Artículo... - Revista PyC
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[Parte 1] EL AGUA TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES HOSPITALARIAS Los hospitales consumen importantes volúmenes de agua por día, generando otro volumen similar de agua residual con microorganismos patógenos, medicamentos metabolizados o no, compuestos tóxicos, etc. que se vierten -tratadas o no- al agua, afectando su calidad y poniendo en riesgo la salud. En el presente artículo se abordan los aspectos referidos al agua y sus propiedades, las fuentes de su contaminación, el volumen de aguas residuales generadas en hospitales, los procesos de tratamiento y las aplicaciones técnicas sugeridas para la disminución del impacto territorial generado. Esta información sugerirá una gestión de los recursos hídricos, de forma tal que la implementación de plantas de tratamiento sean más efectivas que las convencionales, y ese conocimiento sobre el agua y los residuos de ella, brinde soporte informativo para la futura normativa en materia de vertidos de residuos líquidos, para lograr reducir los factores indeseables. Observaremos en el artículo, que se consideran Aguas Residuales a los líquidos que han sido utilizados en las actividades diarias de una ciudad (domésticas, comerciales, industriales y de servicios, entre ellos, los hospitalarios), y que ante la creciente escasez de agua dulce, todos los esfuerzos de su conservación son necesarios. EL AGUA MEDIO FÍSICO Y RECURSO El agua, (químicamente óxido de hidrógeno, H2O) es probablemente la sustancia química más necesaria para el ser humano. En nuestro planeta, apenas un 2,5% es agua dulce (no salada) y de ella, sólo un 30% (es decir, menos del 0,8% del total) es directamente aprovechable por el ser humano. Pensemos en cambio en la infinidad de usos que tiene ese insignificante 0,8%: Agricultura y ganadería, industria, fabricación y procesamiento de alimentos, consumo humano, etc., y nos daremos cuenta de hasta qué punto es un bien preciado. “El agua aprovechable es muy escasa”. Propiedades Físicas y Químicas Fundamentales del Agua Gran parte de su importancia se debe a tres propiedades físicas fundamentales: Tiene un gran calor específico, es decir, hace falta mucha energía para hacer aumentar su temperatura (1 kcal por kg de agua y grado Kelvin en estado líquido) lo que la convierte en un excelente refrigerante. Este uso es el que permite, por ejemplo, extinguir un fuego, ya que disminuye rápidamente la temperatura del material que arde. Por este motivo, las grandes masas de agua (océanos, ríos y lagos) son enormes acumuladores de calor y con su inercia térmica contribuyen drásticamente a regular el clima y la temperatura, amortiguando los extremos y suavizando el clima. Gráfico 1: El Agua y su Distribución Es líquida a temperatura ambiente, por lo que es un medio idóneo para reacciones químicas, disoluciones, refrigeración de aparatos... y fácilmente transportable mediante tuberías y almacenable en depósitos. “El agua es una de las pocas sustancias líquidas a la temperatura ambiente (entre 0 y 20ºC)” Debido al Presupuesto & Construcción Año 27 N° 62, Marzo - Junio 2016 91 dipolo eléctrico que hay en su molécula, que provoca una leve atracción entre las moléculas de agua, es líquida en un amplio rango de temperaturas (de 0 a 100ºC aproximadamente), algo poco frecuente. Y es un disolvente excelente de sustancias inorgánicas (sales minerales) y orgánicas polares (detergentes, sales orgánicas, alcoholes y éteres…) debido a que es casi inerte (no reacciona fácilmente) y sus moléculas tienen un fuerte dipolo eléctrico, disuelve con facilidad gran cantidad de sustancias y muchas de ellas prácticamente en cualquier proporción. Las sustancias disueltas tienen un “desmenuzamiento” en partículas tan pequeñas que la luz las atraviesa sin perturbaciones. Es por esto que las disoluciones son transparentes para la luz ordinaria. “El agua limpia es transparente, pero el agua transparente no es necesariamente limpia”. Debido a su condición de excelente disolvente, el agua en estado natural nunca es pura, sino que acumula casi todo tipo de sustancias con las que entra en contacto. Así, los ácidos y bases, son sustancias que alteran el pH del agua, modificando su comportamiento químico y haciendo que sea más propensa a reaccionar con ciertos tipos de sustancias u otras. El pH ácido favorece la proliferación de bacterias, mientras que el básico permite que se desarrollen mejor las levaduras y los hongos (la acidez los mata). Por otra parte, el exceso de acidez o alcalinidad puede hacer el agua inutilizable para procesos industriales y/o el consumo humano, dañar infraestructuras; la acidificación del agua es muy peligrosa porque corroe y disuelve las estructuras metálicas (tuberías, bombas, conductos…etc.) y facilita el arrastre de plomo, cobre y otros metales. Cuando el agua acidificada se filtra al terreno, “moviliza” los metales pesados que se encuentren en las rocas y éstos pasan a disolverse en ella. Consideraciones Energéticas y Ambientales El ciclo completo del agua en un entorno urbano (captación, depuración y tratamiento para el consumo, depuración de agua residual y vertido) supone el consumo de entre 3 y 6 kWh por m3 tratado, dependiendo de la calidad del agua captada, el tipo de tratamiento, la distancia…etc. Quizá gran parte de esa agua se use para regar plantas o césped, o para el inodoro… con lo cual está evidentemente sobretratada. Se calcula que en los países desarrollados un tercio del consumo doméstico de agua se emplea en los inodoros. Implementar un doble circuito de agua (separar el agua potable de la sanitaria, que tiene requerimientos mucho menos exigentes) y clasificar aguas residuales según su fuente, para reaprovecharlas (algo mucho más sencillo si no contienen sustancias venenosas como metales pesados) son vías que aún están en pañales pero deberán ser desarrolladas en los próximos años. En consecuencia, “Usamos agua de calidad ‘potable’ para usos que no requieren esa calidad”. Muchos productos de la vida diaria esconden detrás de su proceso de obtención enormes consumos de agua. De acuerdo a las investigaciones del profesor británico J. Antonhy Allan, para fabricar una taza de café son necesarios 140 litros de agua (para el cultivo, producción y empaquetado de los granos de café), igualmente, para obtener un trozo de queso de 500 gramos serían necesarios unos 2.500 litros de este recurso; para un litro de leche, más de 3.000; para un kilo de carne de res, más de 10.000; esta cantidad de agua es denominada por el profesor Allan como ‘agua virtual’. Así, “En el menú diario, un consumidor emplea entre 2.000 y 5.000 litros de ‘agua virtual’”. (más información: http://www.elmundo.es/mundodinero/2008/03/19/economia/1205922088.html) Por otro lado, a medida que el uso humano del suelo se extiende, la huella ecológica se agudiza, sea por uso intensivo de las 92 Presupuesto & Construcción Año 27 N° 62, Marzo - Junio 2016 áreas de cultivo, o por procesos de urbanización y metropolización, se incrementan los contaminantes de origen humano en los ríos, manantiales y acuíferos, lo que supone una necesidad de tratamiento más agresivo (y más costoso energética y ambientalmente). El incremento de la población y del consumo per cápita obliga también al uso de acuíferos de peor calidad, o incluso al reaprovechamiento de aguas residuales. Por ejemplo, en las áreas secas, donde el agua se toma de ríos y embalses con alta DBO (Demanda Biológica de Oxígeno), el tratamiento agresivo con cloro incrementa la presencia de los peligrosos Trihalometanos (THM). Los estudios referentes a la formación de los THM como consecuencia de adicionar cloro al agua se iniciaron en los Estados Unidos en la década de los 70’s. Según la OMS, es más peligroso dejar de desinfectar el agua, por medio del uso del cloro, uno de los procedimientos más fáciles y económicos, que convivir con el potencial peligro de los THM. Este tipo de riesgo se considera a largo plazo, ya que requeriría el consumo de agua durante toda una vida. Según esta organización, la exposición a estas sustancias supone un riesgo de un caso de cáncer por 100.000 personas que consumen el agua en un periodo mínimo de 70 años. Como alternativa algunos países desarrollados están utilizando clorito de sodio como reemplazo del hipoclorito de sodio. Y evitando, con esto, la producción de THM en la purificación del agua. Un gran ejemplo del deterioro de las aguas naturales es Bangladesh, uno de los países con mayor densidad de población del planeta, que tiene un serio problema con sus acuíferos, éstos están contaminados con arsénico; y los costos para su potabilización, son significativamente elevados. El agua fósil (acuíferos subterráneos, depósitos naturales de agua a gran profundidad, generados lentamente a lo largo de millones de años) está en peligro en muchos sitios, debido a la sobreexplotación y su contaminación simultánea. Todos estos fenómenos conducen invariablemente a una mayor escasez de agua de calidad, y un mayor esfuerzo energético para obtenerla. De hecho, estamos vertiendo todo tipo de sustancias en el agua que nuestros descendientes beberán. LA CONTAMINACIÓN HÍDRICA A comienzos del siglo XX, algunas ciudades e industrias empezaron a reconocer que el vertido directo de desechos en los ríos provocaba problemas sanitarios. Esto llevó a la construcción de instalaciones de depuración. Aproximadamente en aquellos mismos años se introdujo la fosa séptica como mecanismo para el tratamiento de las aguas residuales domésticas tanto en las áreas suburbanas como en las rurales. Para el tratamiento en instalaciones públicas se adoptó primero la técnica del filtro de goteo. Durante la segunda década del siglo, el proceso del lodo activado, desarrollado en Gran Bretaña, supuso una mejora significativa por lo que empezó a emplearse en muchas localidades de ese país y de todo el mundo. Desde la década de 1970, se ha generalizado en el mundo industrializado la cloración, un paso más significativo del tratamiento químico. En los países medianamente industrializados, las necesidades domésticas de agua alcanzan los 150 litros por habitante día (20% wc., 40% baños de ducha, 22% lavado de ropa y elementos de cocina, y 19% otros usos: riego, cocina, bebida, etc.). Sumando las necesidades de la comunidad (escuelas, hospitales, limpieza de calles, jardines, etc.), la demanda de litros/día/ habitante llegaría a 200-250. Y esta demanda se incrementa con el llamado “estado de bienestar” y la profundización tanto del grado de industrialización, como del sistema de consumo. Esta demanda, una vez satisfecha formará buena parte de los sistemas públicos de alcantarillado, que posteriormente se vierte generalmente en los ríos. Se estima que el 80% de la contaminación de los océanos provienen de los ríos, las emisiones costeras y la atmósfera. En tal sentido, una de las fuentes más importantes es la contaminación orgánica que producen las ciudades, las industrias que trabajan con productos naturales, y las empresas agroalimentarias. Otra forma de incidencia en las aguas es la contaminación tóxica, que proviene de las industrias que manipulan agentes químicos. Por otra parte, la combinación de pozos negros de desechos con pozos de agua para el consumo humano, generan la contaminación bacteriana. Por último, las aguas de refrigeración que se calientan y se eliminan directamente a los ríos y desagües, causan la contaminación térmica, con consecuencias sobre la vida de algunas especies animales y vegetales y, permitiendo una intensa actividad bacteriana. ¿Qué Significa Contaminar el Agua? Es la incorporación al agua de materias extrañas, como microorganismos, productos químicos, aguas residuales, residuos industriales y de otros tipos. Estas materias deterioran la calidad del agua y la hacen inútil para los usos pretendidos. Descripción de los Principales Contaminantes Aguas residuales y otros residuos que demandan oxígeno (en su mayor parte materia orgánica, cuya descomposición produce la desoxigenación del agua); agentes infecciosos; nutrientes vegetales que pueden estimular el crecimiento de las plantas acuáticas. Éstas, a su vez, interfieren con los usos a los que se destina el agua y, al descomponerse, agotan el oxígeno disuelto y producen olores desagradables; productos químicos, incluyendo los pesticidas, diversos productos industriales, las sustancias contenidas en los detergentes, y los productos de la descomposición de otros compuestos orgánicos; petróleo, especialmente el procedente de los vertidos accidentales; minerales inorgánicos y compuestos químicos; sedimentos formados por partículas del suelo y minerales arrastrados por las tormentas y escorrentías desde las tierras de cultivo, los suelos sin protección, las explotaciones mineras, las carreteras y los derribos urbanos; sustancias radiactivas procedentes de los residuos producidos por la minería y el refinado del uranio y el torio, las centrales nucleares y el uso industrial, médico y científico de materiales radiactivos; el calor también puede ser considerado un contaminante cuando el vertido del agua empleada para la refrigeración de las fábricas y las centrales energéticas hace subir la temperatura del agua de la que se abastecen. Efectos de la Contaminación del Agua La contaminación de los ecosistemas acuáticos naturales por las aguas residuales de origen hospitalario es uno de los temas de mayor atención ambiental y para la salud humana desde hace algunos años. Diversos investigadores reportan que estas aguas residuales representan un problema en cuanto a su eliminación, debido al peligro latente de elevadas concentraciones de microorganismos y/o virus (enterobacterias, coliformes fecales, entre otros), algunos de los cuales pueden haber adquirido multi-resistencia antibiótica, también pueden están presentes: solventes y metales pesados. Estas aguas componen una mezcla de sustancias complejas cuya actividad tóxica y de mutación genética dependerá de interacciones sinérgicas y antagónicas entre sus componentes y entre éstos y el ambiente. Los efectos de la contaminación del agua incluyen los que afectan a la salud humana. La presencia de nitratos (sales del ácido nítrico) en el agua potable puede producir una enfermedad infantil que en ocasiones es mortal. El cadmio presente en los fertilizantes derivados del cieno o lodo puede ser absorbido por las cosechas; de ser ingerido en cantidad suficiente, el metal puede producir un trastorno diarreico agudo, así como lesiones en el hígado y los riñones. Hace tiempo que se conoce o se sospecha de la peligrosidad de sustancias inorgánicas, como el mercurio, el arsénico y el plomo. Los lagos son especialmente vulnerables a la contaminación. En éste contexto, la laguna Alalay en Cochabamba tiene un gran problema, la eutrofización, que se produce cuando el agua se enriquece de modo artificial con nutrientes, lo que produce un crecimiento anormal de las plantas. Las emisiones humanas y los fertilizantes químicos arrastrados por el agua desde los campos de cultivo pueden ser los responsables. El proceso de eutrofización puede ocasionar problemas estéticos, como mal sabor y olor, y un acumulo de algas o verdín desagradable a la vista, así como un crecimiento denso de las plantas con raíces, el agotamiento del oxígeno en las aguas más profundas y la acumulación de sedimentos en el fondo, así como otros cambios químicos, tales como la precipitación del carbonato de calcio en las aguas duras. Proveniencia Urbana y Periurbana de las Aguas Residuales El uso del agua en las diversas actividades productivas, de procesamiento, de transformación, etc., realizadas en recintos públicos, residenciales, en empresas, drenajes municipales, cines, granjas, establos, curtido de pieles, hoteles, centros comerciales, mercados municipales, aeropuertos, hospitales, laboratorios, mataderos, envasadoras de lácteos, terminales de autobuses, estadios, fabricas, ingenios azucareros, talleres mecánicos, lavanderías, lavadoras de autos, factorías, termoeléctricas, refinerías, petroleras o petroquímicas, gasolineras o centros de distribución de gases y combustibles, siderurgias, fundidoras y todo tipo de procesos industriales en general, dan como resultado efluente las aguas residuales, caracterizadas como: grises, negras, crudas, oleosas, bovinas, avícolas, porcinas, textiles, glucosas, grasosas, jabonosas, amargas, sulfurosas, aceitosas, e industriales en general. Las aguas residuales, (negras, fecales, grises y jabonosas), son comprendidas y generadas de actividades, domésticas, domiciliarias, residenciales, y de oficinas en general, provenientes de los drenajes, entubados municipales a cárcamos y/o fosas sépticas receptoras. Las aguas residuales generadas por procesos de producción o transformación, y que no son, provenientes de actividades domésticas, domiciliarias, residenciales, o de oficinas, ni de drenajes municipales, son caracterizadas como aguas residuales industriales, y son tratadas de similar manera que las anteriores, pero con diferentes tipos de mecanismos internos y equipos. Caracterización de Residuos Sólidos y Aguas Residuales Hospitalarias Uno de los análisis que permite evaluar el impacto de la actividad hospitalaria sobre los recursos hídricos es la determinación de la carga contaminante asociada al caudal de aguas residuales que se genera diariamente. Puede estimarse que el 80% del volumen de agua consumido en un hospital en un día corresponde a la generación de aguas residuales; un porcentaje elevado se disipa mediante evaporación. Los residuos generados como consecuencia de la actividad del área hospitalaria son los que se indican a continuación: 1. Residuos generales asimilables a urbanos Son los residuos que se generan fuera del la actividad asistencial del área hospitalaria que no precisan medidas especiales en su gestión también se denominan residuos urbanos o municipales. Se incluyen en este grupo: restos de comida, alimentos y condimentos generados en las cocinas, plantas de hospitalización, comedores y cafeterías; mobiliario y colchones en desPresupuesto & Construcción Año 27 N° 62, Marzo - Junio 2016 93 uso; residuos de jardinería, embalajes y papelería generados en áreas administrativas talleres de mantenimiento, almacenes y plataformas de carga y descarga, restos inertes de albañilería y chatarra. Y en lo específico, su fusión o contacto con el agua. 2. Residuos sanitarios similares a urbanos Son los residuos que se producen como consecuencia de la actividad asistencial y/o de investigación asociada, que no están incluidos entre los considerados como residuos sanitarios peligrosos al no reconocérseles peligrosidad real ni potencial, según los criterios científicamente aceptados. Se incluyen en este grupo: restos de curitas (bandas adhesivas) y restos de pequeñas intervenciones quirúrgicas, bolsas de orina vacías y empapadores, recipientes desechables de aspiración vacíos, yesos, sondas, pañales y, en general, todos aquellos cuya recogida y eliminación no ha de ser objeto de requisitos especiales para prevenir infecciones. Un modo de control sobre el rendimiento de la planta, es medir los parámetros tanto de bajada como de superación de límites del vertido para identificar el problema y reajustar la depuración. Esta medición debe realizarse mediante procedimientos semestrales o anuales y asegurar que los parámetros se encuentren dentro del rango establecido. Del mismo modo que se hará el control de los efluentes y su tratamiento previo al vertido en el sistema sanitario, debe llevarse el control del consumo de agua de abastecimiento a las instalaciones, tanto para establecer las pérdidas del recurso, como la cuantificación de los efluentes. 3. Residuos peligrosos Si bien en este artículo establecemos los cuidados y medidas de emisión de efluentes en el sistema sanitario público mediante la intervención en el tratamiento de las aguas residuales hospitalarias, estas últimas, no están exentas de otros elementos significativos que en conjunto generarán un impacto ambiental o de modo más específico, un impacto territorial. En este sentido, la identificación de elementos coadyuvantes a dicho impacto es de suma importancia. Esta identificación debe ser lo más detallada posible, tratándose aspectos como sustancias y formas de energía contaminantes y focos o puntos de emisión diferentes. Aquellos que figuren en la lista de residuos que han sido calificados como peligrosos por la normativa internacional, Organización Mundial de la Salud (OMS) y los recipientes y envases que los hayan contenido; además de los que pueda aprobar el gobierno de conformidad con el convenio internacional del que Bolivia sea parte. 4. Residuos peligrosos sanitarios Los residuos producidos en la actividad asistencial y/o de investigación asociada, que conllevan algún riesgo potencial para los empleados o para el medio ambiente, siendo necesario observar medidas de prevención en su manipulación, recogida, almacenamiento, transporte, tratamiento y eliminación: • • • • • • • Residuos infecciosos. Agujas y otro material cortante y/o punzante. Cultivos y reservas de agentes infecciosos. Vacunas vivas y atenuadas. Sangre y hemoderivados en forma líquida. Residuos anatómicos no identificables. Residuos químicos y citostáticos. Fuentes de las Emisiones Hospitalarias Las emisiones que se identifican normalmente en las áreas hospitalarias proceden de los siguientes focos: • Calderas y generadores de vapor para la producción de vapor y agua caliente sanitaria para uso y calefacción. • Emisiones de vehículos pertenecientes al área hospitalaria. • Emisiones de grupos electrógenos. • Residuos generales asimilables a urbanos. • Residuos sanitarios asimilables a urbanos. • Residuos sanitarios peligrosos. • Residuos químicos y citostáticos. • Residuos de papel y cartón. • Excreciones y secreciones de personas tratadas en general y/o con radioisótopos. • Medicación derivada del tratamiento hospitalario. • Residuos líquidos de diálisis • Residuos líquidos de todo tipo de tratamiento hospitalario. Tratamiento de Efluentes Líquidos Los efluentes líquidos de un hospital, se vierten a la red municipal, siempre sujetos a la aplicación de la normativa y el acuerdo correspondiente con el Gobierno Autónomo Municipal (GAM), sobre vertidos no domésticos. El vertido debe realizarse a través de la estación depuradora de aguas residuales hospitalarias a la red de alcantarillado público. La línea de tratamiento de aguas residuales consiste básicamente en pretratamiento, mediante reja manual y/o automática de desbaste (dependiendo del tamaño) también denominada 94 tamiz y que generalmente tiene posición inclinada; aireación, mediante turbinas superficiales; decantación en recintos tronco piramidales; recirculación de lodos también llamados fangos, mediante bombas de caña; y dosificación de hipoclorito o mejor aún, clorito de sodio. Presupuesto & Construcción Año 27 N° 62, Marzo - Junio 2016 Los residuos comprenden tanto los residuos sanitarios como los no sanitarios, sean o no peligrosos, distinguiéndose las fracciones recogidas selectivamente o que sean susceptibles de serlo. Para los residuos se tienen en cuenta tanto los producidos de forma habitual como esporádicamente, así como los que puedan razonablemente generarse en un futuro; en esta línea, el haber cuantificado el recurso agua en un principio como elemento de abastecimiento, permitirá en función a la capacidad de las instalaciones hospitalarias, proyectar las necesidades futuras del insumo, así como cuantificar y regular los efluentes. Finalmente, junto con el tratamiento de las aguas residuales hospitalarias antes de su vertido a la red de alcantarillado público, deberán establecerse acciones como plan de choque para minimizar la producción de residuos de origen sanitario, que entre otras, se encuentran la distribución de carteles informativos, el correcto uso de los contenedores para residuos peligrosos de origen sanitario, aplicando un seguimiento semanal y mensual con la respectiva comunicación a los responsables de las áreas hospitalarias. En este aspecto, se puede apreciar, que la realización de las obras civiles no es independiente de las actuaciones de los otros sectores operativos de las áreas hospitalarias ni de sus proveedores; una actuación conjunta viabilizará los resultados esperados de disminución del impacto de las aguas residuales en el territorio en el que tiene influencia. PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EDARS - PTARS La selección del proceso de tratamiento de aguas residuales depende principalmente de las características del agua cruda (su origen), el tipo de contaminación contenida, la calidad requerida del efluente y la disponibilidad del terreno. Los tratamientos de aguas residuales son muy variados, y pueden incluir precipitación, neutralización, oxidación química y biológica, reducción, filtración, ósmosis, etc. En el caso de agua urbana, los tratamientos de aguas residuales suelen incluir la siguiente secuencia: • • • • Pretratamiento. Tratamiento Primario. Tratamiento Secundario. Y en casos específicos, podrá añadirse un Tratamiento llamado Terciario. Las depuradoras de aguas domésticas o urbanas se denominan EDAR (Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales) o PTAR (Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales), y su núcleo es el tratamiento biológico o secundario, ya que el agua residual urbana es fundamentalmente de carácter orgánico. EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Tanto para agua de consumo como para agua residual, el esquema típico de tratamiento tiene tres fases, sin embargo es corriente añadir una cuarta fase, que dependerá del resultado que se desea obtener (pretratamiento, primaria, secundaria y terciaria), ver Gráfico 2: Esquema de Tratamiento: ¿Qué es la DQO (Demanda Química de Oxígeno)? La DQO es “la cantidad de oxígeno necesario para oxidar la materia orgánica por medios químicos y convertirla en dióxido de carbono y agua”. La DQO se utiliza para medir el grado de contaminación y se expresa en miligramos de oxígeno diatómico por litro (mgO2/lt) o simplemente mg/lt. Cuanto mayor es la DQO más contaminante es la muestra. Las concentraciones de DQO en las aguas residuales industriales pueden tener unos valores entre 50 y 2000 mg/lt, aunque es frecuente encontrar, según el tipo de industria, valores de 5000, 10000 e incluso más altos. Gráfico 2: Esquema de Tratamiento Tipos de Tratamiento de Aguas Residuales Urbanas Si la relación (DBO5/DQO) <0,2 entonces hablamos de unos vertidos de naturaleza industrial, poco biodegradables y son convenientes los tratamientos físico-químicos. • Pretratamiento: Busca acondicionar el agua residual para facilitar los tratamientos propiamente dichos, y preservar la instalación de erosiones y taponamientos. Incluye equipos tales como rejas, tamices, desarenadores y desengrasadores. • Tratamiento Primario o Tratamiento Físico-Químico: Busca reducir la materia suspendida por medio de la precipitación o sedimentación, con o sin reactivos, o por medio de diversos tipos de oxidación química. • Tratamiento Secundario o Tratamiento Biológico: Se emplea de forma masiva para eliminar la contaminación orgánica disuelta, la cual es costosa de eliminar por tratamientos físico-químicos. Suele aplicarse tras los anteriores. Consisten en la oxidación aerobia de la materia orgánica o su eliminación anaerobia en digestores cerrados. Ambos sistemas producen fangos en mayor o menor medida que, a su vez, deben ser tratados para su reducción, acondicionamiento y destino final. • Tratamiento Terciario o Tratamiento Físico-Químico-Biológico: Desde el punto de vista conceptual no aplica técnicas diferentes que los tratamientos primarios o secundarios, sino que utiliza técnicas de ambos tipos destinadas a pulir o afinar el vertido final, mejorando alguna de sus características. Si se emplea intensivamente pueden lograr hacer el agua de nuevo apta para el abastecimiento de necesidades agrícolas, industriales, e incluso para potabilización (reciclaje de efluentes). El tratamiento de aguas y las plantas de tratamiento de agua son un conjunto de sistemas y operaciones unitarias de tipo físico, químico o biológico cuya finalidad es que a través de los equipamientos se elimine o reduzca la contaminación o las características no deseables de las aguas, bien sean naturales, de abastecimiento, de proceso, o residuales. La finalidad de estas operaciones es obtener unas aguas con las características adecuadas al uso posterior que se les vaya a dar, por lo que la combinación y naturaleza exacta de los procesos varía en función tanto de las propiedades de las aguas de partida como de su destino final. Si la relación (DBO5/DQO) >0,5 entonces hablamos de unos vertidos de naturaleza urbana, o clasificables como urbanos y tanto más biodegradables, conforme esa relación sea mayor; éstas aguas residuales, pueden ser tratadas mediante procesos biológicos. Los hospitales consumen un volumen diario de agua bastante significativo. De hecho, mientras el consumo doméstico de agua a nivel latinoamericano se sitúa alrededor de 150 litros ¿Qué es la DBO (Demanda Biológica de Oxígeno)? La DBO es “la cantidad de oxígeno que los microorganismos, especialmente bacterias (aerobias o anaerobias facultativas: Pseudomonas, Escherichia, Aerobacter, Bacillus), hongos y plancton, consumen durante la degradación de las sustancias orgánicas contenidas en la muestra”. La DBO se utiliza para medir el grado de contaminación y se expresa en miligramos de oxígeno diatómico por litro (mgO2/lt) o simplemente mg/lt. Como el proceso de descomposición varía según la temperatura, este análisis se realiza en forma estándar durante cinco días a 20 ºC; esto se indica como DBO5. Cuanto mayor sea la contaminación, mayor será la DBO. La DBO proporciona una medida sólo aproximada de la materia orgánica biodegradable presente en las aguas residuales. • Agua Pura............................................................ 0 - 20 mg/lt • Agua Levemente Contaminada........................ 20 - 100 mg/lt • Agua Medianamente Contaminada............... 100 - 500 mg/lt • Agua Muy Contaminada.............................. 500 - 3000 mg/lt • Agua Extremadamente Contaminada....... 3000 - 15000 mg/lt Relación entre la DBO y la DQO El valor de la DQO siempre será superior al de la DBO, debido a que muchas sustancias orgánicas pueden oxidarse químicamente pero no biológicamente. La diferencia es que los gramos o miligramos de oxígeno se refieren, en el caso de la DBO, a los requeridos por la degradación biológica de la materia orgánica; mientras que en el caso de la DQO, representan los necesarios para la degradación química de la materia orgánica. La relación entre la DBO5 y la DQO nos da una idea del nivel de contaminación de las aguas (DBO5/ DQO). AVANCES EN EL ÁMBITO INTERNACIONAL Presupuesto & Construcción Año 27 N° 62, Marzo - Junio 2016 95 persona/día, el valor admitido generalmente para los hospitales está dentro del rango de 400 a 1,200 litros cama/día. En Francia, el consumo promedio de agua de un hospital se estima en 750 litros persona/día; y en un Hospital de Medellín (Colombia), después de la implementación de un programa de producción más limpia, se redujo el consumo de agua de 1,498 a 1,213 litros cama/día. Los resultados de un estudio de la Universidad San Marcos de Lima establecen que un establecimiento de salud de la categoría III, ubicado en la ciudad de Lima consume 1,360 litros cama/día. Otras evaluaciones recientes, muestran que en el Hospital Militar de Bogotá, el consumo de agua es de 2,080 litros cama/día. Estas referencias, las podemos contrastar con las aguas residuales hospitalarias, cuando realizamos el cálculo del volumen generado en efluentes y también conociendo los impactos que pueden generar, sabiendo que las investigaciones recientes denotan que el 30% de los antibióticos presentes en las aguas residuales no se eliminan en las depuradoras y son vertidos a los ríos. Gran cantidad de antibióticos son consumidos habitualmente en las instalaciones hospitalarias, que una vez administrados a los pacientes, son en parte excretados a través de las heces y orina, que forman parte de las aguas residuales hospitalarias. Éstas son tratadas junto con las aguas residuales urbanas en las estaciones de depuración de aguas residuales (EDARs o PTARs). Aunque una gran parte de los antibióticos presentes en el agua son eliminados en estos tratamientos, un número significativo de ellos siguen presentes en las aguas de salida de la depuradora, que se vierten directamente en los ríos, con lo cual suponen un foco de contaminación en el medio hídrico natural. La revista Water Research ha publicado al iniciar el 2015 un estudio del Instituto Catalán de Investigación del Agua (ICRA), realizado durante tres meses, que presenta la presencia de varios antibióticos (ver Gráfico 3), pertenecientes a familias como las penicilinas, sulfonamidas, tetraciclinas, fluoroquinolonas -entre otros-, en las aguas residuales de un hospital, a la entrada y a la salida de la depuradora, así como en las aguas del río, donde se vierten las aguas residuales una vez tratadas (ver esquema en Gráfico 4). CIUDAD HOSPITAL RÍO AGUAS ARRIBA ESTACIÓN DEPURADORA DE AGUAS RESIDUALES (EDAR - PTAR) URBANA RÍO AGUAS ABAJO Gráfico 4. Esquema del estudio de vigilancia realizado, donde se tomaron muestras en la salida de aguas residuales del hospital (1), a la entrada (2) y salida (3) de la depuradora, y en el río, aguas arriba del vertido de la depuradora (4) y aguas abajo (5) Según la investigadora y autora principal del artículo del ICRA, Sara Rodríguez-Mozaz, el estudio muestra que los antibióticos se encontraron en mayor concentración en las aguas residuales hospitalarias y que, aunque se observó una reducción drástica en su concentración después del tratamiento en la depuradora con un promedio del 70% de eliminación, estos todavía estaban presentes en las aguas residuales de salida. Los resultados coinciden con los de eliminación, observados en otros estudios del ICRA, así como en otros estudios a nivel internacional, como los que se realizan en Dinamarca. En el mismo estudio, se evaluó la presencia no solo de antibióticos sino de los llamados ‘genes de resistencia a antibióticos’, que se relacionan con la presencia de microorganismos resistentes a los efectos de estos fármacos y que han suscitado preocupación en los últimos tiempos. De acuerdo con la Organización de la Salud (OMS), la resistencia a los antibióticos es un problema global para la salud humana, en el que intervienen distintos factores interconectados, donde el agua juega un papel clave. Rodríguez-Mozaz explica que la concentración de resistencias a antibióticos en el agua de hospitales no fue significativamente diferente a las concentraciones encontradas en aguas residuales urbanas. Al igual que en el caso de los antibióticos, aunque la depuradora eliminaba una parte de estas resistencias, éstas seguían presentes en el agua residual tratada que son descargadas en el río. La investigadora afirma que “Tanto en el caso de los antibióticos como en el caso de los genes de resistencia, se observó como su presencia aumentaba considerablemente en el río tras el vertido de la depuradora, de modo que se confirma que las depuradoras urbanas contribuyen a la contaminación del medio acuático por estos compuestos.” En consecuencia, y en una apreciación inicial, se puede afirmar, que las plantas de tratamiento de aguas residuales convencionales (EDARs o PTARs), no actúan de modo eficiente en la eliminación de los agentes provenientes de hospitales. Se trata del primer estudio a nivel estatal que contempla el problema de la eliminación conjunta tanto de antibióticos como de genes de resistencia en depuradoras urbanas, y es uno de los primeros a nivel internacional, ya que la información al respecto es todavía muy escasa. Gráfico 3. Tipos de Tratamiento de Aguas Residuales Urbanas 96 Presupuesto & Construcción Año 27 N° 62, Marzo - Junio 2016 El estudio concluye que los vertidos de las plantas de tratamiento de aguas urbanas son una fuente importante de residuos de antibióticos, de bacterias resistentes a los antibióticos y de genes de resistencia a los antibióticos. Por lo tanto, dichas plan- tas de tratamiento son puntos cruciales de control de este tipo de contaminación en el medio ambiente. El desarrollo e implementación de nuevos tratamientos de agua residual, capaces de eliminar más eficientemente estos contaminantes, permitirá reducir enormemente la contaminación desde fuentes de contaminación urbanas, que son uno de los focos de contaminación principales. La Unión Europea está dedicando esfuerzos para investigar los procesos de eliminación y el impacto ambiental de estos contaminantes. Proyectos de investigación como StARE ‘Deteniendo la evolución de la resistencia a los antibióticos’ (Stopping Antibiotic Resistance Evolution), que comenzó en el 2015 y que reunió en el ICRA a investigadores de 7 países europeos, evaluará la eficacia de nuevos tratamientos de agua residual para la eliminación de estos contaminantes. Al mismo tiempo, este proyecto permitirá evaluar los factores críticos que influyen en su eliminación. De acuerdo a esta información, los sistemas ortodoxos en la implementación de las actuales plantas de tratamiento de aguas residuales hospitalarias, no contribuyen de modo eficiente a la eliminación de los agentes de contaminación; un Hospital tiene la necesidad de mitigar, prevenir y corregir los efectos ambientales producidos por los desechos líquidos generados por el Hospital (además de los desechos sólidos). Adicionalmente a los tratamientos ortodoxos, se tienen los nuevos métodos, que consisten en procesos de tratamiento que hacen pasar los efluentes hospitalarios a presiones muy elevadas a través de una serie de unidades de filtración por membrana. Las nuevas plantas de tratamiento incluyen procesos biológicos de depuración, así como el mencionado sistema de membranas cerámicas de filtración y una etapa final de “refinado” con carbón activado y ozono. Es un sistema extremadamente flexible: cada elemento de este sistema modular puede ampliarse, quitarse o ajustarse para adaptarlo a diferentes necesidades. El hospital de Herlev en Dinamarca es el primero de todo el mundo en instalar esta tecnología; y en los próximos años, esta tecnología llegará a ser extremadamente importante, sobre todo en aquellos países en los que el medio ambiente tiene interés político y constituye un aspecto estratégico. Como resultado de lo que se ha investigado hasta hoy, las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTARs), tendrán que incluir, dentro del ciclo de tratamiento de cuatro fases (Pretratamiento, Primario, Secundario y Terciario), un proceso de filtrado mejorado (ver Gráfico 5), que podrá alcanzar los objetivos de salubridad deseados en las aguas efluentes. En otras experiencias y durante el año 2014, también se han iniciado trabajos de mejora al tratamiento habitual de aguas residuales, debido a la baja eficiencia de los procesos convencionales usados en las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales, para eliminar la materia orgánica de este origen. La combinación de procesos de oxidación avanzada con tratamientos biológicos, ha surgido como una alternativa para reducir el impacto en el ambiente de estas aguas residuales. Con base en lo anterior se han aplicado procesos para evaluar el desempeño de un Reactor Anaerobio Horizontal de Lecho Fijo (RAHLF o RALF), tratando aguas residuales hospitalarias previamente ozonizadas. La eliminación de materia orgánica medida a partir de la DQO en el tratamiento combinado fue 93% ±4% y la UV254 fue 74% ±6%. El aumento de la biodegradabilidad medida con el valor de la relación DQO/DBO5 luego de la aplicación del ozono fue 51%. Los resultados muestran que tratar aguas residuales hospitalarias combinando procesos de oxidación avanzada basados en ozono y procesos anaerobios de biomasa inmovilizada es buena alternativa para transformar y degradar la materia orgánica de naturaleza recalcitrante (reacia al cambio) presente en este tipo de efluentes. En conclusión, la combinación de un proceso de oxidación avanzada basado en ozono y procesos anaerobios de biomasa inmovilizada son una alternativa eficiente para tratar aguas residuales hospitalarias. En este sentido, la convergencia de estudios de investigación entre departamentos académicos de Construcción de Infraestructura Civil, con los de Bioquímica y Medicina de las universidades bolivianas, pueden dar pasos tan necesarios como deseables a la solución de las aguas residuales hospitalarias, toda vez que, se ha determinado que a medida que se varía la carga orgánica volumétrica del afluente aumenta la proporción de agua residual hospitalaria en relación con el agua residual sintética, no se altera el funcionamiento de la estabilidad del reactor RAHLF y la eliminación de la materia orgánica se realiza en un régimen estable. El aumento de la biodegradabilidad después de la aplicación del ozono, favorece estos resultados. Este tema, la normativa vigente y las propuestas constructivas se abordarán en la siguiente edición de la revista P&C. Gráfico 5: Proceso de Tratamiento de Aguas Residuales con Filtrado Mejorado Ficha técnica del artículo del Inciso AVANCES EN EL ÁMBITO INTERNACIONAL Título: “Occurrence of antibiotics and antibiotic resistance genes in hospital and urban wastewaters and their impact on the receiving river” (Presencia de antibióticos y de genes de resistencia en aguas residuales de hospital y de una depuradora urbana y su impacto en el río) Autores: Sara Rodríguez-Mozaz; Sara Chamorro; Elisabet Martí; Belinda Huerta; Meritxell Gros; Álex Sánchez-Melsio; Carles Borrego; Damià Barceló y José Luis Balcázar. Revista Científica: Water Research (2015), 69 pp. 234–242 DOI:10.1016/j.watres.2014.11.021 Francisco ERGUETA ACEBEY Ingeniero Técnico en Sistemas de Información; Licenciado en Construcciones Civiles por la UMSA y PhD en “Planificación del Territorio y Desarrollo Regional” por la Universidad de Barcelona. Profesor de la Maestría Interfacultativa (Tecnología y Agronomía) de la UMSA: Ciencias Geomáticas Aplicadas a la Gestión Territorial, Recursos Naturales y Medio Ambiente. Es Director de INDESAR (Infraestructura para el Desarrollo Regional). e-mail: [email protected] Presupuesto & Construcción Año 27 N° 62, Marzo - Junio 2016 97
