Reseña sobre las aguas residuales

Las aguas
residuales

Se puede denominar aguas residuales a aquellas que de
una forma u otra, ya sea, directa o indirectamente han sido
contaminadas. Directas por su utilización en diversas
actividades o indirectas por la llegada a cuerpos receptores
(río, lagos y otros) de aguas ya contaminadas.

La contaminación, a los efectos de la Ley de
Aguas, citado por Hernández et. al (1996) y Moreno (1997),
es la acción y el efecto de introducir materias o formas
de energía, o inducir condiciones en el agua que, de modo
directo o indirecto, impliquen una alteración perjudicial
de su calidad en relación con los usos posteriores o con
su función ecológica.

Continúan ambos autores exponiendo que la
contaminación de los cauces receptores superficiales y
subterráneos (ríos, lagos, acuíferos, mar)
tiene su origen en:

Precipitación atmosférica.

Escorrentía agrícola y de zonas
verdes.

Escorrentía superficial de zonas
urbanizadas.

Vertidos de aguas procedentes del uso
doméstico.

Descarga de vertidos industriales.

Concluyen ambos autores que las aguas residuales se
pueden clasificar en función de su procedencia
en:

Pluviales (Escorrentía y Drenaje)

Domésticas (Fecales y Limpieza)

Industriales (Comerciales e Industriales)

Agrarias (Agrícolas y Ganaderas)

Hernández et. al. (1996) plantean que en base a
lo anterior, las aguas contaminadas se clasifican tambien
en:

AGUAS PLUVIALES: Son las aguas de la escorrentía
superficial provocada por las precipitaciones atmosféricas
(lluvia, nieve, granizo, otros). Las cargas contaminantes se
incorporan al agua al atravesar la atmósfera y por el
lavado de superficies de terreno.

AGUAS BLANCAS: Son aguas procedente de la
escorrentía superficial y de drenajes.

AGUAS NEGRAS O URBANAS; Son aguas recogidas en las
aglomeraciones urbanas procedentes de los vertidos de la
actividad humana doméstica o a la mezcla de estas con las
procedentes de actividades comerciales, industriales y agrarias
integradas en dicha aglomeración, y con las de drenaje y
escorrentía de dicho núcleo. Sus volúmenes
son menores que los de las aguas blancas y sus caudales y
contaminación mucho más regulares.

AGUAS INDUSTRIALES: Aguas procedentes de actividades
industriales.

AGUAS AGRARIAS: Son aguas procedentes de actividades
agrícolas y ganaderas.

Parámetros
de contaminación

Hernández et. al. (1996), plantean sobre la
contaminación lo siguiente:

a) Sólidos y microorganismos

Sólidos

El contenido total de materia sólida contenida en
el agua constituye los Sólidos Totales (ST), comprendiendo
los sólidos tanto orgánicos como
inorgánicos; su valor queda definido por toda la materia
que permanece como residuo de evaporación a 105°C.
Estos Sólidos pueden encontrarse como:

1. Sólidos Disueltos (SD) que no sedimentan
encontrándose en el agua en estado iónico o
molecular.

2. Sólidos en suspensión (SS), que pueden
ser:

* Sedimentables (SSs), que por su peso pueden sedimentar
fácilmente en un determinado período de tiempo (dos
horas en cono imhoff).

** No sedimentables (SSn), que no sedimentan tan
fácilmente por su peso específico próximo al
del líquido o por encontrarse en estado
coloidal.

Los sólidos en suspensión sedimentables
constituyen una medida de la cantidad de fango que se
depositará durante el proceso de decantación o en
las depuradoras. A su vez, cada una de estas clases de
sólidos puede clasificarse de nuevo en base a su
volatilidad a 500°C, es decir, cada uno de estos
sólidos son de constitución diferente por el
contenido orgánico e inorgánico. A los solidos
inorgánicos se les denomina sólidos fijos (F) y a
los inorgánicos volátiles (V).

Microorganismos.

Según modo de vida pueden clasificarse
en:

1. Parásitos (Benignos y
Patógenos)

2. Saprófitos

Según la posibilidad de captación de
oxígeno en: Aerobios, Anaerobios y Facultativos

b) Materias oxidables biológicamente

Estas materias de tipo orgánico absorben de forma
natural hasta su mineralización una cierta cantidad de
oxígeno, debido a los procesos químicos o
biológicos de oxidación que se producen en el seno
del agua. El índice para medir este fenómeno puede
efectuarse mediante el análisis de parámetros tales
como:

1) Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO). Es
la cantidad de oxígeno disuelto consumida por un agua
residual durante la oxidación "por vía
biológica" de la materia orgánica biodegradable
presente en dicha agua residual, en unas determinadas condiciones
de ensayo en un tiempo dado. Refleja la materia orgánica
que existe en el agua, indicando el oxígeno necesario para
alimentar a los microorganismos y a las reacciones
químicas.

2) Demanda Química de Oxígeno (DQO). Es la
cantidad de oxígeno disuelto consumida por un agua
residual durante la oxidación "por vía
química" provocada por un agente químico
fuertemente oxidante.

c) Oxígeno disuelto (OD).

Es un índice fundamental para la
definición y control de las aguas residuales.

La cantidad de oxígeno en el agua puede ser
incrementada por:

Captación de oxígeno a través de la
superficie de interfase agua – aire, acción
fotosintética, debida principalmente a las algas verdes,
descenso de temperatura y dilución.

La cantidad de oxígeno puede disminuir por la
respiración de los microorganismos, algas y organismos
macroscópicos, elevación de la temperatura,
reacciones químicas, y por la acción
metabólica de los microorganismos regidos por la
acción enzimática.

d) Ciclo del nitrógeno.

En su variedad amoniacal, nitritos y nitratos,
señalan la proximidad o distancia al punto de vertido de
agua residual

e) Fósforo total

Es un elemento imprescindible para el desarrollo de los
microorganismos de las aguas y en consecuencia para el proceso de
depuración biológica. El fósforo en las
aguas puede encontrarse disuelto o en
suspensión.

f) pH

En la naturaleza, así como en los vertidos
industriales y urbanos, se encuentran ácidos y bases que
modifican ampliamente el pH de las aguas. Las aguas urbanas
tienen un pH próximo al valor 7, son adecuadas para los
microorganismos neutrófilos.

Unas oscilaciones significativas en el valor del pH, o
bien bajos o altos, significan la aparición de vertidos
industriales. Este parámetro sirve pues como indicador de
vertidos industriales. Por otro lado, es preciso controlar el pH
para garantizar los procesos biológicos, debiéndose
mantener entre valores de 6.2 y 6.8, para que no se generen
problemas de inhibición.

g) Cloruros

El ión cloruro está siempre presente en
las aguas urbanas. Un aspecto importante en relación con
este ión es el incremento de la salinización de las
aguas que pueden inhibir la acción de los microorganismos
en las depuradoras. El valor a partir del cual se presentan
problemas de inhibición del proceso, puede fijarse
según experiencias en 3 500 ppm. Este ión sirve
para detectar vertidos industriales, cuando su
concentración presente oscilaciones fuertes o valores
distintos a los que corresponde a vertidos urbanos.

h) Grasas

La existencia de hidrocarburos y grasas en las aguas,
genera problemas por su poder tensoactivo que impiden la
captación de oxígeno, o genera una película
envolvente de los flóculos biológicos impidiendo su
respiración y aligerándolos llevándolos a
flotación, dificultando así la decantación
secundaria.

Debe destacarse que uno de los mayores problemas que
llevan al mal funcionamiento de las pequeñas depuradoras
es el contenido de grasas, debido a pretratamientos
insuficientes.

Composición de un agua residual

En la Tabla 1 se muestran los constituyentes a
determinar y la composición típica de un agua
residual urbana según Feijin et. al. (1991).

Tabla 1 Composición típica de un agua
residual urbana. (Tomado de Feijin et. al 1991)

Directrices
Sanitarias para el uso de aguas residuales

Expertos de la OMS, establecieron unas directrices sobre
el uso de las aguas residuales en la agricultura, en las que
tienen en cuenta el contenido de organismos patógenos y el
destino específico del agua. (Pescod 1992).

Estas directrices se refieren a tres aplicaciones
distintas del riego, que son:

Categoría A: El riego de cultivos cuyas
producciones puedan ser consumidas fresco; riego de campos de
deportes o de parques públicos. El grupo de riesgo de
infecciones está integrado por los trabajadores, los
consumidores de los cultivos, los deportistas y el público
en general. Este es el caso en que las exigencias de calidad
deben ser más restrictivas debido al alto riesgo que esta
actividad supone.

Categoría B: riego de cereales, cultivos
industriales, forrajeros, pastos y cultivos leñosos. En
este caso se estima que el grupo de riesgo está integrado
principalmente por los trabajadores que intervienen en las
labores de desarrollo y recolección de los
cultivos.

Categoría C: Riego de cereales, cultivos
industriales, forrajeros, pastos y cultivos leñosos que se
realice mediante riego localizado, de forma que la
exposición de los trabajadores, o el público en
general, no sea significativa.

En el Anexo 1 se resumen los criterios de la
Organización Mundial de la Salud para el uso de las aguas
residuales. (OMS, 1989).

Métodos y
técnicas de riego a utilizar con las aguas
residuales

Al respecto Hylsky (1975) señala que las
directivas sanitarias limitan el método de riego a emplear
en dependencia de los cultivos, de éste modo:

a) El riego subterráneo es adecuado para
cualquier tipo de cultivo regado con aguas de
desechos.

b) El riego en surcos es adecuado igualmente para los
cultivos; por supuesto si éste conviene también
desde el punto de vista agrotécnico.

c) El riego por aspersión se puede utilizar para
los forrajes, los cereales, millo, etc.

El mismo autor señala para los cultivos lo
siguiente:

hortalizas: el riego más conveniente es el riego
subterráneo.

pastos y praderas: por razones de economía da
preferencia al riego en surcos o por derrame.

papas: son regadas por lo general por surcos o por
aspersión. La primera dosis de riego del período
vegetativo se administra antes de la floración, más
tarde se aplican algunas dosis, atendiendo al estado
vegetativo.

maíz: se riega por surcos o por aspersión,
dividiéndose usualmente la cantidad total de riego en 3
ó 4 dosis.

plátano: el método adecuado es el de
surcos.

En un experimento realizado por Ravina et. al. (1992) en
Israel; utilizando aguas residuales se evaluó la forma de
varios tipos de emisores de riego por goteo, ampliamente usados
en éste país. El conglomerado de materia de
partículas finas de productos microbiales y en
línea con el desarrollo de la biomasa fueron los
principales agentes de obstrucción, cuyo comportamiento
fluctuó de la siguiente forma: se incrementó cuando
la calidad del agua disminuyó y decreció cuando
ésta mejoró. Estas fueron diferencias definidas en
tres emisores diferentes. El proceso de obstrucción se
inició generalmente con los emisores localizados
más alejados del final del lateral; mientras que los
emisores parcialmente obstruidos fueron los más comunes
que los que estaban completamente taponeados. El termino
más confiable de operación de los tipos de emisores
fue logrado con filtraciones de 80 mesh (180&µm
abiertos), combinado con clorinación diaria. Monitoriando
la descarga lateral se encontró que ésta seria la
forma más conveniente para detectar el inicio del proceso
de obstrucción. La cloración fue más
eficiente cuando fue aplicada antes que los emisores comenzaran a
obstruirse masivamente.

Efecto de las
aguas residuales en el suelo

Guardado (1990) expresa que algunas sustancias presentes
en las aguas residuales pueden resultar perjudiciales a los
suelos, a corto, mediano o largo plazo, si no se toman las
medidas correctivas apropiadas.

Olbertz (1952) añade que los suelos sobrecargados
durante largo tiempo con dosis desmesuradas de agua de desecho
pueden disminuir gradualmente su fertilidad. Seguidamente indica
que suelos arenosos y areno-arcillosos regados con dosis de
más de 1500 m3/ha/año durante más de 80
años, dieron lugar a un nuevo tipo de suelo (Rieselboden).
Bajo la capa humífera se originó un horizonte color
ceniza de 40-60 cm de espesor, su fertilidad fue sustancialmente
disminuida, perdió un 25% de su capacidad de
absorción y un 60 % de la saturación de bases
originales.

A base de investigaciones lisimétricas se
ocupó Olbertz (1952), de la cuestión de la
influencia de diversas dosis de aguas de desecho (600, 1500, 2000
m3/ha) sobre el tipo de suelo gravoarenoso y arenoso de los
campos de filtraje (extensiones de suelos en correspondencia a la
cantidad de agua de desecho y a su concentración, con la
finalidad de limpiarlas de desechos por medio del filtraje),
determinando que solo las dosis de 600 m3/ha producía el
enriquecimiento del suelo con sus nutrientes y se produce en el
suelo la nitrificación completa. Sin embargo con dosis
mayores la nitrificación se deteriora gradualmente; con
éstas dosis mayores ,las materias nutricias son
arrastradas por el agua hacia los horizontes más bajos,
produciendo además el deterioro del suelo. Estas aguas han
sido aplicadas sin tratamiento previo.

Ayers y Wescot (1987) plantean que pueden presentarse
problemas tales como los de que se taponan los poros del suelo
(sólidos en suspensión), se reviste con sustancias
orgánicas la superficie del terreno y se reduce la
aireación y la penetración del agua y otros. Las
aguas de alcantarilla que reciban altas cantidades de residuos
industriales, pueden presentar problemas de toxicidad de
oligoelementos.

En el suelo regado con aguas residuales según
Kutera (1985) se produce una depuración interna. Las
investigaciones demostraron que en el proceso de
depuración participan las bacterias del suelo y la
microflora de las raíces de las plantas.

Según López (1997), con la
reutilización en el riego de las aguas residuales urbanas
se consigue mejorar la estructura del suelo por la
formación de humus como consecuencia de la
incorporación de materia orgánica contenida en el
agua residual.

Efecto de las
aguas residuales sobre los cultivos

Guardado (1990), señala que los nutrieres
presentes en las aguas residuales tienen un valor importante como
fertilizantes ya que aumentan el rendimiento de los cultivos.
Pero al mismo tiempo los tóxicos y microorganismos
patógenos presentes en éstas pueden causar efectos
nocivos a la salud y los cultivos, si no se utilizan el
tratamiento y el manejo adecuados.

Según Kutera (1985), el período de
virulencia de las bacterias de las aguas residuales para las
plantas es relativamente corto, de 1 a 10 días.

La OMS (1989), señala lo reflejado en el Anexo 2,
con respecto al período de supervivencia de ciertos
agentes patógenos.

Existen ciertos iónes en estas aguas que cuando
se encuentran en cantidades inadecuadas, según
Cánovas (1980), resultan dañinos para el suelo y
los cultivos:

Cloruro: Su presencia en las aguas hace que los cultivos
queden afectados con gran frecuencia de clorosis foliares
acentuadas en las partes más iluminadas, que pueden
degenerar en necrosis de los bordes foliares. El límite de
tolerancia es de 0.5 g/l.

Potasio: Su presencia en el agua no siempre es
despreciable desde el punto de vista de su aportación, si
se tiene en cuenta el tipo de suelo, sus necesidades y la norma y
frecuencia de riego.

Sodio: Es otro de los iónes responsables de
toxicidades específicas en los cultivos. Estiman que
concentraciones a 0.2 ó 0.3 g/l pueden dar lugar a ellas.
También produce un efecto degradante del suelo.

Boro: Es un elemento tóxico a niveles situados en
0.5 mg/l, no siendo aconsejable utilizar aguas que superen los
2.5 mg/l.

Hylsky (1975), señala que los cultivos más
adecuados para el riego con las aguas de desecho son los que
exigen bastante humedad y una cantidad elevada de
nitrógeno, ácido fosfórico y potasio. Estos
requisitos son característicos sobre todo para pastos y
praderas, forrajes y hortalizas.

Sobre el riego de las hortalizas con aguas de desecho
dice que es muy rentable, pero hay que tener en cuenta medidas
higiénicas. El sistema de riego más conveniente es
el riego subterráneo, el cual cumple plenamente los
requisitos higiénicos necesarios. En estos terrenos se
pueden cultivar exitosamente casi todas las clases comunes de
hortalizas, sobre todo aquellas que tienen un mayor consumo de
agua y nutrieres por lo tanto las más convenientes son: la
col, el repollo, el colinabo, la coliflor, la lechuga, los
pepinos , el tomate, el apio, los rábanos. Menos
conveniente por el consumo de agua y nutrieres son: los guisantes
y frijoles.

Valor como
fertilizante de las aguas residuales

Este valor de las aguas de desecho de las ciudades se
deriva de su rico contenido en sustancias nutritivas necesarias a
las plantas, sobre todo en nitrógeno (N), fósforo
(P) y potasio (K).

Es una fuente adicional de fertilización que
puede determinar un ahorro importante, sobre todo de compuestos
nitrogenados y fosfórico (Vaisman et. al 1982).
López (1997), estima en las aguas residuales urbanas un
contenido medio de 50 g/m3 de nitrógeno, 30 g/m3 de
potasio, 15 g/m3 de fósforo y 150 g/m3 de sustancias
orgánicas.

Cuando se emplean aguas de desecho para riego, los
cultivos utilizan la mayoría de las materias nutritivas
contenidas en ellas, pero una cierta parte, sobre todo del
nitrógeno y de la potasa, suele ser lavada del suelo o
retenida cerca de la superficie, inaccesible a las plantas. De la
cantidad total entregada suele ser utilizada por las plantas de
un 75-90 % de N, 100 % de P2O5 y un 70 % de K, señala
Hylsky (1975).

Al respecto Cánovas y Cerdá (1995),
plantean que desde el punto de vista agrícola, es claro
que el agua residual, por su composición, tiene unas
propiedades fertilizantes y de acondicionamiento físico
del suelo de indudable trascendencia económica. Pescod
(1992), citado por estos autores señala que el contenido
medio de los nutrieres principales en el efluente susceptible de
ser usado en el riego es: Nitrógeno=50 mg/l;
Fósforo=10 mg/l; Potasio=30 mg/l.

El valor como fertilizante de las aguas de desecho
depende del estado en que aquellas se encuentren, es decir, si
regamos con aguas crudas o con agua de desechos purificadas
mecánica o biológicamente. A base de
análisis químico se demuestra que la mayor parte de
las materias nutricias se pierden con la purificación
biológica. Cánovas y Cerdá (1995) concluyen
señalando que la purificación mecánica
disminuye el valor fertilizante del nitrógeno en las aguas
de desechos, en un 4 a 5%.

En la yuca el riego con las aguas de desecho reemplaza
el uso de abonos comerciales y del estiércol. Kutera
(1985), expone que en Polonia el riego de los campos con aguas
residuales urbanas durante todo el año se utiliza con los
suelos permeables, que son los que predominan en ese
país.

Influencia sobre
el medio ambiente

Expone Kutera (1985) que los resultados han demostrado
que los campos de riego bien planificados y correctamente
explotados, no constituyen de por si un peligro
epidemiológico para los animales, ni un peligro latente
para la salud de las personas. El peligro de contaminación
de las aguas subterráneas con las agua residuales es
infundada. Cuando se filtra el flujo a través de 90-120 cm
de una capa de terreno se eliminan practica y completamente las
bacterias intestinales y las Echericha Coli.

El mismo autor señala que las medidas más
efectivas para asegurar las condiciones
higiénico-sanitarias durante la utilización de las
agua residuales en la agricultura son la prohibición del
riego con tales aguas sin ser procesadas, a cultivos que
serán empleadas en la alimentación, la
creación de zonas de protección y la
observación de los períodos después de la
aplicación del riego.

El uso de las aguas de desecho mezcladas con agua de
riego, señalan Ayers y Wescot (1987), puede reducir la
polución potencial en comparación a
evacuación en ríos y otras masas de agua. La
utilización de estas aguas exige un más alto nivel
de control, primordialmente en lo que afecta a la salud
pública y a la aceptación por parte del
público.

Sobre esto plantea López (1997), que el riego con
estas aguas, puede ser un método eficaz para resolver
problemas de contaminación y eutrofización, al
evitar vertidos directos de aguas residuales a los cauces
fluviales con caudales insuficientes e inclusos inexistentes en
largos períodos del año, o a lagunas, zonas
húmedas e incluso embalses que reciben grandes cantidades
de nitrógeno y fósforo en el flujo de aguas
residuales.

Las decisiones referentes al uso de las descargas de
alcantarillado no pueden basarse en declaraciones de
carácter general, sino en consideraciones que incluyan el
agua, el suelo y el ambiente en cada caso. Los demás
factores que intervienen en la utilización de estas aguas
cloacales para el riego, implican prácticas de cultivo
para evitar problemas sanitarios, contaminación, olores y
toxicidades de los oligoelementos, junto con factores
estéticos. Todo esto puede resolverse, pero las
disposiciones a tomar debe decidirse caso por caso (López,
1997).

Bibliografía

• 1. Ayers, R. S; D.W.Westcot. La calidad del
  agua en la agricultura.–Roma: FAO,.– 174p. Serie Riego y
  Drenaje, 29 Rev.1, 1987.

• 2. Cánova, J. y Cerdá, A. Efectos
  de la calidad del agua sobre la agricultura. Aguas residuales
  para riego. Agua y Futuro en la región de Murcia. Ed.
  Asamblea Nacional de Murcia. Murcia, 1995.

• 3. Feijin, A., Ravina, I., Shalhevet, J.
  Irrigation wiht treated sewage efluent. Management for
  environmental protection. Advanced Series in Agricultural
  Sciences. No. 17, 1991, p 6

• 4. Guardado, J. A. Análisis de los
  residuales de la ciudad de Santa Clara para su
  reutilización en el riego. Voluntad Hidraúlica
  27(83):2-9, 1990.

• 5. Hernández M. A.; Hernández L.
  A.; Galán M. P. Manual de Depuración Uralita:
  Sistemas para depuración de aguas residuales en
  núcleos de hata 20000 habitantes. Ed. Paraninfo s.a.:
  Madrid, 1996, 429p.

• 6. Hylsky, H. Riego con agua de desecho de las
  ciudades.–La Habana: Año del Primer Congreso, 1975,
  183p.

• 7. Kutera, J. Utilización de aguas
  residuales en la agricultura en Polonia. Voluntad
  Hidraúlica 22(66):59-64, 1985.

• 8. López P., S.J. Reutilización
  de las aguas residuales en el riego. Master en
  Ingeniería de Regadíos. Tomo IX. Madrid. CEDEX,
  1997.

• 9. Moreno, J. Tratamiento de aguas residuales y
  su reutilización en el riego de los cultivos
  agrícolas de Ciudad de la Habana. I Seminario Aguas
  Residuales, 1997.

• 10. Olbertz, M. Unersuchungen uber die
  Entwicklungstendenzen und sorbtionsfahigkeiten langjahrig
  genutzen Rieseloden, disertation, Berlín,
  1952.

• 11. Organización Mundial de la Salud.
  Directrices Sanitarias sobre el uso de aguas residuales en la
  Agricultura y Acuicultura World health Organization. Ginebra:
  ed. OMS, 1989, pp 23-44.

• 12. Pescod, M. B. Wastewater treatment and use
  in agriculture, FAO: Irrigation and Drenage. 47. Roma,
  1992.

• 13. Ravina, I.; E. Paz; Z. Sofer; A. Marcu; A.
  Shisha; G. Sagi. Control of emitter clogging in drip
  irrigation with reclaimet wastewater. Irrigation Science
  13(3):129-139, 1992

• 14. Vaisman, I.; J. Shalhevet; T. Kipnis and A.
  Feijin. Water Regime and Nitrogen Fertilization for Rhodes
  Grass Irrigated with Municipal Waste Water on Sand Dun Soil:
  J. Environ. Qual. 11920: 1982.

Autor:

MSc. Jeny Pérez Petitón

MSc. Geisy Hernández Cuello.

Centro de Mecanización Agropecuaria. Universidad
Agraria de la Habana.