MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS 1 INTRODUCCIÓN ..........................................................................................................................1 2 ASPECTOS TEÓRICOS ............................................................................................................1 2.1 AGUAS RESIDUALES: DEFINICIÓN Y CARACTERIZACIÓN ....................................................................1 2.1.1 Aguas de Escorrentía.............................................................................................................2 2.1.2 Aguas Negras o Urbanas......................................................................................................2 2.1.3 Aguas Industriales ..................................................................................................................3 2.1.4 Aguas de origen agropecuario..............................................................................................3 2.2 PARÁMETROS DE CONTAMINACIÓN.....................................................................................................3 2.2.1 Demanda Bioquímica de oxígeno (DBO)............................................................................3 2.2.2 Demanda Química de oxígeno (DQO)................................................................................4 2.2.3 Sólidos en Suspensión (Orgánicos e Inorgánicos)............................................................4 2.2.4 Microorganismos ....................................................................................................................4 2.2.5 Temperatura............................................................................................................................5 2.2.6 pH .............................................................................................................................................5 2.2.7 Oxígeno Disuelto ....................................................................................................................5 2.2.8 Nitrógeno .................................................................................................................................5 2.2.9 Fósforo .....................................................................................................................................6 2.2.10 Cloruros....................................................................................................................................6 2.2.11 Grasas......................................................................................................................................6 2.3 EFECTOS DE LOS CONTAMINANTES ...................................................................................................6 3 NECESIDAD DE LA DEPURACIÓN .....................................................................................7 4 TECNOLOGÍAS DE DEPURACIÓN......................................................................................8 4.1 CLASIFICACIÓN ....................................................................................................................................8 4.2 FASES DE LA DEPURACIÓN ................................................................................................................10 4.2.1 Pretratamiento.......................................................................................................................10 4.2.2 Tratamiento primario ............................................................................................................10 4.2.3 Tratamiento secundario .......................................................................................................10 4.2.4 Tratamientos terciarios o avanzados.................................................................................11 4.2.5 Desinfección..........................................................................................................................11 5 SEGURIDAD Y SALUD EN SISTEMAS DE DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES............................................................................................................................................11 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 CONTAMINANTES QUÍMICOS..............................................................................................................12 CONTAMINANTES FÍSICOS .................................................................................................................13 CONTAMINANTES BIOLÓGICOS ..........................................................................................................14 VÍAS DE ENTRADA DE LOS CONTAMINANTES.....................................................................................16 LEGISLACIÓN APLICABLE. ..................................................................................................................17 6 CICLO INTEGRAL DEL AGUA: ¿SISTEMAS CENTRALIZADOS O DESCENTRALIZADOS?.......................................................................................................................20 Curso de Iniciación a las Energías Renovables y Tecnologías del Agua Página I MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS otro lado, los beneficios de los sistemas centralizados empiezan a disminuir cuando se incorporan los costes de construcción y mantenimiento de toda la red de distribución y recolección de aguas. A su vez estas redes, con el paso del tiempo, suelen tener pérdidas que, en el caso de la red de alcantarillado, se convierten en fuentes difusas de contaminación del suelo y las aguas subterráneas, por lo que los costes de rehabilitación de estas redes pueden ser muy importantes. Dadas las enormes inversiones que requieren los sistemas centralizados y sus costes asociados, es ingenuo pensar que sea la única solución posible a la gestión del agua, máxime cuando pensamos en zonas sin conexión al alcantarillado tales como áreas rurales con población dispersa o países en vías de desarrollo. En este sentido, surgen nuevos conceptos como la creación de sistemas descentralizados o la combinación de ambos métodos como alternativas viables y sostenibles a la gestión del agua. La idea básica es aprovechar las aguas captadas localmente y tratar el agua residual in situ por medio de pequeños sistemas, reutilizando directamente los subproductos obtenidos. Estos sistemas de gestión se han de caracterizar por: • • • Una integración de la gestión del agua en cada punto (agua potable, agua de lluvia, aguas residuales) Recogida separada y tratamiento de los diferentes tipos de aguas residuales generados en el área de captación. Recuperación y reutilización local de las sustancias valorizables (agua, compost, biogás, nutrientes...) A todo ello hay que añadir las ventajas que tienen los sistemas descentralizados, entre los que están la posibilidad de incluir procesos de nulo o bajo coste energético, el empleo de tecnologías sencillas y efectivas que pueden ser creadas y mantenidas con personal local debidamente formado, la utilización de materiales del entorno, integración ecológica de los sistemas, mayor autonomía de funcionamiento, la posibilidad de reutilización local de subproductos y un largo etcétera de posibilidades. Es por ello que no debe ser nada desdeñable a la hora de diseñar nuevos sistemas de gestión de aguas, el analizar el entorno y decidir que métodos, tecnologías y formas de trabajo son los más idóneos a cada situación, generando en cada caso el modelo más adecuado y sostenible. CURSO DE INICIACIÓN A LAS ENERGÍAS RENOVABLES Y TECNOLOGÍAS DEL AGUA página 21 MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS Echinococcus granulosis 3* Hymenolepis nana 2 Taenia saginata 2 Taenia solium 3* En conclusión, el riesgo higiénico más importante al que están expuestos los operadores de plantas depuradoras, incluidos los sistemas de depuración natural, es el debido a las infecciones originadas por microorganismos patógenos contenidos en las aguas residuales urbanas. 6 CICLO INTEGRAL DEL AGUA: ¿SISTEMAS CENTRALIZADOS O DESCENTRALIZADOS? El crecimiento de las comunidades industrializadas ha estado estrechamente vinculado al creciente suministro de grandes cantidades de agua para los diferentes usos: doméstico, industrial, servicios y agrícolas. Todo este proceso ha necesitado del avance de la tecnología asociada y de la creación de infraestructuras. La mayor parte de esta agua es utilizada, sobre todo en el sector urbano e industrial, como medio de evacuación de residuos. Estas aguas residuales cargadas principalmente de materia orgánica y nutrientes, requieren otra enorme red de saneamiento que las recoja y transporte hasta los centros de tratamiento para conseguir la separación del agua regenerada y los residuos incorporados (todo ello para su posterior vertido). En el caso de existir la intención de reutilizar o gestionar estos subproductos, se hace necesario invertir en nuevas infraestructuras y tecnologías que permitan distribuir de nuevo a los potenciales usuarios, lo que previamente habíamos concentrado en los complejos de tratamiento. Así, los sistemas de gestión municipal del ciclo integral del agua, desarrollados a lo largo de años en los países industrializados, se caracterizan por: • • • • • • • Adquisición o producción de agua potable a partir de los recursos naturales (aguas subterráneas, superficiales) o a partir del agua de mar mediante procesos de desalación. Todo ello con los correspondientes costes económicos, ambientales y energéticos. Potabilización y distribución en las condiciones de calidad y cantidad suficientes. Recolección de las aguas residuales y de lluvia por medio de la red de drenaje y alcantarillado. Transporte del agua recogida fuera del área urbana. Tratamiento del agua residual y conjuntamente en menor medida del agua de lluvia. Vertido controlado del agua depurada o, en su caso, almacenamiento para el bombeo a un sistema de reutilización. Tratamiento, distribución y utilización de los fangos residuales extraídos o simplemente transporte a un lugar de vertido controlado. Este proceso es el que denominamos sistema centralizado de gestión del ciclo integral del agua, ya que el agua es recolectada desde diferentes fuentes de producción hasta puntos concretos para su posterior distribución y una vez usada se vuelve a concentrar para su tratamiento, volviendo a ser distribuida en caso de existir una red de reutilización. Este sistema tiene, aparentemente, numerosas ventajas. En particular, las grandes plantas de tratamiento pueden ser gestionadas y controladas eficientemente, además de que se admite como algo general que son menos costosas en cuanto al coste de inversión y operación, si las comparamos con multitud de pequeñas instalaciones sirviendo a la misma área urbana. Por Curso de Iniciación a las Energías Renovables y Tecnologías del Agua Página I MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS Salmonella paratyphi 2V Salmonella typhi 3*V Otras Salmonella 2 Shigella dysenteriae 3*T Shigella flexneri 2 Shigella sonnei 2 Vibrio cholerae 2 Vibrio parahaemolyticus 2 Vibrio spp 2 Yersinia entorocolitica 2 Yersinia pseudotuberculosis 2 Virus Adenovirus 2 Reovirus 2 Parvovirus 2 Virus Coxsackie 2 Virus Echo 2 Virus hepatitis A 2V Poliovirus 2V Virus Norwalk 2 Rotavirus 2 Protozoos Balantidium coli 2 Cryptosporidium 2 Entamoeba hystolytica 2 Giardia lamblia 2 Helmintos Ancylostoma duodenale Ascaris lumbricoides 2 2A Strongyloides stercolaris 2 Trichuris trichuria 2 Clonorchis sinensis 2 Opisthorchis 2 Paragonimus westermani 2 Schistosoma mansoni 2 Diphylobothrium latum 2 CURSO DE INICIACIÓN A LAS ENERGÍAS RENOVABLES Y TECNOLOGÍAS DEL AGUA página 19 MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS • Reducción de los riesgos (en el Anexo III del Real Decreto se incluye la señal de peligro biológico a utilizar) • Medidas higiénicas • Vigilancia de la salud de los trabajadores (la vacunación de los mismos se debe realizar según las recomendaciones del Anexo IV del Real Decreto) • Documentación a mantener • Información a las autoridades competentes • Información y formación de los trabajadores • Consulta y participación de los trabajadores (en el Anexo V del Real Decreto se incluyen las indicaciones relativas a las medidas de contención y a los niveles de contención para procesos industriales, que serían los aplicables a una depuradora de aguas residuales urbanas. Se ha cruzado la información de microorganismos patógenos, potencialmente presentes en aguas residuales urbanas, con la lista de agentes biológicos incluidos en el Anexo II del Real Decreto, con el siguiente resultado. Tabla. Microorganismos patógenos potencialmente presentes en aguas residuales urbanas y clasificación de los mismos en función del riesgo de infección para las personas según RD 664/97. (A: posibles efectos alérgicos; T: producción de toxinas; V: vacuna eficaz disponible; *: normalmente no infeccioso a través del aire) Microorganismos patógenos Clasificación Bacterias Bacillus anthracis 3 Brucella spp 3 Campylobacter fetus 2 Campylobacter yeyuni 2 Clostridium botilinum 2T Clostridium perfringens 2 Clostridium tetani Escherichia patógenas) coli 2TV (cepas 2 Legionella spp 2 Leptospira 2 Mycobacterium tuberculosis 3V Pateurella spp 2 Proteus vulgaris 2 Pseudomona aeruginosa 2 Curso de Iniciación a las Energías Renovables y Tecnologías del Agua Página I MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS importante. 5.5 Legislación aplicable. Complementariamente al cuerpo legislativo básico sobre Prevención de Riesgos Laborales, se ha promulgado legislación específica sobre los diferentes riesgos higiénicos a los que los trabajadores pueden estar expuestos en el ámbito laboral. Mediante el Real Decreto 664/1997, de 12 de mayo, sobre la protección de los trabajadores contra los riesgos relacionados con la exposición a agentes biológicos durante el trabajo y la Orden de 25 de marzo de 1998, se transpuso al Derecho español el contenido de las Directivas europeas a este respecto. El objetivo de esta legislación es la protección de los trabajadores contra los riesgos para su salud y su seguridad, derivados de la exposición a agentes biológicos durante el trabajo, así como la prevención de dichos riesgos. El ámbito de aplicación de dicha legislación son aquellas actividades en las que los trabajadores están o pueden estar expuestos a agentes biológicos debido a la naturaleza de su actividad laboral. En el Anexo I del RD 664/1997 se incluye una lista indicativa de dichas actividades, entre las que se incluyen los trabajos en instalaciones depuradoras de aguas residuales. Según lo dispuesto en dicho Real Decreto, los agentes biológicos se clasifican en función del riesgo de infección en 4 grupos: • Agente biológico del grupo 1: aquel que resulta poco probable que cause una enfermedad en el hombre • Agente biológico del grupo 2: aquellos patógenos que pueden causar una enfermedad en el hombre y puede suponer un peligro para los trabajadores, siendo poco probable que se propaguen a la colectividad y existiendo, generalmente, profilaxis o tratamiento eficaz. Pertenecen a este grupo las bacterias causantes de la legionelosis o el tétanos, y los virus de la gripe o del herpes, entre otros. • Agente biológico del grupo 3: aquellos patógenos que pueden causar una enfermedad grave en el Hombre y presenta un serio peligro para los trabajadores, con riesgo de que se propague a la colectividad y existiendo, generalmente, profilaxis o tratamiento eficaz. Las bacterias causantes de la tuberculosis o el ántrax y los virus de la hepatitis o el SIDA pertenecen, entre otros, a este grupo. • Agente biológico del grupo 4: aquellos patógenos que causando una enfermedad grave en el hombre supone un serio peligro para los trabajadores, con muchas probabilidades de que se propague a la colectividad y sin que exista generalmente una profilaxis o un tratamiento eficaz. Ejemplos de este grupo son los virus de Ébola y de Marburg. Así mismo, este Real Decreto incluye, a través de su articulado, una serie de obligaciones para las actividades incluidas en su ámbito de aplicación. A continuación, se resumen las que serían aplicables a las empresas que gestionan las depuradoras de aguas residuales urbanas: • Identificación y evaluación de riesgos (en el Anexo II del Real Decreto están clasificados los agentes biológicos, no siendo una lista cerrada) CURSO DE INICIACIÓN A LAS ENERGÍAS RENOVABLES Y TECNOLOGÍAS DEL AGUA página 17 MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS condicionando la supervivencia de organismos patógenos en reservorios, generalmente, salvajes y su transporte hasta otro hospedador humano susceptible. Su contribución de hace de modo pasivo, simplemente, como vehículos animados o bien de modo activo como vectores biológicos. Muchos de ellos actúan como animales molestos que pican e irritan, pero otros al mismo tiempo transmiten los agentes patógenos. En las depuradoras de aguas residuales urbanas, se presentan riesgos higiénicos para los operadores debido a los siguientes animales que actúan como reservorios y transmisores de enfermedades infecciosas y parasitarias. B.1. Mosquitos Mientras los machos proliferan en las florestas sirviéndose de jugos de plantas, las hembras toman sangre de animales de sangre caliente, incluido el Hombre, para la viabilidad de su puesta. Todas las especies interesantes pasan la fase larvaria en agua. Algunas exigen aguas sucias y quietas, mientras otras prefieren las corrientes rápidas y limpias, por lo que puede existir un riesgo higiénico potencial para los operadores de depuradoras. B.2. Moscas Como vehículo animado pasivo, son capaces de transportar en varia partes externas de su cuerpo numerosos agentes patógenos, pero además específicamente contribuyen a propagar otras enfermedades. B.3. Roedores Debido a la mordedura de ratas existe el riesgo de transmisión de estreptobacilosis. También transmiten la leptospirosis (enfermedad de Weil). 5.4 Vías de entrada de los contaminantes Los contaminantes de tipo físico actúan sobre el organismo sin necesidad de una vía de entrada específica, siendo los contaminantes de tipo químico y biológico los que necesitan de vías de acceso específicas. Las principales vías de infección para los operadores de plantas depuradoras son, por este orden, la vía digestiva, la vía respiratoria y la vía parenteral. Los operadores, a menudo, están en contacto directo con las aguas residuales y fangos debido a sus actividades diarias. Así mismo, aunque se evite el contacto directo con aguas y lodos, los operadores deben manejar objetos que pueden estar contaminados. Si existen heridas, la infección por virus y bacterias se facilita enormemente a menos que se sigan unas medidas preventivas adecuadas. La ingestión es la principal vía de infección para los operadores de depuradoras. La práctica común de tocarse la boca con la mano facilita la infección. Los operadores que comen o fuman en las inmediaciones de los equipos de depuración, o lo hacen en lugares reservados pero no se lavan previamente las manos, tienen un alto riesgo de infección. Las aguas residuales contienen diferentes elementos y compuestos, los cuales, bajo ciertas condiciones y a medio-largo plazo pueden llegar a ser tóxicos para los operadores de plantas depuradoras. La exposición continuada a los aerosoles generados en determinadas operaciones de depuración, los cuales pueden ser inhalados e ingeridos, es también una vía de infección Curso de Iniciación a las Energías Renovables y Tecnologías del Agua Página I MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS A.1. Virus Los virus son unos agentes no celulares parásitos e infecciosos, que únicamente pueden multiplicarse en el interior de una célula viva. Esto último es importante, ya que no se pueden reproducir si no es a través de una célula denominada huésped y, por tanto, no se pueden reproducir en las aguas residuales. La mayor fuente de virus para los operadores de plantas depuradoras son las propias deyecciones de las personas infectadas en los sistemas de saneamiento y depuración. Del orden de 100 tipos diferentes de virus entéricos son excretados en las heces humanas, llegando a encontrarse en personas infectadas hasta un millón de partículas víricas por gramo de heces. En las aguas residuales brutas se han llegado a detectar hasta 100.000 partículas virales por litro. Los virus son muy resistentes a las condiciones medioambientales, pudiendo sobrevivir en aguas residuales y en el suelo durante varios meses. No son fácilmente destruidos por procesos de desinfección, por lo que aguas libres de bacterias pueden contener virus activos. En contraste con otros microorganismos, la ingestión de sólo una partícula vírica puede ser suficiente para producir la infección en el hombre. A.2. Bacterias A diferencia de los virus, las bacterias no requieren una célula viva para reproducirse, debido a lo cual están presentes en altas concentraciones en los sistemas de saneamiento y depuración. Diferentes tipos de bacterias están presentes habitualmente en el intestino de personas sanas y, por tanto, son excretadas por las heces (por ejemplo, Escherichia coli). Sin embargo, el intestino puede también albergar bacterias patógenas (bacterias entéricas) que al ser excretadas pueden causar diferentes enfermedades. A la vez, una persona infectada puede ser portador asintomático y excretar estas bacterias durante largos períodos de tiempo. El tiempo de supervivencia de las bacterias en las aguas residuales es menor que para los virus, dependiendo en gran medida de las condiciones ambientales. A.3. Parásitos intestinales: protozoos y helmintos. En general, los parásitos viven en otro organismo de diferente especie denominado huésped a través del cual se alimentan y viven. Sin embargo, en muchos casos provocan en el huésped síntomas similares a las enfermedades producidas por bacterias y virus. En las personas, los parásitos intestinales se transmiten oralmente. En cuanto a los protozoos, las aguas residuales pueden contener gran variedad de protozoos patógenos capaces de originar diferentes infecciones del tracto intestinal humano En cuanto a los helmintos, el agua residual urbana es portadora de diferentes helmintos parásitos, que pueden originar enfermedades muy variadas en los seres humanos. El estadio infeccioso de algunos helmintos es el organismo adulto o la larva, mientras que en otros casos los huevos o los quistes son las formas infecciosas. Tanto los huevos como las larvas son resistentes a las condiciones medioambientales y pueden sobrevivir durante el proceso de desinfección del agua residual. B. Animales hospedadores de patógenos y vectores de enfermedades. Los animales contribuyen a la difusión de enfermedades infecciosas, favoreciendo o CURSO DE INICIACIÓN A LAS ENERGÍAS RENOVABLES Y TECNOLOGÍAS DEL AGUA página 15 MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS En las radiaciones no ionizantes (radiaciones del espectro visible y próximo) se incluyen las radiaciones infrarrojas, las del espectro solar visible y las ultravioletas. El efecto más evidente de estas radiaciones son los procesos oculares y los cutáneos, siendo a este respecto las más peligrosas las radiaciones ultravioletas. En las depuradoras convencionales, los trabajadores que están expuestos son los que realizan operaciones de soldadura autógena, soldadura heterogénea, y corte de chapa y acero, trabajos que no se realizan normalmente en un sistema de depuración natural. Los efectos producidos por la radiación solar son mínimos tanto en una EDAR como en un sistema de depuración natural, ya que no se requiere estar largos períodos de tiempo a la intemperie, a excepción, en este último caso, de los períodos de poda y recolecta de la vegetación. Por último, en cuanto a las radiaciones ionizantes, el potencial peligro que tienen los operadores de depuradoras de recibirlas es que se produzca un vertido de radionucleidos a la red de saneamiento, lo cual es improbable pero no imposible, por ejemplo por accidente. 5.3 CONTAMINANTES BIOLÓGICOS A. Microorganismos patógenos presentes en las aguas residuales urbanas Las aguas residuales urbanas poseen una elevada concentración de microorganismos, algunos de ellos inocuos y otros de gran utilidad para la depuración de las aguas. Pero, como ya se ha indicado anteriormente, las aguas residuales también pueden contener microorganismos patógenos, que pueden constituir un riesgo para la salud de los operadores, ocasionándoles enfermedades de tipo infeccioso o parasitario. Los operadores de estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas, tanto por tratamientos convencionales como naturales, están expuestos, por contacto, ingestión e inhalación, a la acción de los microorganismos patógenos que pueden transmitirse por el agua, aire y fangos. Puntualizar que aunque el aire no es un medio adecuado para el desarrollo de microorganismos, actúa como medio de transmisión de los agentes biológicos que puedan estar en él. Los microorganismos patógenos constituyen el principal riesgo higiénico de las actividades de depuración de aguas residuales. En los últimos años, la mejora de las condiciones de saneamiento y de los tratamientos contra infecciones han llevado a una reducción del número de microorganismos patógenos presentes en las aguas residuales, pero éstas aún contienen concentraciones de dichos microorganismos que son expulsados vía excretas por personas y animales infectados. Los principales microorganismos patógenos, que pueden encontrarse en las aguas residuales urbanas, son los siguientes: • virus • bacterias • parásitos intestinales (protozoos y helmintos) Curso de Iniciación a las Energías Renovables y Tecnologías del Agua Página I MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS haya sido diseñado el sistema. Así, si el sistema va a tratar aguas residuales domésticas procedentes de un pequeño grupo de viviendas, la presencia de este tipo de contaminantes va a ser prácticamente nula. Otro tipo de contaminantes químicos que pueden aparecer en las plantas de depuración son los gases que se generan como resultado de condiciones anaerobias, principalmente metano y ácido sulfhídrico. Estos gases son peligrosos para la seguridad de los operadores, cuando se desprenden de las aguas residuales, ya que son explosivos en determinadas concentraciones. Así mismo, el ácido sulfhídrico tiene diferentes efectos sobre la salud a diferentes concentraciones en el aire. Esto no debe representar un peligro en los sistemas de depuración natural, ya que los gases generados por los procesos anaerobios que tienen lugar en el fondo del estanque facultativo y escapan hacia la superficie, son oxidados en la capa superior aerobia del estanque, con lo cual no se acumulan en grandes cantidades. Por último, otro tipo de compuestos químicos que pueden ser peligrosos para los operadores de EDAR, son los propios productos químicos que se utilizan en la planta, tales como ácido sulfúrico, cal y sosa para ajuste del pH, cloro y ozono para la desinfección, peróxido de hidrógeno para el control de olores, etc. Puesto que en los sistemas de depuración natural no se utilizan productos químicos, este riesgo no existe para los operadores de estos sistemas. 5.2 Contaminantes físicos Los contaminantes físicos presentes en las aguas residuales urbanas incluyen: • • • • • Asbestos Temperatura y humedad Ruido Radiaciones del espectro visible y próximo – radiaciones no ionizantes Radionucleidos – radiaciones ionizantes Los asbestos provienen de las tuberías de fibrocemento, siendo un material muy utilizado en los abastecimientos y saneamientos públicos. El riesgo para los operadores es bajo, sobre todo por la dilución en la que están presentes. Las variaciones de temperatura y de humedad, factores que están íntimamente relacionados, influyen sobre la salud de los operadores. En las depuradoras convencionales, el aire suele ser demasiado húmedo en determinadas zonas, sobre todo cuando están cubiertas y la ventilación no es adecuada. En los sistemas de depuración natural, puesto que se construyen a cielo abierto, no se da este problema. Los efectos nocivos del ruido más importantes son los siguientes: • • • Pérdida de la capacidad auditiva Lesiones de otros órganos Trastornos nerviosos En una depuradora convencional, las fuentes sonoras están constituidas por motores, compresores, soplantes, bombas, vibraciones mecánicas de las propias máquinas, etc. En los sistemas de depuración natural, puesto que normalmente no se emplean estas máquinas, a excepción de bombas de baja potencia en algunos casos, los trabajadores no están expuestos a ruidos. CURSO DE INICIACIÓN A LAS ENERGÍAS RENOVABLES Y TECNOLOGÍAS DEL AGUA página 13 MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS • • • químicos físicos biológicos En una depuradora, estos tres tipos de contaminantes están presentes en las aguas residuales, en los fangos decantados y en el aire. 5.1 Contaminantes químicos Como consecuencia de los vertidos de aguas residuales industriales a las redes de saneamiento municipal, las aguas residuales pueden contener compuestos químicos en concentraciones que los hagan tóxicos. Dentro de estos compuestos químicos se pueden encontrar contaminantes orgánicos, que frecuentemente actúan como inhibidores de los procesos biológicos de depuración. Suelen estar ligados a fenómenos de toxicidad, bioacumulación, modificación de los caracteres organolépticos de las aguas, etc. Entre los grupos más característicos de este tipo de contaminantes se pueden señalar los siguientes: • • • • • • • • • Hidrocarburos clorados Hidrocarburos aromáticos policíclicos Fenoles Pesticidas organoclorados y organofosforados Aceites y grasas Mercaptanos Trihalometanos Detergentes Bifenilos policlorados (PCB) También se pueden encontrar contaminantes inorgánicos, principalmente metales pesados, que son biorrefractarios, es decir, tienden a persistir en el medio ambiente indefinidamente. Los principales elementos potencialmente tóxicos detectados en aguas residuales urbanas son los siguientes: • • • • • • • • Arsénico Cadmio Cobalto Cromo (VI) Cobre Mercurio Plomo Selenio La concentración de contaminantes orgánicos e inorgánicos, y como se verá más delante de microorganismos patógenos, es más elevada en la materia en suspensión y en los sedimentos que en el agua, ya que tienen una gran superficie de adsorción, lo cual supone un soporte perfecto para iones, moléculas y microorganismos. Esto facilita el que puedan ser separados junto con los fangos, por tanto, el riesgo higiénico para los operadores puede ser mayor como consecuencia del manejo de dichos fangos. En el caso de sistemas de depuración natural, la presencia de contaminantes orgánicos y/o inorgánicos en las aguas residuales a tratar va a depender del tipo de usuario para el que Curso de Iniciación a las Energías Renovables y Tecnologías del Agua Página I MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS Los tratamientos secundarios no están diseñados para reducir la salinidad del agua, por lo que la posible reutilización de la misma dependerá de la salinidad del agua producto. 4.2.4 Tratamientos terciarios o avanzados Los tratamientos terciarios se utilizan para eliminar o disminuir la presencia de algún componente no suficientemente eliminado con los tratamientos primario y secundario. Con este tipo de tratamiento se disminuye: • • • • • El contenido de nitrógeno de las aguas El contenido de fósforo Los sólidos en suspensión La materia orgánica y metales Las sales disueltas Un tratamiento terciario de desalación aumenta el coste, pero mejora la calidad del agua y aumenta la viabilidad de volver a ser reutilizada. 4.2.5 Desinfección Con la desinfección se reduce la capacidad de los microorganismos de crecer y producir infecciones, es siempre recomendable cuando el agua depurada va a reutilizarse. Las principales sustancias utilizadas en la desinfección de las aguas residuales depuradas, son: el cloro, el ozono y la radiación ultravioleta. La calidad del agua depurada se evalúa según varios criterios: • Protección de la salud pública • Protección de los suelos y cultivos • Proporcionar seguridad a sus destinatarios, etc. 5 SEGURIDAD Y RESIDUALES SALUD EN SISTEMAS DE DEPURACIÓN DE AGUAS En este último apartado se tratarán los riesgos laborales a los que están expuestos los trabajadores de plantas depuradoras, en general, y con especial referencia a los operadores de sistemas de depuración natural. Los riesgos laborales de los operadores de plantas depuradoras convencionales (EDAR) varían desde los que comúnmente existen en cualquier proceso industrial hasta los más específicos de las operaciones de tratamiento de aguas residuales urbanas. Debido a las características físico - químicas de las aguas residuales urbanas, y a la naturaleza de los procesos llevados a cabo para su tratamiento, existe un riesgo higiénico potencial para los operadores de EDAR. En primer lugar, se han de identificar los contaminantes presentes en el ambiente laboral, para determinar los potenciales riesgos higiénicos a los que están expuestos los trabajadores. Se pueden distinguir tres categorías fundamentales de contaminantes potencialmente dañinos: CURSO DE INICIACIÓN A LAS ENERGÍAS RENOVABLES Y TECNOLOGÍAS DEL AGUA página 11 MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS 4.2 Fases de la depuración Como se ha comentado, la calidad de las aguas antes de ser depuradas y la exigencia de calidad de las mismas después de haber sido tratadas según su destino, condicionan el nivel y tipo de tratamiento al que deben someterse. Ya que las calidades son muy variables, también lo serán los tratamientos. Estos pueden ser agrupados en las siguientes fases: • • • • Pretratamiento Tratamiento primario Tratamiento secundario Tratamiento terciario 4.2.1 Pretratamiento Este tratamiento tiene por objetivos: • • • El desbaste o eliminación y triturado de sólidos de gran tamaño que podrían provocar un mal funcionamiento de los equipos utilizados en las siguientes fases. El desarenado, que evita que las arenas y otros sólidos erosionen los equipos de bombeo, obturen las tuberías y se acumulen en otros depósitos posteriores. La homogeneización para uniformar caudales y características de las aguas, consiguiéndose una mejoría en los posteriores tratamientos. 4.2.2 Tratamiento primario Este tratamiento persigue: • La reducción de los sólidos en suspensión que no han sido retenidos en el pretratamiento. • La oxigenación de los fangos concentrados para evitar los malos olores producidos normalmente por condiciones de anaerobiosis (sin presencia de oxígeno) • La eliminación de espumas y elementos flotantes Con el tratamiento primario se elimina aproximadamente un 65% del total de los sólidos en suspensión. No es recomendable ni sanitaria ni ecológicamente verter o reutilizar el agua producto de un tratamiento primario. 4.2.3 Tratamiento secundario El objetivo fundamental de este tratamiento es la eliminación de la materia orgánica biodegradable. Algunos organismos pueden crecer utilizando dicha materia orgánica como fuente de energía. De esta manera (si existe suficiente oxígeno) transforman la materia orgánica contenida en el agua residual, dando lugar a una serie de subproductos inorgánicos: dióxido de carbono (CO2), amoniaco (NH3), etc. Si en el agua residual no existe suficiente oxígeno los microorganismos originan otros residuos (como el ácido sulfhídrico) que proporcionan malos olores. Curso de Iniciación a las Energías Renovables y Tecnologías del Agua Página I MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS incluir: floculación y coagulación (precipitación química), adsorción y desinfección. • Tratamientos biológicos: los métodos en los cuales se consigue la eliminación de contaminantes por una actividad biológica son conocidos como tratamientos biológicos. El tratamiento biológico se usa esencialmente para eliminar las sustancias orgánicas biodegradables (coloidales o disueltas) presentes en el agua residual. Básicamente, estas sustancias se transforman en gases que pueden escapar a la atmósfera y en materia celular que puede posteriormente eliminarse por sedimentación: Entre ellos citamos: fangos activos, lechos bacterianos, lagunaje, biodiscos, sistemas de aplicación al suelo. B. Según la fase de la depuración Los sistemas de tratamiento de aguas residuales podemos clasificarlos teniendo en cuenta también los rendimientos alcanzados en el proceso de depuración. Esta clasificación es todavía utilizada aunque, como en el caso anterior, no siempre es posible encuadrar un tratamiento dentro de una fase concreta. • Pretratamiento y tratamiento primario. Su rendimiento conjunto pocas veces excede del 30-40%. Afecta fundamentalmente a los sólidos en suspensión. El proceso predominante es fundamentalmente físico. • Tratamiento secundario. Suele ser de naturaleza biológica. El rendimiento de eliminación de materia orgánica suele estar entre el 60-90%. • Tratamiento terciario. De naturaleza biológica o físico - química. La finalidad es eliminar la carga orgánica residual y aquellas sustancias polucionantes no eliminadas en el secundario (nutrientes, sales, etc...). También se le denomina tratamiento avanzado. C. Según el coste de explotación En esta clasificación, sin hacer referencia al tipo de proceso ni tampoco a los costes de inversión, se realiza una ordenación de los diferentes sistemas en dos grupos según las necesidades de explotación y mantenimiento. • Métodos convencionales. Se incluyen aquí los métodos tradicionales de depuración cuya base de funcionamiento son los procesos naturales de depuración pero bajo una concepción distinta. Son, en general, sistemas intensivos, de bajos tiempos de retención y que precisan elementos que auxilien la depuración. También se les denominan sistemas forzados. Entre estos sistemas destacamos fangos activos en sus diferentes formas, lechos bacterianos y tratamiento convencional de fangos. • Métodos no convencionales. Tecnologías de bajo coste o métodos blandos. Nacen en oposición al grupo anterior. La base de estos sistemas es la reproducción de los fenómenos de depuración naturales con vistas a una mayor facilidad de manejo y por tanto a lograr unos menores costes de mantenimiento. Dentro de estos sistemas destacamos el lagunaje, lechos de turba, filtros verdes y sistemas de depuración natural. CURSO DE INICIACIÓN A LAS ENERGÍAS RENOVABLES Y TECNOLOGÍAS DEL AGUA página 9 MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS Si se permite la acumulación y estancamiento de agua residual, la descomposición de la materia orgánica que contiene puede generar grandes cantidades de gases malolientes. A este hecho cabe añadir la frecuente presencia en el agua residual, de numerosos microorganismos patógenos y causantes de enfermedades. Todo ello añadido al impacto ambiental que se produce en el lugar del vertido. Dada la composición del agua residual que puede contener nutrientes y compuestos tóxicos, un vertido incontrolado puede acarrear consecuencias graves para el medio receptor. Éste puede ser el mar, contaminando los fondos y el litoral, barrancos, lagunas o ríos, y el subsuelo, llegando a contaminar los acuíferos. Para evitar esto existe una legislación al efecto, a través de la cual es de obligado cumplimiento evacuar y tratar adecuadamente las aguas residuales antes de su vertido. En Canarias están traspuestas las normativas europeas y nacionales a través del Decreto 174/1994 de la Comunidad Autónoma de Canarias, de 29 de julio por el que se aprueba el Reglamento de Control de Vertidos para la Protección del Dominio Público Hidráulico. La escasez de agua para satisfacer las crecientes demandas es un problema medioambiental a escala mundial. Concretamente en Canarias los recursos de aguas subterráneas soportan anualmente una fuerte extracción de reservas de agua, con descensos de niveles freáticos por sobreexplotación e intrusión marina y la salinización en las áreas cercanas a la costa. Las aguas superficiales se han aprovechado al límite máximo que permite nuestra orografía y la pluviometría. Por otro lado las nuevas fuentes de recursos como la desalación convierte al agua en equivalentes de petróleo, con altos costes de obtención, pero imprescindibles para mantener la economía y la calidad de vida. En este marco la reutilización del agua depurada es una fuente alternativa que puede contribuir a reducir el déficit hídrico existente, a disminuir la sobreexplotación de los acuíferos, la contaminación del litoral y a aportar un desahogo al deteriorado sector agrícola. Es por todo ello que la evacuación inmediata y sin molestias del agua residual de sus fuentes de generación, seguida de su tratamiento y evacuación al medio con mínimo impacto o su reutilización, es no sólo deseable sino también necesaria en toda sociedad industrializada. 4 4.1 T ECNOLOGÍAS DE DEPURACIÓN Clasificación Una vez conocidas las características del agua residual, es necesario conocer los diferentes sistemas de tratamiento de las aguas residuales. Los contaminantes del agua residual se pueden eliminar por medios físicos, químicos y biológicos. Normalmente un sistema de tratamiento (o fase del proceso) es una combinación de los mismos. A efectos de clasificación se considera el efecto predominante. De esta forma se distinguen: A. Según el medio de eliminación de los contaminantes Los contaminantes del agua residual se pueden eliminar por medios físicos, químicos y biológicos. Normalmente un sistema de tratamiento (o fase del proceso) es una combinación de los mismos. A efectos de clasificación se considera el efecto predominante. • Tratamientos físicos: los métodos en los que predomina la aplicación de fuerzas físicas se conocen como tratamientos físicos. Aquí incluimos desbaste, tamizado, dilaceración, desarenado, desengrasado, sedimentación y flotación. • Tratamientos químicos: los métodos en los que la eliminación de contaminantes es provocada por la adición de productos químicos o por otras reacciones químicas se conocen con el nombre de tratamientos químicos. Aquí podemos Curso de Iniciación a las Energías Renovables y Tecnologías del Agua Página I MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS En la siguiente tabla se muestra la composición típica de un agua residual doméstica Parámetros CONCETRACIÓN Débil Media Fuerte Sólidos totales (mg/l) 350 720 1200 Sólidos Disueltos totales (mg/l) 250 500 850 Sólidos en suspensión (mg/l) 100 220 350 DBO5 (mg/l) 110 220 400 Carbono Orgánico Total, COT (mg/l) 80 160 290 DQO (mg/l) 250 500 1000 Nitrógeno, en forma N (mg/l) 20 40 85 Nitrógeno orgánico (mg/l) 8 15 35 Amoníaco libre (mg/l) 12 25 80 Nitritos (mg/l) 0 0 0 Nitratos (mg/l) 0 0 0 Fósforo, en forma P (mg/l) 4 8 15 Cloruros (mg/l) 30 50 100 Sulfato (mg/l) 20 30 50 Alcalinidad (como CaCO3) (mg/l) 50 100 200 Grasa (mg/l) 50 100 150 Coliformes totales (nº/100ml) 106-107 107-108 107-109 Tabla 2: Composición típica de un agua residual doméstica 3 NECESIDAD DE LA DEPURACIÓN Toda actividad humana en el mundo industrializado genera residuos tanto sólidos como líquidos. El agua como disolvente universal funciona en nuestra sociedad como vehículo transportador de gran parte de los residuos que generamos. Una vez ha sido contaminada en los diferentes usos, la comunidad se desprende de las aguas residuales. CURSO DE INICIACIÓN A LAS ENERGÍAS RENOVABLES Y TECNOLOGÍAS DEL AGUA página 7 MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS La presencia de nitrógeno puede ser en forma de nitrógeno orgánico, amoniacal, nitritos y nitratos. 2.2.9 Fósforo El fósforo es un elemento vital para el desarrollo de los microorganismos presentes en el agua y para el proceso de depuración biológica ya que actúa como nutriente. La presencia del fósforo en el agua, bien en forma disuelta (fosfatos o polifosfatos) o en suspensión, tiene su origen en los vertidos urbanos (detergentes, fosas sépticas, etc.), y en los vertidos de la industria agroalimentaria (abonos, piensos, etc.). 2.2.10 Cloruros El ión cloruro está presente siempre en las aguas urbanas. La presencia de este parámetro en los colectores o en la depuradora indica la introducción de agua de mar dentro de la red de saneamiento, en el caso de zonas costeras. El incremento de salinidad de las aguas puede inhibir la acción de los microorganismos en las depuradoras. La presencia de cloruros en aguas naturales se debe además a la disolución de suelos y rocas que lo contengan y que están en contacto con el agua. Otra fuente de cloruros es la descarga de aguas residuales domésticas, agrícolas e industriales en las aguas superficiales. Las heces humanas, por ejemplo, suponen unos 6 g de cloruros por persona y día. 2.2.11 Grasas El término grasa engloba las grasas animales, los aceites, tanto de origen animal, vegetal como mineral, y las ceras presentes en las aguas residuales. Cuando se presentan en estado líquido a temperaturas normales se denominan aceites, mientras que los que se presentan en estado sólido reciben el nombre de grasas. La presencia de grasas y aceites en el agua residual puede provocar problemas tanto en la red de alcantarillado como en las plantas de tratamiento. Si no se elimina el contenido en grasa antes del vertido del agua residual, puede interferir con la vida biológica en aguas superficiales y crear películas y acumulaciones de materia flotante desagradables. 2.3 Efectos de Los Contaminantes Los contaminantes que contienen los vertidos, inciden en las aguas, produciendo efectos perjudiciales para la vida, entre los que se citan: • • • • • • • • • Incremento de temperatura Incremento de turbidez, color y espumas Incremento de sales inertes Disminución del oxígeno disuelto Incremento de nutrientes (eutrofización) Incremento de gérmenes patógenos Toxicidad Biodegradación y Bioacumulación Efectos cancerígenos y mutagénicos Curso de Iniciación a las Energías Renovables y Tecnologías del Agua Página I MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS En cuanto a los organismos macroscópicos, que son visibles, como gusanos, insectos, etc., también intervienen en la descomposición biológica de la materia orgánica. 2.2.5 Temperatura La temperatura del agua es un parámetro muy importante dada su influencia, tanto sobre el desarrollo de la vida acuática como sobre las reacciones químicas y velocidades de reacción. La temperatura condiciona pues los procesos de depuración biológica y de nitrificación; es pues importante controlarla. Un cambio brusco de temperatura puede provocar un aumento en la mortalidad de la vida acuática. Por otro lado, temperaturas anormalmente elevadas pueden dar lugar a la proliferación de plantas acuáticas y hongos. 2.2.6 pH Las aguas urbanas constituyen un medio adecuado para la supervivencia de microorganismos pues tienen un pH próximo a 7. Si se producen incrementos o descensos en el valor del pH de las aguas, es un indicio de la aparición de vertidos industriales. Este parámetro sirve pues como indicador de vertidos industriales. Por otro lado, es necesario controlar el pH, manteniéndolo en niveles entre 6.2 y 8.5, para que no se produzcan problemas de inhibición en los procesos biológicos. 2.2.7 Oxígeno Disuelto Debido a la gran importancia del oxígeno para el desarrollo de los seres vivos, se le considera un parámetro fundamental para la definición y control de las aguas residuales. El incremento de oxígeno en el agua puede ser debido a: Captación del oxígeno a través de la superficie de interfase agua - aire Acción fotosintética, debida principalmente a las algas verdes Descenso de temperatura Procesos de dilución A su vez, la cantidad de oxígeno en el agua puede disminuir debido a: Respiración de los microorganismos, algas y organismos macroscópicos Aumento de la temperatura Reacciones químicas Acción enzimática de los microorganismos Dado que evita la formación de olores desagradables en las aguas residuales, es deseable y conveniente disponer de cantidades suficientes de oxígeno disuelto. 2.2.8 Nitrógeno Es un elemento esencial para el crecimiento de los vegetales (algas y plantas superiores), razón por la cual se dice que es un nutriente. Puesto que es un elemento básico para la síntesis de proteínas, será preciso conocer datos sobre la presencia y cantidades del mismo en las aguas, para valorar la posibilidad de tratamiento de las aguas residuales mediante procesos biológicos. Cuando el contenido de nitrógeno sea insuficiente, será preciso añadirlo para hacer tratable el agua residual. CURSO DE INICIACIÓN A LAS ENERGÍAS RENOVABLES Y TECNOLOGÍAS DEL AGUA página 5 MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS (DBO5). Su determinación está relacionada con la medición del oxígeno disuelto que consumen los microorganismos en el proceso de oxidación bioquímica de la materia orgánica. 2.2.2 Demanda Química de oxígeno (DQO) Hace referencia a la cantidad de oxígeno disuelto consumida por un agua residual durante el proceso de oxidación química provocado por un agente químico fuertemente oxidante. El dicromato potásico proporciona excelentes resultados en este sentido. 2.2.3 Sólidos en Suspensión (Orgánicos e Inorgánicos) Se entiende por sólidos totales (ST) el contenido total de materia sólida, tanto orgánica como inorgánica, contenida en el agua. Los sólidos totales pueden clasificarse en: Sólidos Disueltos (SD), los cuales no sedimentan y se encuentran en el agua en estado iónico o molecular. Sólidos en Suspensión (SS), que pueden ser: Sedimentables, debido a su peso pueden sedimentar fácilmente. Constituyen una medida de la cantidad de fango que se depositará en las depuradoras durante el proceso de decantación. No sedimentables, los cuales no sedimentan fácilmente debido a su peso o por su estado coloidal. Los sólidos orgánicos (proteínas, hidratos de carbono, grasas, etc. , ) proceden de la actividad humana, siendo su origen animal y/o vegetal. Entre sus componentes se encuentran carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo y potasio. Se caracterizan por ser degradables y descomponerse mediante reacciones químicas o acciones enzimáticas de los microorganismos. Los sólidos inorgánicos, por su parte, son sustancias inertes y no degradables, tales como minerales, arenas, tierras, etc.. 2.2.4 Microorganismos Entre los microorganismos presentes en el agua, pueden citarse: virus, bacterias, protozoos, algas, hongos, etc. En función de la posibilidad que tienen los microorganismos para captar oxígeno, como elemento básico energético de su vida, podemos clasificarlos en: Aerobios: Se caracterizan por captar de forma directa el oxígeno disuelto en el agua. Constituyen del 60-65% de los microorganismos presentes en las aguas residuales. Anaerobios: Se caracterizan por obtener el oxígeno por descomposición de la materia orgánica. Representan del 10-25% de los microorganismos existentes en un agua residual. Facultativos: Estos organismos pueden adaptarse a las condiciones aerobias o anaerobias, dependiendo de la existencia o no de oxígeno disuelto en las aguas. Constituyen el 10-30%. Si bien existen microorganismos patógenos que pueden perjudicar la salud del hombre, existen otros que colaboran con la naturaleza ayudando a un continuo reciclado, reutilización de la materia y completando los ciclos del carbono, nitrógeno, fósforo y azufre. Curso de Iniciación a las Energías Renovables y Tecnologías del Agua Página I MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS comerciales, industriales y agrarias, incluyendo las aguas de drenaje y escorrentía. Entre los compuestos químicos presentes en esta agua podemos encontrar: urea, albúmina, proteínas, ácido acético, bases jabonosas, almidones, aceites de origen animal, vegetal y mineral, hidrocarburos, gases (sulfhídrico, metano, etc.), sales (bicarbonatos, sulfatos, fosfatos, nitritos, nitratos, etc.) así como microorganismos y restos vegetales y animales. 2.1.3 Aguas Industriales Son las aguas procedentes de actividades relacionadas con la industria (preparación de materias primas, elaboración y acabado de productos, así como la transmisión de calor y frío). Además de los componentes característicos de las aguas urbanas, pueden aparecer en los vertidos de aguas industriales las sustancias propias de cada actividad industrial (tóxicos, iones metálicos, productos químicos, detergentes, hidrocarburos, productos radiactivos, etc.). La gran variedad y cantidad de compuestos vertidos por este tipo de actividad, obliga a una investigación propia para cada tipo de industria, pues no existe similitud alguna entre los vertidos procedentes de industrias de alimentación, química, agrícola, metalúrgica, etc. 2.1.4 Aguas de origen agropecuario Son aguas procedentes de actividades agrícolas y ganaderas. La contaminación de este tipo de aguas es muy importante, dada la alta concentración que puede llegar a tener. Además de contener sustancias similares a los vertidos de origen doméstico, pueden contener productos característicos de la actividad agraria tales como: fertilizantes, biocidas, estiércol, etc.. En cuanto a los fertilizantes, resaltar que antes eran de origen orgánico y hoy han sido casi sustituidos por abonos de origen inorgánico, tales como sulfatos, nitratos, fosfatos, etc., de especial incidencia en la contaminación de aguas. Excepto en el caso de vertidos procedentes de granjas de ganadería intensiva, la contaminación de origen agropecuario suele ser difusa en el territorio y afectar a los suelos y acuíferos bajo el área afectada. Esta característica la convierte en una contaminación de muy difícil tratamiento, siendo preferible la prevención. Los residuos de origen agropecuario requieren estudios específicos para su tratamiento. 2.2 Parámetros de contaminación Aunque son muchos los parámetros que caracterizan un agua residual, pueden ser sólo unos pocos los que caracterizan un agua, cuando se conoce su origen o destino. En este módulo nos vamos a centrar en los parámetros que caracterizan las aguas residuales urbanas. El grado de contaminación de las aguas residuales se determina en el laboratorio mediante el análisis de unos parámetros que son estimadores de la alteración de la calidad del agua cuando es sometida a diferentes procesos. Los parámetros que normalmente se miden son: 2.2.1 Demanda Bioquímica de oxígeno (DBO) Se define como la cantidad de oxígeno disuelto consumida por un agua residual durante los procesos biológicos que sufre la materia orgánica presente en el agua residual en determinadas condiciones y en un tiempo dado. El parámetro de contaminación orgánica más ampliamente empleado es la DBO a 5 días CURSO DE INICIACIÓN A LAS ENERGÍAS RENOVABLES Y TECNOLOGÍAS DEL AGUA página 3 MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS Atendiendo a su procedencia, se puede establecer la siguiente clasificación de aguas residuales y contaminadas Drenaje Escorrentía Domésticas Residuales Industriales Agrarias Contaminadas Limpieza Fecales Comerciales Industriales Agrícolas Ganaderas Aguas pluviales Aguas blancas Aguas negras o urbanas Aguas industriales Aguas agrarias Tabla 1: Clasificación de Aguas residuales y contaminadas en función de su procedencia Analicemos brevemente cada una de ellas: 2.1.1 Aguas de Escorrentía Son las aguas procedentes de la escorrentía superficial provocada por las precipitaciones atmosféricas, aguas de limpieza de calles y drenajes. Se caracterizan por grandes aportaciones intermitentes de caudal, y por una contaminación importante durante los primeros 15-30 minutos en caso de precipitaciones. Las cargas contaminantes se incorporan al agua al atravesar la atmósfera y por el lavado de superficies y terrenos. El proceso de tratamiento de las aguas de lluvia ocasiona algunas dificultades en las depuradoras, sobre todo, en las de pequeñas dimensiones, como consecuencia de las enormes diferencias entre los caudales medios de tiempo seco y los caudales de aguacero. Los principales problemas que pueden encontrarse son: • • • Excesivos caudales que la planta no tiene capacidad para absorber. Aporte de gran cantidad de arenas. Aporte de gran cantidad de productos voluminosos, pudiendo llegar a obstruir rejas o tamices. La contaminación provocada por las aguas de escorrentía viene, por tanto, originada por: • • • • • Elementos de la contaminación atmosférica: lluvias ácidas. Restos de la actividad humana y asociada (papeles, colillas, excrementos de animales,…), restos de la recogida y evacuación de basuras, etc. . Residuos del tráfico (aceites, grasas, hidrocarburos, compuestos fenólicos y de plomo, etc.). Arenas, residuos vegetales y biocidas (insecticidas, herbicidas, abonos,..). Contaminación aportada por las aguas de drenaje (aguas salobres, fugas de alcantarillado, etc.). 2.1.2 Aguas Negras o Urbanas Engloba las aguas procedentes de los vertidos de la actividad humana doméstica, actividades Curso de Iniciación a las Energías Renovables y Tecnologías del Agua Página I MÓDULO AP – DEPURACIÓN DE AGUAS 1 INTRODUCCIÓN El agua que se utiliza en los hogares y en las industrias y se vierte después en los sistemas de alcantarillado recibe la denominación de agua residual. Las aguas residuales pueden tener diferentes composiciones, según la calidad del agua de abasto de la cual se parte y según su uso posterior. Se estima que en las aguas residuales urbanas hay más de mil compuestos químicos: disolventes, grasas, detergentes, pesticidas, azúcares, alcoholes, amoniaco, nitratos, fosfatos, silicatos, metales… todo esto junto con bolsas de plástico, trapos, objetos de metal, madera y plástico, papeles, cartones, arena, grava, vertidos clandestinos de todo tipo, etc. En Canarias, sobre todo en las islas donde existe una mayor mentalidad de ahorro, las aguas residuales urbanas presentan concentraciones más altas de materia orgánica, detergentes, amoniaco y fosfatos que las medias al uso. Respecto a las sales disueltas las concentraciones pueden ser muy altas cuando el agua de abasto es de mala calidad (por ejemplo cuando se obtiene de acuíferos salinizados) y cuando, a pesar de que el agua de abasto sea de buena calidad, las redes de saneamiento sufren vertidos en intrusiones de agua de mar por el mal estado en que se encuentran. La calidad del afluente (aguas antes de ser depuradas) y la exigencia de calidad del efluente (aguas después de haber sido tratadas según su destino), condicionan el nivel y tipo de tratamiento al que deben someterse. Como las calidades son muy variables, también lo serán los tratamientos. 2 2.1 ASPECTOS TEÓRICOS Aguas Residuales: Definición y Caracterización El término “aguas residuales” surge como consecuencia de la utilización del agua por parte del hombre no sólo para su consumo, sino también para su actividad y confort, convirtiendo las aguas usadas en vehículo de desechos. La contaminación de las aguas es un aspecto importante que rompe el equilibrio existente entre el hombre y su medio, por lo que la prevención y lucha contra ella constituye hoy en día una necesidad de gran importancia. La contaminación tanto de aguas superficiales como subterráneas (ríos, lagos, embalses, acuíferos, mar) puede ser generada por los siguientes factores: • • • • • Precipitación atmosférica (lluvia, nieve, granizo, etc.) Escorrentía agrícola y de zonas verdes Escorrentía superficial de zonas urbanizadas Vertidos de aguas procedentes del uso doméstico Descarga de vertidos industriales CURSO DE INICIACIÓN A LAS ENERGÍAS RENOVABLES Y TECNOLOGÍAS DEL AGUA página 1