TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Por:Lelys Archila

Francy MéndezJulián MárquezTeófilo Cuesta

DocenteNelson Rodríguez Valencia

Seminario Manejo Integrado del AguaMaestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente

Julio de 2012

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

• ESTRUCTURA DE LA PRESENTACIÓN– INTRODUCCIÓN– OBJETIVOS–MARCO TEORICO Y DISCUSIÓN– CONCLUSIONES

– Los avances en la ciencia y la tecnología desde la revolución industrial, han aumentado la capacidad del ser humano para explotar los recursos naturales. Sin embargo, esto ha generado perturbaciones en los ciclos biogeoquímicos elementales. (Gadd G M, 1978)

– La introducción repentina de compuestos químicos xenobióticos o la reubicación masiva de materiales naturales en diferentes compartimientos ambientales, con frecuencia puede abatir la capacidad de autolimpieza de los ecosistemas receptores y por lo tanto dar como resultado la acumulación de contaminantes a niveles problemáticos y hasta perjudiciales.

– Se hace necesario acelerar la eliminación de los contaminantes para remediar los problemas existentes y disminuir el impacto de incidentes futuros mediante el control del ingreso de contaminantes. (Olivia, 2000)

INTRODUCCIÓN

En los países en desarrollo las enfermedades relacionadas por la falta de agua o calidad inadecuada ocasionan la muerte anual de aproximadamente 5 millones de personas, de las cuales cerca de 1,8 millones mueren por enfermedades diarreicas, siendo el 90% niños menores de cinco años, lo que equivale a la muerte de 4.500 niños/día (OMS, 2004a; Rojas, 2006a). La OMS señala que las mejoras de la calidad del agua, por sí solas, reducen en un tercio o más la morbilidad debida a enfermedades diarreicas (OMS, 2007).

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN– Por su parte, en Colombia mueren 1.300 niños al

año por enfermedades diarreicas causadas por el consumo de agua no potable (MAVDT, 2008a) y sólo 65% de la población cuenta con eficiente cobertura de acueducto y alcantarillado (MAVDT, 2008b).

– Cuencas del país contaminadas, debido a deforestación, vertimientos de aguas residuales sin previo tratamiento, lixiviados agrícolas, etc. Lo anterior conlleva a mayores riesgos sanitarios en la población y mayores esfuerzos tecnológicos para la potabilización de aguas (Romero, 2010)

OBJETIVOConsolidar la información relacionada con la degradación biológica de aguas residuales desde cuatro grupos de organismos distintos: las bacterias, los hongos, las algas y las plantas macrófitas brindando un panorama general y enfocado hacia las técnicas de tratamiento.

MARCO TEORICO Y DISCUSIÓN• Clasificación de Aguas Residuales:

– Agua Residual Doméstica: Residuos líquidos provenientes de viviendas o de edificaciones comerciales o institucionales

– Agua Residual Industrial: Vertimientos líquidos provenientes de actividades de manufactura o de procesamiento de recursos naturales (variable)

– Aguas Residuales Municipales: Residuos líquidos transportados por el alcantarillado de una localidad. Incluye aguas residuales domésticas e industriales. Predominan las aguas residuales de tipo doméstico y se conocen también como aguas negras.

Collazos, 2008

EFECTOS DE LAS AGUAS RESIDUALESContaminante EfectoMateria orgánica biodegradable

Desoxigenación del agua, muerte de peces, olores indeseables.

Materia suspendida Deposición en los lechos de los ríos; si es orgánica se descompone y flota mediante el empuje de los gases; cubre el fondo e interfiere con la reproducción de los peces o trastorna la cadena alimenticia.

Sustancias corrosivas, cianuros, metales, fenoles.

Extinción de peces y vida acuática, destrucción de bacterias, interrupción de la autopurificación.

Sustancias que causan turbiedad, temperatura, color, olor.

Las ARD puede transportar organismos patógenos, los residuos decurtiembre ántrax.

Sustancias o factores que trastornan el equilibrio biológico.

El incremento de temperatura afecta a los peces; el color, olor y turbiedad hacen estéticamente inaceptable el agua para uso público.

Constituyentes minerales.

Aumentan la dureza, limitan los usos industriales sin tratamiento especial, incrementan el contenido de sólidos disueltos a niveles perjudiciales para los peces o la vegetación, contribuyen a la eutrofización del agua.

Fuente: Tomado de (Romero,2010). Tabla 1.12 Efectos indeseables de las aguas residuales.

CATEGORÍAS TRATAMIENTO AGUAS RESIDUALES

1. La purificación para uso doméstico2. El tratamiento para aplicaciones

industriales especializadas3. El tratamiento de las aguas residuales

para hacerlas aceptables para vertimiento o vertido o su reutilización

TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS:Los tratamientos biológicos de aguas residuales se basan en la utilización de organismos vivos (microorganismos), tales como bacterias, hongos e incluso macrófitos (plantas), los cuales son capaces de eliminar numerosos tipos de contaminantes orgánicos presentes en las aguas, ya que los utilizan como fuente de carbono y/o energía para su propio desarrollo (Arnáiz et al. 2000). La contaminación del agua constituye el sustrato o alimento de la biocenosis o comunidad de microorganismos, la cual es mantenida en reactores biológicos. En estos reactores deben mantenerse las condiciones ambientales para permitir el desarrollo óptimo de la biocenosis (Arnáiz et al. 2000).

METABOLISMO BACTERIANO EN LA DESCONTAMINACION DE AGUAS RESIDUALES

Tratamiento con miocroalgas

Grupo Géneros representativos

% de aplicación en lagunas de estabilización

Diatomeas Cyclotella,Gomphonema,Nitzschia

10

Flageladas Chlamydomonas, Euglena,Cryptomonas

25

Algas verdes Ankistrodesmus, Chlorella, Scenedesmus

50

Algas verde-azules Anacystis, Anabaena, Oscillatoria

15

Géneros de microalgas comunes en lagunas de estabilización

Fuente: Tomado de (Salazar,2010). Tabla 1. Géneros de microalgas comunes en algunas lagunas de estabilización

Las microalgas que se utilizan en el tratamiento de aguas residuales se caracterizan por soportar elevadas concentraciones de nutrientes contenidos en las aguas residuales, los cuales son requeridos para el desarrollo y crecimiento poblacional, por lo que los microorganismos presentan ciertas adaptaciones para poder sobrevivir en estos medios. Presentan además una actividad metabólica elevada, una capacidad de resistir variaciones ambientales y un desarrollo de cultivo en fase exponencial, con la finalidad de tolerar las altas concentraciones de nutrientes inorgánicos

Macrófitas en Humedales artificiales

Fito remediaciónTipo Proceso Involucrado Contaminación Tratada

Fitoextracción Las plantas se usan para concentrar metales en las partes cosechables (hojas y raíces)

Cadmio, cobalto, cromo, níquel, mercurio, plomo, plomo selenio, zinc

Rizofiltración Las raíces de las plantas se usan para absorber, precipitar y concentrar metales pesados a partir de efluentes líquidos contaminados y degradar compuestos orgánicos

Cadmio, cobalto, cromo, níquel, mercurio, plomo, plomo selenio, zinc isótopos radioactivos, compuestos fenólicos

Fitoestabilización Las plantas tolerantes a metales se usan para reducir la movilidad de los mismos y evitar el pasaje a napas subterráneas o al aire.

Lagunas de deshecho de yacimientos mineros. Propuesto para fenólicos y compuestos clorados.

Fitoestimulación Se usan los exudados radiculares para promover el desarrollo de microorganismos degradativos (bacterias y hongos)

Hidrocarburos derivados del petróleo y poliaromáticos, benceno, tolueno, atrazina, etc

Fitovolatilización Las plantas captan y modifican metales pesados o compuestos orgánicos y los liberan a la atmósfera con la transpiración.

Mercurio, selenio y solventes clorados (tetraclorometano y triclorometano)

Fitodegradación Las plantas acuáticas y terrestres captan, almacenan y degradan compuestos orgánicos para dar subproductos menos tóxicos o no tóxicos.

Municiones (TNT, DNT, RDX, nitrobenceno, nitrotolueno), atrazina, solventes clorados, DDT, pesticidas fosfatados, fenoles y nitrilos, etc.

HONGOSLas aguas residuales (fuertemente orgánicas) son ricas en hongos, sobre todo levaduras y hongos levaduriformes, siendo los géneros más frecuentes Sacharomyces, Candida, Rhodotorula. Lógicamente en los vertidos de industrias alimentarias del tipo de cerveceras y lácticas, la proporción de levaduras puede ser superior a la de las bacterias, dado el empleo de estos microorganismos en los procesos industriales (Galvín, 2003)

Los hongos autóctonos de las aguas residuales pueden desarrollarse en condiciones ambientales más extremas que las soportadas por las bacterias (más rango de pH y temperaturas). (Galvín, 2003) Las especies Leptomitus lacteus y Fusarium aquaeductuum son típicas de aguas domésticas y contribuyen a la formación de los episodios de “hongos de aguas residuales” junto con Sphaerotilus natans. (Collazos, 2008)

• La remoción de metales pesados con hongos se puede llevar a cabo como proceso activo dependiente del metabolismo, también conocidos como bioacumulación y reacciones de óxido-reducción asociadas con enzimas o de forma pasiva, independiente del metabolismo por medio de quelación, quimiosorción, complejación y bioadsorción (capacidad que tiene la biomasa fúngica viva o inactiva para unir y concentrar metales pesados a partir de soluciones acuosas, la cual puede ser, física o química determinando que la biomasa fúngica actúe como un posible intercambiador de tipo biológico. (Ahluwalia S., 2007)

• El principal responsable de este proceso es la presencia de quitina, quitosano y glucanos en la pared celular. Es por esto, que producir grandes cantidades de biomasa empleando subproductos agroindustriales permite utilizarla como bioabsorbente natural, económico y de fácil obtención. (Gómez Bertel Sandra, 2008)

CONCLUSIONES• Dentro de la concepción racional del tratamiento

es lógico contemplar un proceso de gradualidad en la implementación de las soluciones que deben abarcar el acondicionamiento, la remoción de sólidos suspendidos, la remoción de la demanda biológica de oxígeno soluble (DBO), la remoción de patógenos, la remoción de nitrógeno y de fósforo así como también la de metales pesados y sustancias refractarias. (Collazos, 2008)

CONCLUSIONES• A través de jornadas de identificación y recuperación de puntos

críticos por arrojo indiscriminado de residuos sólidos ordinarios y escombros en general, promoción de la agricultura urbana, procesos de capacitación y sensibilización para la prevención de contaminación por generación de ruido, instalación de publicidad exterior visual y fortalecimiento de la escuela ambiental local, entre otros aspectos, que han permitido en su conjunto adelantar un proceso de apropiación del territorio y actuación interinstitucional. (Bogotá, 2011)

• Las plantas acuáticas constituyen una alternativa viable desde el punto de vista técnico y financiero para procesos de tratamiento de aguas servidas a escala industrial; sin embargo, se requiere avanzar en investigaciones para establecer su real efectividad en todos los factores de contaminación.