COL!'';_ 230,000 27,000

. 21,700 48, 700 1 .33DOR

BM-DISCO 150,000 17,600 21,100 38,700 1 .06

LACUNA AEf;AC► A 125,000 14,700 11,400 26,100 0.72

LAGUNA üE ESTr .- 75 , QQO 8,800 4,000 12, 800 0.55UILI%r,CfON

230 mg/l sólidos suspendidos concentraciones similares a la caracterfs -

tica de aguas residuales domésticas típicas . Puede observarse que el sis -

tema de biodiscos y las lagunas facultativas pueden llegar a presentar ma-

yor concentración de sólidos suspendidos en el efluente que en el influen -

te4 .

Tomando como base una población de 2000-3000 habitantes ó un gasto de

450 m3 /día, se presentan en las tablas 3, 4, 5 y 6 las horas-hombre/año,

el costo total, un desglose de costos y el costo por volumen de agua trata-

da para los diferentes procesos biológicos y aún cuando las lagunas de esta -

bilización son las más económicas y con menos horas -hombre de trabajo

por año, su eficiencia es mfn9ma y en ocasiones negativa.

4 . Ventajas y Desventajas.

Aún cuando las técnicas de tratamiento por medios biológicos son más

económicas para remover grandes cantidades de materiales orgánicos bio-

degradables, una evaluación económica indicó que los procesos físico-quf-

micos tendrán una ventaja económica con respecto a los biológicos donde

el terreno sea limitado ó muy costoso, donde existan descargas intermi-

tentes ó estas tengan grandes variaciones en la concentración de los conta-

minantes presentes ó sea necesario construir una planta de tratamiento y no

haya facilidades para que sea biológica (clima, temperatura, Area y otros)

ó se requiera alta remoción de fósforo, D130, DQO ó existan altas concen-

traciones de metales o qustancias tóxicas ó los residuos no sean biodegra -

dables.

En cuanto a las características propias de los procesos los sistemas

físico-químicos tienen las siguientes ventajas con respecto a los biológi-

cos:

Pueden entrar, en operación y estabilizarse 6 reestabiliza rse en forma

rápida y sencilla sin afectar su eficiencia, a diferencia de los biológicos

no requieren de aclimatación y los choques de carga no afectan su estabi -

lidad ó su eficiencia 6 . Los cambios de temperatura les afectan en forma

mínima, la presencia de sustancias tóxicas no les afecta, proporcionan

efluentes de alta calidad y en su mayoría remueven fósforo en forma sig-

nificativa.

Pueden remover sustancias no biodegradables, como las que se obtie-

nen en el efluente de procesos biológicos en forma de DQO

DIE).

En situaciones donde los estándares de calidad de agua sean mejores que

los obtenidos en los efluentes biológicos, un balance económico probable-

mente favorecerá el funcionamiento de un sistema físico-químico después

del biológico en lugar de abandonar a este último.

Por estar formados de operaciones y procesos unitarios los sistemas

físico-químicos pueden conformar secuencias muy diferentes de acuerdo

al objetivo principal del tratamiento .

Las desventajas de los procesos físico-químicos son:

El costo total de las plantas es generalmente mayor que el de los pro-

cesos biológicos, los costos capitales de ambos sistemas son aproximada-

mente los mismos; los procesos físico-químicos requieren de,menos área,

menos volumen de reactores, y menor tiempo de retención pero esas ga-

nancias se nulifican con los costos del control automático del sistema y el

tratamiento de lodos . Los costos de operación de los procesos físico-quí-

micos son relativamente altos, debido primeramente al consumo de sustancias

químicas, aún cuando esta diferencia de costos se vea sustancialmente redu -

cida cuando se requiere de remoción química de fósforo en un sistema bio-

lógico. Los procesos físico-químicos producen mayores volúmenes de lodo

que los procesos biológicos, así mismo, las características de los lodos pro-

venientes de Ios procesos físico-químicos los hacen más difíciles de tratar

para su disposición final . Aún cuando la operación de los procesos físico-

químicos es relativamente simple, el mantenimiento del equipo necesario

para su control puede requerir de un nivel de preparación técnica mucho ma-

yor que el requerido para el mantenimiento de la mayoría de las plantas con

procesos biológicos.

5 . Sistemas de Bajo Costo.

Un sistema de tratamiento de aguas residuales domésticas puede consi-

derarse de bajo costo .

a) Si se compara con otros sistemas, tomando en cuenta el costo

del tratamiento para un gasto determinado, por habitante ó por metro

cúbico.

b) Si se consideran las condiciones particulares de cada caso, los -

efectos nocivos que puede ocasionar una descarga ó la necesidad de tratar

el agua para su reuso.

a) En las figuras 2, 3, 4 y 5 y en la tabla 4 se muestran los costos pa-

ra diferentes alternativas de tratamiento.

En las figuras 2 y 3 las lagunas de estabilización son más económicas

que las zanjas de oxidación y más económicos aún los tanques Imhoff.

En la figura 5 las lagunas de estabilización son más económicas que

las plantas paquete.

Si tomamos como base la tabla 4 el sistema de lodos activados es el

más costoso y las lagunas de estabilización el més económico.

b) En algunos casos los sistemas económicos pueden resultar más cos -

tosos por ejemplo; . si el costo del terreno es elevado es más económico -

un . sistema de lodos activados que una laguna de estabilización si por el

contrario se dispone de terreno, un sistema lagunar, uno de filtros ó una

zanja de oxidación serán más adecuados .

2 .0

1 .50

1 .00

0 .5C.

100

500

1000

1500

2000

Población (habs .)

Fig . 2 .- Costos Unitarios .- Población servida en sistemas de tratamientocon capacidad entre 100 - 2500 habs.

1 .5

LOL . E.

•2 .O y L . S.~lc_a_nal dob1e)

~.._.~_2 .O .,T .S . y L .S.

L .E . (ti o carrusel)T. I . y L . S.

0 2500 10000 2000Ó 30000 40000+50000 6-0000 70000 8000690000 100 000Población (habs . )

'Fig . 3 . - COSTOS UNITARIOS . -POBLACION SERVIDA EN SISTEMAS DETRATAMIENTO CON CAPACIDAD ENTRE 2500-100 000 HAB S.

F . S. y C .O.

. 2 .0 y L . S.---~ - T . I . Y L . S .

L . E:

2 .5

2 .0

0 .5

NOMENCLATURA -DE LAS FIGURAS

FOSA SEPTICA Y CAMPO DE I.NFILTRACION

ZANJA DE OXIDACION' Y LECHOS DE SECADO

TANQUES IMHOFF Y LECHOS DE SECADO:

2 .0, T . S . y L . S . : ZANJA DF. OXIDACION, TANQUE, SEDIMENTA-

DOR Y LECHO DE SECADO

LAGUNA DE ESTABILEACION INTEGRAL(Excavación con máquina)

F . S. y C .I . .:

F . 'S . y C :O:

L .E . ( a mano

FOSA SEPTICA Y CAMARA DF OXIDACION

LAGUNA DE ESTABILIZACION INTEGRAL(Éxcávacióñ con máquina)

L .E . (a máquina):

2 .0 y L . S . :

T. I. y L. S. :

32

10

32

1'10

1111111111111111111 "+~ €O i

r ~ ~ !...~...;

ii

r'-

.

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. , +I_

Filtrossin dgestit~n

pe:-col i doxe lodos~ d--Lagut~asaerádas

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L~1r !~ ' w 17 -4.-

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..........

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Y

~~ ~ Tratami

Prirn 3 r i'nto

:ii-i

~f

Millones de

Pesos

4 5 6 7891100

~el[ O3/SQ9.

3 4 5 6 789I1000

Fig . 4 .-INVERSIONES INICIALES DE SISI TEMAS DE TRATAMIENTO

1 .0

[Tratamiento

Convencional

.

'

~

Plantapaquete

. l_.~

_.-

Estabilización

~

Lagunas de

—

---

}---,-

Costo$

Hab-lab

10

0 .5

0 .1

0 .05100 500

1,000T---

-r-r7r,5000

10000

Población servida

Fig .5 . -Relación de costo por habitante contra población servida(Operación y Mantenimiento)

Si las condiciones climatológicas son extremosas ó alcanzan tempera -

turas bajo cero en invierno, los procesos físico-químicos serán los mejo -

res, si se dispone de buen clima los biológicos serán más favorables, en

este caso puesto que la temperatura obliga a utilizar procesos físico-quí-

micos una evaluación de los efectos de la descarga contra los costos de -

tratamiento nos llevará a considerar el costo del proceso como económi-

co.

La anterior situación se repite en el caso de desechos tóxicos, los cua -

Ies, obligan al uso de un proceso físico-químico.

En lugares donde no se cuenta con suficiente agua, la necesidad de reu-

tilizarle, señalará al tratamiento físico-químico como económico, aún -

cuando en algunos casos se necesitara la combinación de procesos bioló-

gicos y físico-químicos.

Si el agua para reuso se tuviera que aplicar en riego, en algunos casos,

solo se necesitaría un tratamiento biológico primario como sedimentación

ó cámaras de oxidación en otros, dependiendo del cultivo, se necesitarían

lagunas ó filtros, para reuso en la industria tal vez se requeriría de un pro-

ceso físico-químico y en cada caso diferentes procesos serían los más ade-

cuados desde los puntos de vista eficiencia y economía.

6. Algunas Ideas en Desarrollo

Con el objeto de abaratar los costos de tratamiento de aguas residuales,

se han propuesto diferentes ideas:

6.1 Vórtice . Es un dispositivo que aprovecha la carga hidráulica pa-

ra crear una gran turbulencia y por lo mismo una buena aeración, la agre-

gación de sustancias coagulantes y floculantes lo hace adecuado para el -

tratamiento de aguas residuales industriales.

6 .2 Capilaridad. - Esta técnica aprovecha el fenómeno de capilaridad

paró la separación de sólidos, grasas y aceites ó algas entre los materia-

les estudiados se encuentran, fibra de vidrio, fibra de polipropileno y fiel-

tro de poliester8.

6.3 Lagunas con Lirio Acuático. - El proceso consiste en aprovechar

al lirio acuático (Eichhornia Crassippes) como agente removedor de con-

taminantes 8, 9.

6 .4 Lagunas Profundas . -Esta modificación consiste en aumentar la pro-

fundidad de las lagunas facultativas de (1 .2-1 .5)m a (3 -5)m (10) reducién-

dose el área aún cuando los costos de excavación son parecidos.

6.5 Tanque Aerobio . - En teoría este sistema es similar a un proceso de

lodos activados, pero en menor escala (fig . 6), el efluente es de mayor ca-

lidad que el proveniente de fosas sépticas, requiriendo por lo tanto menor

área para su disposición final, una limintación de este tipo de sistemas se

presenta en las características del suelo adecuado para la infiltración.

6 .6 Retretes . - En zonas rurales, aisladas que no cuenten con sistema

de agua a presión ó con suelos inadecuados para disposición superficial

se pueden utilizar retretes para formar composto Figura 7, retretes con

sustancias químicas para estabilizar los derechos humanos Figura 8, re-

tretes semi eléctricos con recirculación Figura 9 o retretes con incinera-

dor Figura 10.

7. Selección de Sistemas

La selección del proceso para tratamiento de aguas residuales debe es -

tar basado, entre otras, en las siguientes condiciones:

Costos

Cantidad y calidad del agua a tratar

Grado requerido de tratamiento

Capacidad de asimilación del cuerpo receptor

Area disponible y condiciones topográficas del lugar

Facilidades de tratamiento y disposición de lodos

Disponibilidad de personal para operación y mantenimiento .

Se: : '2a Ca 1 farina

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.. ':.sediment-i 6n. " ..

rp ida''-"retorno de

, ..

placa de retención_ da espuma

Lecho de filtración

Deflector central

Fig. - 6 .- Sistema de tanque aerobio (Waltec ndustries LtsLl

o

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e

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r_.___

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/I; ~/ .

~ .

1

L ,

/ io- f

af . - Ventilación [.- Cubierta de la caja

b. -

ór -l nterruptor

Ventiladorj.-

de humus

Calen )r

d. - Interrupter k.- Medidor de tiempo

e,-

f. -

cCcl ico

tapa

Embudo

Soporte del motor

m . -

Motor

g.- Tanque

Caja de humus

Fig . 7 (a ) .- Retrete-Composto (Humus Toilets Corp. ( td. )

Camara de

residuos deretrete

1 :4. x.- .

Capa inicial deturba y tierra

`\

cio ► .i .0 n ;Cladpara b-~°~.i u~ :.~~~4. .

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ResldueS

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cocina

I }.N

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~~y •~á,~i ;.

Camara do

aimacenami ento

de humus

Fig . ( b).- Retrete-Composto (Clivus t~1~ :rum U .S .A .)

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1

19 18"

A

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Palanc3cho(ro do - :gu a \ 1 0niiEFidor

L~?_= --~ T~~--:~~

Vista 63 !adoVista de frente

Fig . 8.- R etrete-qurmico (Sanitation Equipment: Ltd.)

Tanque doqurmicas - 33 '/2"

t

Vista de frente

Fig 9.- Retrete químico con recirc-ulaci6n (Nloncgraiil Industries-inc .)

E?ofiÓn - ,e arranque

Seguro delinterruptor

Motor I

Escudo pua.

t . [Inca del Ifqu i do

~ . .~

,C!':i,áL~°ía

Túrb ► na

'MGcerc+doi "

iQÚe1.11ador Electrodo -

I, (enccndido de chisPo) Alt»acenzmiento do! ll',iuida

Fig.10.7 Retrete-incinerador (Tekman Corp .)

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)

.

DISTRITOS DE CONTROL DE LA CALIDAD DEL AGUA

Ing . Manuel A . Huidobro

C .I.E .C .C .A .

DISTRITO DE CGITROL DE LA CALIDAD DEL AGUA

Tomando como base el Reglamento para la Prevención y Control de

la Contaminación del Agua que . señala que los responsables de descargas

de aguas residuales deben proporcionar el tratamiento necesario a sus -

aguas residuales para evitar la contaminación, pueden darse las alguien-

tes formas de solución a este problema:

1 . Tratamiento individual de sus aguas residuales por cada respon-

sable.

2. Tratamiento conjunto de las aguas residuales provenientes de un

fraccionamiento, zona industrial o . una ciudad.

3. Tratamiento conjunto a nivel regional de las aguas residuales ge -

neradas por responsables "en bloque" y responsables aislados.

Desde el punto de vista de justicia ; es . decir, que el responsable pague

por los daños que, la contaminación de sus aguas residuales origina, las

tres alternativas son similares.

En. la primera forma de solución, el pago del costo del tratamiento se

realiza en forma directa y en las restantes, el responsable paga una cuota

al' organismo encargado de la colección y tratamiento de las aguas residua -

les por el servicio que le proporciona, cuota que se'establece en base a la

calidad y cantidad de sus aguas residuales .

La Dirección General de Protección y Ordenación Ecológica, ha vent- -

do promoviendo esta última solución ya que presenta las características

de reducción en los costos de construcción, iperación y mantenimiento y

reposición de. las obras de,tratamiento por la economía de escala y ade-

mâs, la rapidez y facilidad con que se° resuelven integralmente los .proble-

mas de contaminación en una zona, al dar tratamiento en un sólo lugar a

un conjunto de descargas.

De esta consideración, nace el concepto de Distrito de Control de la

Calidad del Agua; el cual se considera como un área perfectamente delimi-

tada en la que se encuentran establecidos responsables de aguas residuales

(a los cuales se les llama usuarios) y en donde existe un régimen especial_

de control de la contaminación :del agua.

El Distrito se encuentra integrado por los siguientes elementos:

1 . Usuarios o responsables de descargas de aguas residuales que

pueden ser:

a) Ciudades

b) Fraccionamientos

c) Industrias

d) Otros establecimientos generadores de aguas residúales

2. Sistema de colección y conducción de aguas residuales "en bloque"

a la planta de tratamiento . Este sistema se ha denominado de in-.

Planta de . tratamiento común de las aguas residuales.

4. Un organismos administrador encargado de planear ., construir

y operar las obras de recolección, conducción, tratamiento y

disposición de las aguas residuales del Distrito en forma auto-

suficiente. .

5. Convenio que celebran por una parte la Secretaría de Agricultura

y Recursos Hidráulicos y por otra el Ejecutivo Local del Estado

donde se desee establecer el Distrito y en el cual, . la Secretaria

autoriza el organismo administrador a llevar a cabo las - activida -

des tendientes al control de la contaminación dentro del Distrito ,

bajo su dirección técnica y supervisión.

En suma, en un Distrito se cuenta con un sistema de control de la conta-

minación de aguas consistente en una red de intersiduales y una . planta de -

tratamiento común de las aguas residuales . Los responsables de descargas.

de aguas residuales que utilizan este servicio pagan una cuota al organismo

administrador del Distrito, de acuerdo a la cantidad y calidad de las aguas

residuales descargadas . El organismo contrata los créditos que se necesi-

ten para la construcción de las obras y opera el sistema en forma autosufi-

ciente y se hace responsable ante la Secretaría por las descargas de aguas

residuales de los usuarios del sistema.

Las ventajas que proporciona el Distrito son las siguientes:

1 . Facilitan al usuario el cumplimiento . del Reglamento para la Preven-

cign. y Control de la Contaminación de Aguas ., ya que 'al contra-

tar' los servicios del Distrito y con sólo pagar las cuotas reque-

ridas, el usuario no tiene necesidad de vigilar ni la conducción

ni el tratamiento de sus aguas residuales ya que ésto será res-

ponsabilidad del organismo que. opera el Distrito.

2 . Se reduce al mínimo el número de plantas y el personal y se ga-

rantiza que se encuentre altamente capacitado para llevar a cabo

un manej o_ y operación eficientes tanto de la conducción corno de-

la planta de tratâmiento, para que su efluente sea de la calidad

suficiente para evitar problemas de contaminación y, aún' más,

que se- tenga fa posibilidad de ' reuso en la agricultura- y . de se,r

factible en- la propia industria.

Se evita que las industrias utilicensu capacidad de crédito para

ampliaciones e incremento de producción en el financiamiento de

una planta de tratamiento.

Se atiende y vigila una sola descarga en lugar de varias, con lo

que se hace más fácil la vigilancia del cumplimiento de lo estipu -

lado en el Reglamento además de ahorro de tiempo y dinero.

5 . Se obtiene un ahorro en los costos de capital y de operación . debido

a la economía de escala del sistema de tratamiento.

A mayores volúmenes tratados menores costos unitarios resultan-

tes .

iSe obtiene un mejor uso del suelo y de la fuerza y capacidad del

trabajo.

7. Al tratar volúmenes mayores, se reduce la frecuencia y magnitud

de .los caudales máximos en relación con el caudal medio de tra -

tar.

Se tiene una mayor seguridad y flexibilidad en el tratamiento.

Mejor operación, ya que las plantas grandes son potencialmente

mejor operadas que las pequeñas.

10. Al ser obras comunales se propicia' un mayor acercamiento y una

mayor comunicación entre los habitantes de la_región.

11 . . La construcción, iperación y mantenimiento es autofinanciable y

como la inversión se recupera en mediano plazo, el Banco Nacio-

nal. de Obras y Servicios Públicos, S . A . , ha mostrado interés en

financiar su construcción.

El organismo administrador debe tener las siguientes características

y objetivos :

.

1 . Tener como única función la operación del sistema de control, en .,

cargándose de:

a) Prevenir y controlar la . contaminación de aguas

b) Colección y . conducción de las' aguas residuales de todos' los usua

ríos del Distrito, a la planta de tratamiento.

c) Operación y manejo de la planta de tratant ento.

d) Establecimiento y cobro de las cuotas que cada usuario debe

pagar en función de las características de cantidad y calidad

de sus aguas residuales.

Tener una representación de los usuarios en el más alto nivel .de

A la fecha se han establecido- dos Distritos de Control de la Contamina -'

ciân del Agua, uno en la zona de CIVAC y el . otro en la zona de Toluca -Ler -

ma. En estos Distritos el organismo administrador ha tomado la forma de

una empresa descentralizada estatal creada por decreto de los Gobiernos

de los Estados de Morelos y México respectivamente.

Los convenios se han realizado entre los gobiernos de los estados y la

Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos y en ellos se estipula que

la prevención y control de la contaminación del agua se lleve a cabo a través

de la empresa descentralizada.

. . Operar en forma autónoma.

.dirección.

\

.

Tener una operación otalmente autosuficiente.

Tener capacidad de contratar créditos

Estas empresas tienen organizaciones similares . La más alta autori-

dad descansa en el Consejo de Administración que está formado por los

siguientes miembros:

Presidente

Gobernador del Estado.

Vocal

Designado por la Secretaría de Agricultura y Recursos

Hidrá.ulicos.

VCaJ

' Designado por el Gobierno del Estado.

Vocal

Designado por las autoridades municipales que tengan

jurisdicción en el Distrito.

Vocal .Nombrado por los usuarios de los servicios del Distrito

La operación diaria está a cargo de un grupo de técnicos encabezados

por un Gerente General que responde directamente al Consejo de Administra

ción .

La organización es variable e incluye secciones de ingeniería, operación

y mantenimiento, administración y auditoria entre otras .

REUSO DEL AGUA EN LA INDUSTRIA .

Ing.Qufm .Joaquín Cardoso Frías

NOMENCLATURA : REUSO DEL AGUA . EN LA INDUSTRIA

FIGURA T: . SISTEMA DE RECIRCULACICN DE AGUA MEDIANTE UNA

TORRE DE ENFRIAMIENTO

A: CANTIDAD DE AIRE frS/min.

B: PURGA DE LA TORRE gar/hr.

C: CAMBIADOR DE CALOR

D: AGUA DE ARRASTRE Gal/min

E' • EVAPORACION DE AGUA, gal/min.

M: AGUA DE REPUESTO gal/min.

R: CIRCULACION DE AGUA gal/min.

S: ALIMENTACION DE AGUA gal/min.

V: VOLUMEN DEL SISTEMA gal

FIGURA 2 SISTEMA DE RECIRCULACION DE AGUA

A :. AGUA DE REPUESTO gal/ hr .

B: DREN DE AGUA PARA ' CONTROLAR SU CONTAMINACION gal/min

C: CONCENTRACION DE AGUA DE REPUESTO lb/gal

D: : REMOCION DE CONTAMINANTES gal/hr.

L: PERDIDAS Y CONSUMO DE AGUA gal/hr.

R: CONCENTRACION DEL DREN DE AGUA lb/gal

V: AGUA RECIRCULADA gal/hr .

.

Y: CONCENTRACION DE LOS CONTAMINANTES lb/hr .

REUSO DEL AGUA EN LA INDUSTRIA

GENERALIDADES

Desde los tiempos más remotos, el hombre se estableció junto a

las riberas de los ríos y lagos con el objeto de disponer de agua para

sus hogares e industrias.

Las empresas industriales soportan el gasto que implica el acon-

dicionamiento del agua necesaria para la fabricación de sus productos.

Es imposible definir un patron único de calidad universal aplicable a

cada una de las diversas industrias ; el índice de calidad que requiere

el agua, depende de los procesos de fabricación que se tengan en cada

caso enparticular.

Aunque un suministro de agua satisfaga las normas establecidas

para el agua potable, no siempre es apropiado para la industria ; y ge-

neralmente se requiere de un tratamientó ulterior.

Se puede considerar al agua como parte de la materia prima, su

obtención, acondicionamiento y disposición forman parte integral de

los costos de producción; por tal motivo, los recursos acuíferos de-

ben ser aprovechados al máximo y los desechos vertidos en los siste-

mas hidrológicos no deben degradar irreversiblemente su calidad.

Debido al desarrollo industrial y al incremento de la' población de

nuestras comunicades, se ha aumentado constantementé la cantidad de

aguas residuales municipales e industriales que se, vierten en los acuí-

feros más cercanos . El control óptimo de la contaminación estaría -

enfocado a disminuir el costo de agua mediante su reutilización a lo

largo de un cauce.

La reutilización del agua brinda la alternativa de reducir la de-

manda, abatiendo el costo que implica el acarreo del líquido desde fuen

tes cada vez menos numerosas y más alejadas del sitio de consumó.

Los sistemas de recirculación de agua se ,utilizan ampliamente en la

actualidad y- se irán extendiendo conforme la industria demande una

porción mayor de agua.

PAPEL DE. LAS DEPENDENCIAS GUBERNAMENI' ALES EN

EL REUSO DEL AGUA

1. Deben promover hasta donde sea posible y de acuerdo a los

programas establecidos ,el tratamiento y el reuso de las aguas resi-

.duales .

2. Se deben implantar programas de investigación sobre el uso

que recibe el agua en la. industria, teniendo los siguientes objetivos:

- 2.1 Clasificar las cuerpos de agua de acuerdo a su uso, .

basándose' en los criterios de calidad de agua .

2 .2 Demostrar como la recuperación de agua puede ayu-

dar a solventar los problemas de escasez.

2 .3

Desarrollar procedimientos Legislativos

2 .4

Examinar la tecnología que se tiene actualmente para

reutilizar el. agua

2 .5

Desarrollar nueva tecnología

PAPEL DE LA INDUSTRIA EN EL REUSO DEL AGUA

1. Se deben examinar las operaciones que se realizan cotidiana-

mente en la planta con el objeto de optimizar la utilización del agua y

reducir el gasto de residuos líquidos.

2. Estudiar cuando es factible el uso de aguas de menor calidad,

tales como las aguas residuales, aguas salobres y el agua de mar.

3. Examinar los procesos y determinar si algún cambio en ellos

ayudaría a disminuir su contaminación.

4. Estudiar hasta donde es factible recuperar algunos subproduc -

tos que son desechados en las descargas de aguas : residuales.

5. Estar pendiente de los cambios tecnológicos que sufran los pro

cesos de la planta.

6. Hacer que todo el personal esté conciente del problema que en-

gendra. la contaminación del agua .

TORRES DE ENFRIAMIENTO

La fig . 1 representa una torre de enfriamiento de tiro inducido.

Este sistema se opera con un volumen definido de agua; parte de él se

bombea desde un tanque de almacenamiento y se hace pasar a través

de un cambiador de calor con el objeto de enfriar algún proceso, aumen

tando por consiguiente la temperatura del agua.

El agua caliente se bombea hacia el plenum que se encuentra en la

parte superior de la torre y se distribuye uniformemente sobre el área

de sección transversal mediante un'juego de boquillas de aspersión.

El interior del equipo contiene un empaque o una hilera de, tabli-

llas de madera sobre las cuales choca el agua para formar gotas muy

pequeñas . También se utiliza un empaque laminar para que el aire se

ponga en contacto con una . capa muy delgada de agua ; el empaque "se -

construye de madera, celulosa, poliestireno o asbesto . Es importante

que el material se humedezca muy bien para que no se formen riachue-

los en lugar de gotas.

Una de las torres más eficientes y económicas hace inducir una -

corriente de aire a través del sistema . . El aire entra por-unas rejillas

que se encuentran arriba del tanque de almacenamiento y fluye a contra

corriente a través dé la torre.

Ocurren dos clases de transferencia de calor entre el agua caliente

y el aire inducido . Parte del líquido pasa , a la fase de vapor mediante

(A) Aire(B) Purga(C) Cambiador de calor(D) Arrastre de agua(E) Evaporación~M) Agua . de repuesto(R) Circulación de agua(S) Alimentación de agua(V) Volumen del sistema

FIG. . 1 .- "SISTEMA DE RECIRCULACION DE AGUA MEDIANTE UNA TORREDE ENFRIAMIENTO

.

la absorción de calor; esta energía llamada calor latente de vaporiza-_

ción vence las fuerzas de atracción entre las moléculas del líquido y

equivale a un 80% del calor total transferido . El 20% restante lo cons-

tituye el calor sensible que se transfiere del agua hacia el aire siempre

y cuando la temperatura del bulbo húmedo, . que es una medida del conte-

nido de calor del aire' atmosférico sea menor que la del agua.

La corriente de aire y vapor de agua que suspende las gotitas de -

agua, sale del equipo mediante los extractores ; antes pasa a través de

unas. mamparas que producen un cambio súbito en la dirección de la -

-corriente, separando las gotitas y haciendolas caer en el tanque de al -

macenamiento . Se pierde una pequeña cantidad de agua debido a la acción

del viento.

Se drena continuamente un volumen de agua y se añade por consi-

guiente .una cantidad dé agua de repuesto al tanque de almacenamiento

para mantener un nivel constante . : yBalance de agua en una torre - de enfriamiento --

M = E +B +.D.

.

.

~

SISTEMA DE RECIRCULACION DE AGUA

La figura 2, nos muestra un sistema típico de recirculación de --

agua, se puede observar que hay un punto en el cual el agua sufre una

contaminación debido al . procesó de fabricación, arrastrando una cier-

ta cantidad de sólidos en suspensión y disolviendo compuestos -orgáni-

cos e inorganicos . El sistema pierde agua debido a que una parte se ,

1

V

SISTEMA DETRA TAM LENTO

.PERDIDAS Y CON-

s4O DE AGUAL gal/hr.

AGUA DE REPUESTO

AGUA DE PROCESO

D lb/hr.

WNTAMINACION

~

REMOCION DE'CONTAMINANTES

DREN DE AGUA PARACONTROLAR SU GRADODE CONTAMINACIONB gal/hr.conc . R lb/gal.

FIG . 2 .- SISTEMA DE RECIRCULACION DE AGUA

consume en el proceso, otra se evapora y una cantidad tiene que ser

eliminada cuando se tiene que acondicionar el agua según los requeri-

mientos de los procesos.

Se debe desechar también una cierta cantidad del agua que se re-

circula para evitar que se concentren mucho . los contaminantes y para

mantener un nivel de calidad ad hoc, al sistema; por este motivo se

intercala un sistema de tratamiento.

Obviamente que los sistemas de recirculación en la práctica son

más complicados ya que incluyen sistemas de tratamiento tanto para

el influente como' para el efluente.

En otros casos los sistemas pueden ser más simples si se tienen

menos problemas de contaminación y menos pérdidas de agua; sin em -

bargo el modelo sirve para mostrar,piertos hechos fundamentales' que

deben ser tomados en cuenta para ver las ventajas de los sistemas de

recirculación en un proceso especifico:

Se pueden derivar algunas ecuaciones de los balances de agua y-

de la contaminación que se origina en' el sistema.

A=B +L(3). Y+CL - D (2)

R - C'R_AC +Y-,D = AC +Y -D (3).

.B

A -L

El volumen de agua (A . - V) se mantiene cons taste debido al suple

mento de agua en (A) ; esta cantidad se puede reducir si se pierde me-

nos líquido en (2) y si se reduce el dren de agua en (B) . . El agua que se

drena en (B) puede disminuir, si abatimos la contaminación, si introdu

cimos algún tratamiento y si operamos el sistema con la mayor canti-

dad posible de contaminantes.

Otro aspecto muy importante del sistema de recirculación radica

en el hecho de que casi siempre se obtiene un volumen de agua resi-

dual muy pequeño pero con una gran cantidad de contaminantes en -

contrasté con un sistema de un . sólo paso. Cuando se tiene algún . sis-,tema de tratamiento intermedio el efluénte'se compone de los desper-

dicios qué son emanados en el proceso y de los que acarrea el agua,

por consiguiente, es necesario contar con un medio de disposición de

estos desechos si se quiere operar el sistema en forma eficiente.

Lo factible que sea el reuso del agua depende de la calidad del

agua que se requiera en el sistema en función de la degradación que

sufra, las pérdidas globales Pia eficiencia de Iós sistemas de trata-

miento del ciclo.

INFLUENCIA DE LOS SISTEMAS DE RECIRCULACION SOBRE LAS

FUENTES DE ABASTECIMIENTO

Los autores que han afirmado que toda el agua extraída de una

fuente para un fill determinado no puede ser utilizada de nuevo, han-

logrado crear ocasionalmente_un estado cercano al pánico ; sin embar-

go al estudiar un poco el problema, inmediatamente se reconoce . que

los términos "extracción de agua"

-

yutilizacion del agua" y "consumo

de agua" no son sinónimos -Es posible que una industria extraiga gran

des cantidades de agua de una corriente superficial o - de"un acuífero -

subterráneo, que la utilice una sola vez en un circuito cerrado de , en-

friamiento y la haga llegar al_ siguiente usuario aguas abajo.

También es posible que otra industria extraiga muy poca agua de la

fuente y la utilice una y otra vez con una pérdida real muy pequeña o que

consuma virtualmente casi toda el agua que le es suministrada.

A pesar de estas variaciones, el consumo promedio de agua en la

industria incluyendo a las plantas que generan energía eléctrica median-

te vapor representa solo el 2% del volumen de agua que se extrae de la

fuente original. En otras palabras , , el 98% del agua puede emplearse

nuevamente en alguna otra operación, corriente abajo de las descargas

de aguas residuales en { un cauce.

Como es de esperarse, las necesidades de agua que tienen cada -

una de las diversas industrias varían en forma notable . Los principa-

les consumidores, tales como las industrias químicas y metalúrgicas

extraen 5 ó 30 veces más agua que las industrias menores, por ejem-

plo las tenerías,

( .

Dentro de un mismo ramo industrial, una planta puede emplear

un volumen de agua mayor al que utiliza una planta sináilar que este

ubicada en otra región.

Si se emplean 7 .5 litros de agua por cada 3 .7 de líquido que se

extrae de la fuente de abastecimiento, se esta practicando una reutili-

zación del 100%. Si se triplica la cantidad reutilizada, se podrá dupli-

car la producción industrial sin incrementar el consumo de agua.

La recirculación del agua afecta muy poco a la cantidad de líquido

consumido pero repercute enormemente en el volumen extraído de la

fuente de abastecimiento.

Los sistemas de-un sólo paso dan origen a eflltentes muy diluidos,

al adoptar un sistema de recirculación debemos pensar en la capaci-

dad que tiene el sistema para absorber contaminantes o hasta que pun-

to es posible mantener un nivel aceptable con la carga de estos compues

tos .

S

Es interesante observar que el reuso sucesivo de un río constituye en

cierto grado un sistema de recirculación donde se vierten descargas a lo

largo de su cauce degradando la calidad del agua, corriente abajo de -

sus confluencias . El éxito de este sistema depende de la aceptación que

tenga el agua por parte de los usuarios, del grado de contamináción -

que sufran las aguas y de las medidas de control de contaminación que

se adopten en la región .

Paralelamente el uso consecutivo del agua cada vez de una menor

calidad de las diversas industrias representa también un sistema de

recirculación . En ambos casos se obtiene un volumen de aguas residua-

les pequeño pero con una .gran concentración de contaminantes.

USO INDUSTRIAL DEL AGUA

El agua es un elemento indispensable en la operación de una empre

sa química, en ocasiones es materia prima, medio de transporte de -.

otros materiales, medio de acondicionamiento o proporciona servicios

auxiliares de suma importancia.

Las funciones fundamentales del agua en las líneas de producción

pueden resumirse en cuatro aspectos (a) agua involucrada directamen-

te con el proceso en si, (b) agua destinada a operaciones de enfriamien

to, con o sin contacto con los productos elaborados, (c) agua

empleada en calderas de fuerza o vapor y (d) agua utilizada en ope -

raciones de limpieza y otros servicios auxiliares.

El porcentaje del agua de primer uso que entra a una planta es

función directa del tipo de producto elaborado, el equipo empleado -

edad tecnológica del mismo y situación geográfica del centro indus -

trial.

AGUA DE PROCESO

- Una porción del agua participa en las reacciones químicas pa-

ra formar parte del producto.

- Se puede utilizar el agua como medio reaccionante, facilitando

el contacto de todos los componentes que intervienen en la reacción.

- El agua se utiliza como disolvente en una: gran variedad de

aplicaciones.

AGUA PARA LAVAR

- El agua es un medio adecuado y económico para el lavado de

equipos industriales, con- ello se mantiene limpio el equipo y se le

ofrece seguridad al obrero.

- El lavado de los materiales de producción puede hacerse de

muchas maneras , cada una de ras cuales es apropiada para un tipo

de operación en particular . Los métodos de lavado sé clasifican de

modo general en la siguiente-forma: lavado por dilución, por despla-

zamiento y por extracción.

TElV1PLADO

• El agua se usa comunmente en la industria metalúrgica para

enfriar rápidamente los metales y otros productos.

oMEDIO DE TRANSPORTE

El agua se usa para transportar reactivos, productos y desechos.

La mayoría de las grandes fábricas tienen una red de canales y zanjas

para este fin.

TRANSFERENCIA DE CALOR

• El vapor ha sido tradicionalmente el medio mas común dé trans

misión de calor debido a su alta capacidad calorífica y a los grandes -

coeficientes de transferencia térmica.

▪ Algunas plantas substituyen el vapor por agua caliente ; esto, se

debe al menor costo de instalación que tienen los sistemas de circula -

ción de agua caliente . No obstante, hay muchos factores que deben to

marse en cuenta para elegir entre estos dos sistema; uno de los prin -

cipales es la posibilidad de que el vapor se 'utilice para la generación

local de energía eléctrica y posteriormente a una presión inferior se

emplee para calentamiento.

- Una gran parte del agua que se utiliza en la industria se desti-

na para procesos de enfriamiento.

- La industria del acero necesita de grandes cantidades de agua

para sus procesos.

-En las refinerias se tiene una enorme demanda de agua para con-

densar los vapores en las columnas fraccionadoras.

- La cantidad de agua que se requiere depende del sistema emplea

do. Este puede adoptar las' siguientes formas:

1. Sistema de recirculación abierto

2. Sistema de recirculación cerrado

- Muchas instalaciones pequeñas tales como las compresoras de

aire o las punteadoras son enfriadas por agua ; el consumo del líquido

es tan pequeño que no conviene recuperarlo ; así mismo si la demanda

fuera muy grande como es el caso de los condensadores de las termo-

eléctricas y se tuviera una fuente muy abundante de agua se podría

prescindir del sistema de recuperación de agua.

- El volumen.de líquido que debe extraerse de una fuente de agua

dulce para abastecer un sistema de enfriamiento, puede reducirse -

considerabldmente si se utiliza una torre de enfriamiento .

Aunque la mayoría del agua de enfriamiento no sufre un dete-

rioro significativo se pueden. introducir contaminantes mediante la

adición de compuestos químicos que son utilizados en los sistemas

de-acondicionamiento, en los condensadores de contacto directo y

mediante las fallas del equipo de proceso.

GENERACION DE ENERGIA4

Una parte de la energía generada proviene de las plantas termo-

eléctricas , la mayoría de estas plantas recuperan él vapor por medio

de condensadores, de manera que casi siempre es baja la cantidad de

agua de reemplazo; sin embargo algunas de estas generadoras se ubi-

can en lugares adyacentes a instalaciones industriales a las que abas -

tecen de electricidad y vapor . En muchas ocasiones este vapor se -

consume o contamina de modo que los requisitos de agua de reempla-

zo aumentan hasta cerca del 50%.

Una de las principales razones del consumo -de agua de reemplazo

en las instalaciones industriales lo constituye el alto costo que tiene

la instalación de una planta de recirculáción del agua condensada.

El vapor generado se puede utilizar para accionar máquinas,

producir electricidad o para ambas cosas . Como ejemplo de esto se

pueden citar las fábricas de papel, que generan vapor a 9001 b/pulg . 2.

Este se puede utilizar en algunas turbinas aprovechando la energía ob-

tenida para accionar bombas, generadores, compresoras, máquinas

para fabricar papel y equipo auxiliar . . Parte del vapor pasa a una línea

de vapor de 125 lb/pulg . 2, que se emplea para calentar los rodillos -

secadores que transportan el papel. El vapor de baja presión se- usa

también _en la elaboración de la pulpa, procesando astillas de madera

en un digestor. En algunas de las turbinas al igual que en las estacio -

nes termoeléctricas, el vapor se expande disminuyendo la presión has -

ta anularse .

REUSO DEL AGUA EN LA REPUBLICA MEXICANA

México como muchos otros países situados debajo del trópico de

Cancer, tiene vastas regiones acidas o semiaridas . . Es en estas re-

giones en donde la escasez de agua ha hecho necesario que se insta-

len plantas de tratamiento de aguas residuales para poder utilizar de

nuevo el agua y cubrir en forma más eficiente las necesidades primor-

diales dé las poblaciones y sus moradores . ,

Este tipo de plantas son también muy necesarias en las áreas me-

tropolitanas ya que a pesar de contar con una época de lluvias prolon -

gada, se llega a tener escasez del preciado liquido debido al incremen

to desorbitado de sus poblaciones.

Actualmente operan una serie de plantas que se localizan princi -

palmente en Monterrey, la ciudad de México, Guadalajara y Acapulco.

Es'fácil comprender ,por que se construyeron plantas de tratam ien

to en el noroeste de México, primero por que el agua es muy escaza y

segundo por que la industria ha tenido un gran auge.

La primera planta que se puso en operación fue la de Celulosa y

Derivados, S . A.

La instalación de esta planta fué vital para la compañía debido a que

ya se habían secado más de la mitad de los pozos que abastecían de agua

a la empresa.

El sistema que se instaló fue de lodos activados por resultar el "

más simple y económico . La capacidad inicial de la planta era de

1f i lps . (2 .3 m#llanes de galones por dfa).

La planta consiste de un aforador Parshall con un desmenuzador

que regulan el influente . Después-se tiene un clarificador primario

el cual separa las natas y el lodo residual primario . Posteriormen-

te el agua pasa a un tanque de aereación donde es digerido durante

ocho horas y finalmente fluye hacia el tanque de- sedimentaci ón se-

cundario. El efluerite recibe un tratamiento de cloración, coagula -

ción, ablandamiento y desmineralización, dependiendo del uso que

se le vaya a dar al agua en la planta . Esta instalación además de

ser la primera en operación es quizás Ta. más completa de todas.

El efluente del clarificador secundario después de ser dorado

se envía a un depósito . De aquí se distribuye hacia la planta de acon

dicionamiento, a las líneas de agua pa±a protección de , incendio y a

los sistemas de irrigación.

El agua en los tratamientos subsecuentes se clarifica y se ablan-

da parcialmente mediante un tratamiento con cal y aluminato de sodio

o con cal y cloruro férrico .

El agua recuperada se utiliza para fabricar rayon, ácido sulfúr-

co concentrado, celofán, nylon, disulfuro de carbono, fluoruro de hi -

drogeno, tetracloruro de carbono, propelantes refrigerantes, etc.

El agua desmeniralizada se utiliza para las torres de enfriamien -

to, en los sistemas de refrigeración , compresoras de aire, bombas

de vacío y cambiadores de calor. El efluente filtrado, después de ha -

ber sido usado en los hidrantes y también se utiliza en grandes canti- .

dades en 'los sistemas de extinción de incendios, en los evaporadores

y cristalizadores de las plantas.

Con el transcurso de los años el aguó fué más escaza y costosa

por lo tanto otras compañías se interesaron en el sistema de trata .:

miento de Celulosa y Derivados; entre ellas se encuentran Aceros

Planos ,, Papelera Maldonado y la' Comisión Federal de Eléctricidad.

Una de las más recientes . e importantes plantas instaladas en

Monterrey debido a la cantidad' de industrias que beneficia es Aguas

Industriales de Monterrey . Esta planta tiene una capacidad-de $OWps

(6 .85 millones de galones por día) .Pertenece y es operada por un grupo

de doce industrias que reciben una parte del efluente despúés de' que

este recibe un proceso de cloración . Cada planta le imparte un tra-

tamiento al agua que recibe de acuerdo al uso que se destine el in

fluente , en casi todas estas industrias se usa la mayoría del agua

para enfriamiento . Las industrias que comprenden el consorcio son:

Hojalata y Lamina, S . A ., Planta Eléctrica Grupo Industrial, Pigmen

tos y Oxidos, Insecticidas Cruz Negra, S .A . , Bakelite deMéxico, S. A . ,

Empaques de Cartón Titan, S. A . Troqueles y Esmaltes, Talleres In-

dustriales, S . A . , Fábricas Monterrey, Industrial del Alcali'; también

se utiliza para irrigación en el Centro de Investigación Agropecuario

y en parte del proceso en Celulosa y Derivados.

El Departamento del Distrito Federal opera varias plantas en la

Ciudad de México con el objeto de reutilizar el agua en el riego de -

parques y jardines y abastecer de agua a los lagos artificiales.

En el bosque de Chapultepec se tiene una planta con una capaci-

dad de 160 'lps (3 .65 millones de galones por día) con un proceso

de lodos activados y un digestor para los lodos provenientes del

sedimentador primario y del tanque . dé lodos activados.

Existe otra planta en la ciudad deportiva que tiene una capacidad

de 230 lps (5 .25 millones de galones por día).

En San Juan Aragón, existe otra instalación con una capacidad de

500 lps . (11.4 millones de galones por. día), 'el agua tratada tam-

bién después de clorarse se utiliza para irrigación.

En Xochimilco, existe otra planta que tiene una capacidad de -

1 200 lps (27_ .4 millones de galones por día) ; después de clorarse

el agua se utiliza para irrigación y para reabastecer los canales .

La Comisión Federal de Electricidad construyó y opera una plan -

ta con una capacidad de - 150 lps (3.4 . millones de galones por día)

utilizando el agua tratada en los procesos de enfriamiento.

Con objeto de resolver sus problemas de abastecimiento de agua,

varias empresas de la zona industrial "La Presa", en Tlalnepantla,

Estado de México, colindante con el D.F. , se agruparon en una orga -

nización sin fines de lucro , que de acuerdo con las leyes mexicanas to¢=

ma el nombre de Sociedad de Usuarios.

Cumpliendo su objetivo, la sociedad buscó y encontró una fuente

de aprovisionamiento que cubriera sus necesidades presentes y tuvie-

ra posibilidad de aumento en el futuro, logrando que no interfiera con

las fuentes de agua potable de la Ciudad de México.

Las aguas de desecho que forman el río de los Remedios con un

tratamiento adecuado, pueden ser usadas en algunos procesos indus -

triales.

El reusó de estas aguas tiene la ventaja de no sobre explotar las

actuales fuentes de la ciudad, y la posibilidad de incrementar sus vo-

lúmenes a medida que las fuentes de abasto de la ciudad aumenten.

Aguas de San Juan Ixhuatepec, S. de V, está formada por las si -

guientes empresas industriales: Aceros Corsa, Anderson Clayton and

Co ., Cía,. Hulera Euskadi, Diosynth, Frenos Hidráulicos Automotri-

ces, Policyd, Ici de México, Industrias Vidó, Spicer, Vidrio Plano de

México y Vitro-Fibras .

mSTFMA DETRATAMIENTO OfAet,IAit, DE pROCEso

. ADIC100 DE CONTAMINANTES

ELI MI NA -e of.)

DE CONTAMtWA1JTES

FIG . 3 . - INFLUENCIA DE LOS SISTEMAS DE RECIRCULACIONSOBRE- LAS FUENTES DE ABASTECIMIENTO

Se construyó una planta de tratamiento de aguas negras con capaci-

dad de 150 l . .p . s . (3 .42 millones galones dfa) . que utiliza el proceso, con

vencional de lodos activados y la correspondiente red de distribúción a

los usuarios.

Las disponibilidades de aguas negras crudas y los consumos de las

diferentes empresas industriales que forman la sociedad aumentarán con

el tiempo, por lo tanto se proyectó un sistema susceptible dé ser cons -

trufdo por etapas, con una capacidad hasta 500 1 . p . s . (11 .4 millones de

galones día).

Los costos mensuales de tratamiento del agua están siendo soporta

dos por- las empresas usuarias en forma proporcional al servicio'sus-

crito (l . p . s . ), de suministro de agua tratada . .

ASPECTOS ECONOMICOS 'DE LA REUTILIZACION DEL AGUA

Los beneficios tecnoeconómicos que representa la reutilización de -

las aguas en la industria son los siguientes';

1. Se aprovecha mejor un recurso hidráulico ya., que conforme se

presenta el crecimiento demográfico, se incrementan proporcionalmente

las aguas residuales.

2. La reutilización del agua permite liberar agua de primera cali-

dad. que bien puede aprovecharse para abastecer de agua a los núcleos

urbanos aledaños ..

3. El disponer de agua a los niveles adecuados es . decir al no re-

querir elevar el agua como es el caso de los pozos profundos, permite

que las erogaciones_ por concepto de energía eléctrica sean menores.

4. De reutilizar el agua, algunas zonas podrán recuperar sus

mantos acuíferos y por consiguiente satisfacer a los núcleos urbanos

circunÑecinos .

.

5. Algunos procesos industriales no requieren agua de primera

calidad y por consiguiente es un desperdicio el utilizar agua para es -

tos fines.

6. El crecimiento industrial no se vería frenado por la falta de

agua ya que se dispondría de agua residual tratada en la medida que

las industrias lo requieran.

7. La práctica de la reutilización del agua bien puede abatir los

caudales de. descarga que las propias industrias .deben controlar para

fines de control de contaminación.

8. Se debe pugnar por que se lleve a cabo una recirculación den

tro de las industrias ya que se tiene una gran diferei cia entre usar

agua una sola vez y el recirciularla, es decir la reutilización por más

de una ocasión puede ser ventajosa según los conceptos' siguientes.

a. La recirculación, de efectuarse, requiere de un menor -

volumen de demanda de agua y por consiguiente representa un

ahorro en los costos por concepto de .manejo interno.

b. Los sistemas de recirculación son más atractivos cuando

la adición de contaminantes es baja o- fácilmente removibles y lds - .

requerimentos de calidad no son estrictos.G

7

c. Los sistemas'de recirculación a menudo permiten recuperar

subproductos , los 'cuales no son- posibles en sistemas de un solo paso.

d. Los sistemas de un solo paso son indiscutiblemente necesarios

en algunos procesos en que la calidad del agua es estricta como son las

procesadoras de alimentos.

DESVENTAJAS DE LA ' REUTILIZACION 'DEL AGUA

De no cumplir con las normas de calidad, el agua paró los diversos

usos que se requiere, es causa de problemas o fallas en las instalacio

nes o equipos o en los mismos productos elaborados tales como : corro -

siones, abrasiones,• cavítaciones, incruistaciones, coloraciones, reaccio

nes,.químicas y por consecuencia contaminación así como -desarrollo de

olores desagradables . o eh forma más específica : fallas en los intercam-

biadores de calor, corrosiony formación de espumas y escamas en cal-~

deras y torres de enfriamiento, envenenamiento de catalizadores y cre-

cimientos biológicos en las torres de enfriamiento.

PLANEACION DE UN SISTEMA DE REUTILIZACION

Llegará un diva. en que todas las industrias piensen seriamente en.

mejorar sus instalaciones para utilizar el agua en forma más eficiente

y esto inevitablemente redundará en el aumento . del grado de reutiliza-.

.ción . Así mismo, las nuevas industrias deben estudiar la importancia

que la-reutilizacióntiene en las operaciones que se proponen efectuar.

En cualquier caso, para desarrollar un plan bien,fundado, es básico -

considerar los siguientes elementos:

a. Los requisitos . cuantitativos y cualitativos de agua para todas

las operaciones del . proceso

b. El costo relativo de otros posibles abastecimientos de agua

c . . La eficiencia con que se utiliza el agua en los diversos planes

y alternativas considerados

d . La adaptabilidad de otros sistemas de reutilización a las ope-

raciones necesarias

Ventajas económicas generales de los sistemas alternos

1. La severidad de los problemas de la eliminación final de los

desechos .

.

En cualquier evaluación de este tipo, es importante recordar que

debido al cambio rápido de la economía industrial el uso del agua es una

operación muy dinámica . Esto significa que en el diseño de una planta .

siempre debe buscarse cierta . fl exibilidad y que es necesario hacer una

evaluación continua del mejor aprovechamiento y utilización del agua.

Cualquier persona con cierta experiencia en industria reconocerá .

inmediatamente los problemas que implica la reutilización del agua.

Mucho se ha escrito ya respecto a los efectos que producen los deter-

gentes en las operaciones donde se recircula el flujo, ya que estas,di-

ficultades han sido causadas por .la presencia de muy pequeñas cantida-

des de los contaminantes en cuestión . Algunos componentes de las aguas

de proceso podrían originar rproblemas de corrosión que requerirían --

aumente! -considerablemente el cuidado del equipo con que se maneja.

el agua, la experiencia ha demostrado que en una planta diseñada pa-

ra tener un alto porcentaje de reutilización, la inversión ` inicial es ca-,

si siempre superior.

También debe tenerse cuidado en prestar atención al problema,

'tan real de la eliminación de los desechos concentrados que todos los

sistemas de reciclaje debe generar tarde o temprano . Aunque estos de

sechos y se presentan en volúmenes relativamente pequeños, su descar-

ga perfodica a las corrientes puede producir graves efectos locales que

a menudo son más serios que los que ocasiona la descara cóntfnua del

desecho diluido de los sistemas de un soloy paso . Gran parte del éxito de

-la reutilización depende del descubrimiento de métodos apropiados para

eliminar estos desechos sin devolverlos a las corrientes de agua. Pro

cesos tales como el enfriamiento de escorias utilizado por Kaiser, o la

inyección en pozos profundos que emplea Dow Chemical Co . , represen

tan adelantos-en esta dirección .:

Estas desventajas no deben desanimar la tendencia a reutilizar el

agua . La demanda-creciente de agua para uso industrial y la legislación

cada vez más estricta para el control de la contaminación darán ;origen

a un incremento constante de los costos de los abastecimientos de agua

para las; industrias y del tratamiento de "los afluentes Conforme el cos -`

todel abastecimiento primario se acerque al costo de reciclaje y purifi-

cación, lbs sistemas de reutilización se harán cada vez más atracti -

vos y prevalentes.

Para mantenerse a la par con esta tendencia, debe darse mayor

atención a los métodos de toma de muestra y análisis . . de aguas

para uso industrial y de desecho.

La recirculación del agua no debe ser instalada sin realizar un

estudio económico exhaustivo de todas las alternativas ; algunas veces

es preferible operar un sistema de un solo paso . Es imposible genera-

lizar acerca de la economía que brindó un sistema de recirculación de

agua en cada una de las situaciones que se pueden presentar.

En las ,figuras 4 y4 .1, se ponen de manifiesto los costos que pueden es-

tar involucrados en ambos sistemas . De hecho este sistema es muy difi -

cil' de analizar cuando consideramos los índices de calidad de agua que

requieren las diversas operaciones industriales y el grado y naturale-

za de la contaminación que sufre el agua.

En ambos casos el costo del agua de repuesto (a, y a2 .) sería la

cantidad de agua que toma la planta proveniente de cualesquiera de

las fuentes de abastecimiento disponibles . Los costos (b1 y b2) por

unidad de volumen tratado en la mayoría de los casos serían casi -

idénticos ; pero en algunas circunstancias la operación de un ciclo ce-

rrado requiere de un tratamiento especial para evitar que el agua de

recirculación se deteriore paulatinamente debido a los contaminantes

añadidos.

Los costos de tratamiento cl y c2 serían en muchos casos simi-

Pérdidas deagua

VolumenV

Recuperaciónde materiales

de olcantorilladoJ/

V-L

Tratamiento delogJa de repuesto

bi .

Tratamiento deaguas residuales

ci

f9G .

SISTEMA -®E UN SOLO , PASO

Descarga al sistema

Adición decontaminantes

Descargo a unacuífero

•

Aqua derepuesto

Pérdidas deagua

VolumenV

Recuperaciónde materiales

V-L2

Descargo al sistemade olcantari

,f

d2

02

Tratamiento delaqua de repuesto

b2

Tratamiento deaquas residuales

c2

Adición decontaminantes

KV

Descarga o unacuífero

KV

Tratamiento delaqua recirculada

f

FIG. 4.1 - SISTEMA DE RECIRCULACION DE AGUA

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lares y sc motivados por o • " _ación que tiene la industria de =a-

tar sus aguas residuales antes de ser vertidos eri algún sistema de.

alcantarillado o en un acuífero.

Algunas veces c2 excede a cl sobre todo cuando es necesario . im-

partirle el agua de recirculación un tratamiento mayor debido a que el

proceso origina una contaminación más aguda . En el sistema de recir

culación se intercala algún tratamiento f para. optimizar el nivel de-

calidad de agua que se requiere para poder recircular el agua siem-

pre y cuando el tratamiento c2 antes de la descarga solo sirva para

cumplir con los reglamentos de prevención de la contaminación: vigen-

tes .

En la práctica sería más economico improvisar algún tratamiento

para cumplir con las disposiciones legales y añadir el costo en f a es-

ta etapa.

Es necesario estimar el valor de los materiales recuperados en e l ,

y e2 . En la mayoría de los casos el valor de e l y e2 es casi el mismo

pero existe la posibilidad de recuperar una cantidad adicidnal de ma-

terial que se traduce en pesos, como resultado del tratara iento en f .

Los costos de remoción de contaminantes en dl y d2 dependen del

volumen y la concentración de contaminantes; es menester considerar

que aunque el volumen del efluente disminuya la cantidad neta de conta-

minantes permanece invariable en ambos casos.

Finalmente las pérdidas en Ll y L2 podrían ser diferentes particu-

larmente en el caso de contar con un sistema de enfriamiento .

BIBLIOGRAFIA

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clon .

REUSO DEL AGUA EN LA AGRICULTURA

I.Q .I. Alfonso Carmona GarcíaC I E C C A

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.REUSO DEL AGUA EN LA AGRICULTURA

Al hablar del reuso del agua en la agricultura podríamos afirmar

que no: se podría precindir de la utilización de las aguas residua-

les domésticas, industriales y combinadas en la irrigación de vege

tales . Ya que la precipitación pluvial de algunas zonas no es sufi-

ciente para el buen crecimiento de los cultivos, teniéndose que uti

lizar mayor cantidad de agua . Si tomamos en cuenta que cada día

es más escaso el recurso hídrico de primer uso y si esta sé des-

tina a cubrir las necesidades de núcleos poblacionales los cuales -

a su vez desechan las aguas . Como ejemplo podrían s citar la ciu

dad de México la que desaloja una cantidad de agua residual supe-

rior a los 30 m3/seg . Esta se destina a la irrigación, en los Dis

tritos de Riego 88 y 03 con una superficie de 7500 y 50000 Ha ., -

respectivamente; sembrandose principalmente cultivos del tipo forra

jero.

Hay que tomar en cuenta que no solo se debe pensar en tratar de

satisfacer la necesidad del agua residual en la irrigación de culti-

vos . No . . . Debemos entender que las aguas residuales no so-

lo presentan beneficios, sino también riesgos .

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POBLACION E INDUSTRIA

DESECHAN AGUA RESIDUALDOMESTICA E INDUSTRIAL

BENEFICIOS' . JRIESGOS1

EXTENCION DE ZONAS DE RIEGO

INCREMENTO EN MATERIA ORGANICA

APORTACION DE MACRO Y MICRONUTRIENTES

FUENTES DE TRABAJO

MAYOR PRODUCCION AGRICOLA

EMPLEOS

DINERO

INFECCION POR MICROORGANISMOS:

ALTAS TASAS DE MORBIU DAD YMORTALIDAD

SALINIDAD Y SODICIDAD

PARCELAS ABANDONADAS

CRECIMIENTO DESMEDIDO DE MALEZAS ACUATICAS

PRESAS Y CANALES AZOLVADOS

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Beneficios:

Extención de riego . - El aumentar el número de hectáreas sujetas

a riego significa : la creación de fuentes de trabajo y como consé-

cúencia mejores ingresos económicos.

Materia orgánica . - La gran mayoría de suelos mexicanos son pobres

en materia orgánica ( , 2% ) constituyendo el agua residual rica

en dicha aportación ya que los suelos aumentan hasta un 3 y 4%.

Macro y Micronutrientes . - Las aguas residuales cubren los reque-

rimientos fertilizantes que exigen gran cantidad de vegetales.

Riesgos:

Infección por microorganismos .- El primer lugar de mortandad en

nuestro país lo ocupan las enfermedades infecciosas y parasitorias;

considerando que son de origen hídrico, debemos desinfectar cuida

dosamerpte las legumbres o cultivos que se consuman crudos.

Salinidad y Sodicidad . - La cantidad de iones disueltos en las aguas

residuales son perjudiciales para muchos cultivos ; pudiendo también

existir el riesgo de acumulación de iones en suelos por un manejo

mal diseñado y condiciones climatológicas .

macro nutrientes como : Nitrógenó, Fósforb y Potasio; los sistemas

hídricos como canales _y presas se trae consigo un crecirri ento' abun

dance de malezas acuáticas, consideradas corno,, problemas,- por su.

alta proliferación y su no explotación . . Asimismo; impiden qi e se

lleven a cabo funciones biológicas en las aguas coxm entrada de -

luz y calor.

Conclusiones y -Recomendaciones

Se pueden utilizar las , aguas residuales industriales domésticas y -

combinadas, siempre y cuando el suelo y los cultivos permitan el .

-uso de dichas ' aguas.

El implantar sistemas de tratamiento de aguas residuales destinadas

a la agricultura se podría hacer, realizando un estudio económico

que contemplace los beneficios y los riesgos.

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