revisión de literatura

REVISIÓN DE LITERATURA
Desde épocas muy antiguas se han utilizado diversos métodos para la eliminación de
residuos en civilizaciones prehistóricas, como es el caso de Creta y de antiguas ciudades
asirias en las que han descubierto instalaciones de alcantarillado. En otras civilizaciones,
como es el caso de los romanos, aún en nuestros días funcionan canalizaciones de
desagües, construidas en su época, cuya función principal era el drenaje (Arqhys
Architects Site, s.f.).
Los primeros sistemas sanitarios modernos nacieron con la entrada del aprovisionamiento
municipal del agua y la creación de cañerías en las casas. No fue hasta principios del
siglo XX, cuando algunas ciudades e industrias reconocieron que la eliminación de
desperdicios en los ríos causaba dificultades a la salud. En aquellos años se introdujo la
fosa séptica como medida para el procesamiento de aguas residuales tanto en áreas
suburbanas como en 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 (Arqhys Architects Site, s.f.).
En la actualidad la protección medioambiental es uno de los mayores retos con que se
enfrenta hoy el mundo. En todos los niveles mundiales, el medio ambiente se encuentra
comprometido pero posiblemente sea el agua el que más preocupa ya que por un lado, la
desertización del planeta hace que cada día las lluvias sean menores. Los ríos
encuentran en su gran mayoría con altos índices de contaminación debido en muchos
casos a la instalación de industrias en sus márgenes, que no contemplan en sus costos el
precio de la depuración del agua residual antes de ser vertidos a medios receptores.
En las regiones áridas y semiáridas de México se ha aplicado durante décadas el riego
agrícola con aguas residuales crudas. Esta ha sido una respuesta a la escasez de agua,
impulsada también por la fácil disponibilidad de las aguas residuales crudas frente al agua
de pozo, que debe bombearse y conducirse. A principios de los años noventa, el Instituto
Nacional de Ecología (INE) estimaba que el 44.3% de las aguas residuales municipales,
normalmente no tratadas, se empleaban en el riego agrícola (Escalas Cañellas, 2006).
Conforme han ido entrando en operación las plantas de tratamiento de aguas residuales
municipales, se han recuperado flujos de aguas residuales que se descargaban sin tratar
a los cuerpos receptores o se reutilizaban sin tratamiento. Estos flujos de agua tratada se
descargan ahora en mejores condiciones a los cuerpos receptores, especialmente en las
regiones húmedas del país. En las regiones áridas o semiáridas las aguas residuales
tratadas se reutilizan en buena parte en el riego de cultivos, parques y jardines, campos
de golf, o incluso en la industria (Escalas Cañellas, 2006).
México está mejorando su cobertura de saneamiento integral, aunque con desigualdades
regionales. Si bien el desarrollo fue lento en los primeros años posteriores a la expedición
de las NOM, los sucesivos decretos de condonación de deudas, ligados al Programa de
Acciones de Saneamiento, ha permitido involucrar la mayoría de localidades de más de
20 000 habitantes en el proyecto y construcción de nuevas PTAR municipales (Escalas
Cañellas, 2006).
Los criterios aplicados para seleccionar las tecnologías de tratamiento han sido
básicamente su viabilidad económica y técnica y su adecuación al cumplimiento de las
NOM, así como que fueran tecnologías bien sentadas y probadas en México u otros
países. Ello ha conducido a una diversificación de las tecnologías de tratamiento con un
gran número de plantas basadas en tecnologías de bajo costo y consumo energético,
pero con la mitad del volumen tratado mediante el proceso de lodos activados. Se
presentó el caso del estado de San Luis Potosí, donde en los nuevos proyectos (Escalas
Cañellas, 2006).
Las aguas residuales se pueden someter a diferentes niveles de tratamiento,
dependiendo del grado de purificación que se quiera.
Se pueden usar desde sencillos procesos físicos como la sedimentación, en la que se
deja que los contaminantes se depositen en el fondo por gravedad, hasta complicados
procesos químicos, biológicos o térmicos. Entre ellos, los más usuales son:
•
Fosa séptica.- son unidades de tratamiento primario de las aguas residuales
domésticas generadas en una vivienda, gracias a ella se realiza la separación y
transformación físico química de la materia solida que hay en esas aguas;
normalmente las fosas sépticas cuentan con dos compartimientos. Las aguas
residuales van a parar al primer compartimiento y ahí es donde las materias
pesadas van cayendo hasta el fondo del mismo; las más ligeras quedan flotando
por encima del agua, esa agua pasara al segundo compartimiento, quedando los
residuos sólidos atrapados en el primero. En ambos compartimientos se lleva a
cabo una degradación anaeróbica de la materia orgánica, esta depuración se basa
en la decantación, lo que sirve para separar las partículas y la fermentación de los
lodos decantados (Martínez, 2009).
•
Lecho bacteriano.- son un sistema de depuración biológica de aguas residuales
en el que la oxidación se produce al hacer circular, a través de un medio poroso,
aire y agua residual. La circulación del aire se realiza de forma natural o forzada,
generalmente a contra corriente del agua Facilitan la formación de películas de
bacterias sobre los cantos o partículas filtrantes que realizan la descontaminación.
Consisten en lechos de material granular, de tamaño de grano relativamente
uniforme, adecuadamente drenados en el fondo. Se forma también una película la
cual no debe tener más de 3 mm de espesor ya que no se puede asegurar la
acción del oxigeno en espesores mayores; esta película se forma por adherencia
de los microorganismos al árido y a las partículas orgánicas, al aumentar el
espesor de esta película entra en anaerobiosis la parte profunda, al no llegar el
oxigeno (CIDTA, s.f.).
Se emplean generalmente como un sistema de afino de aguas tratadas
previamente mediante otros sistemas como puede ser una fosa séptica (CIDTA,
s.f.).
•
Lagunaje.- consiste en dejar reposar el agua residual en lagunas artifíciales al
aire libre y esperar a que, mediante la acción de microorganismos el agua se
depure; el agua pasa de unas a otras lagunas de distintas profundidades. En
general, las primeras lagunas son más profundas, son anaerobias, donde se
producen reacciones como formación de ácidos y fermentación metánica. En
cambio las últimas son poco profundas y aerobias, produciéndose en ellas
reacciones de oxidación y fotosíntesis. La efectividad de este sistema es
semejante al de una depuradora convencional, e incluso mejor en lo que respecta
a la eliminación de gérmenes patógenos, que desaparecen en un 99%.
La principal ventaja del lagunaje es su bajo costo,, depurar un metro cúbico de
agua, mediante el lagunaje el precio es sólo de $0.03 a 0.05 usd/m³ a no ser que
se requiera bombear el agua residual desde una cierta distancia, sin embargo, un
inconveniente: se requieren grandes superficies de terreno, media hectárea por
cada mil habitantes- por lo que es difícilmente aplicable a las grandes urbes
(Universidad Nacional del Nordeste, 2008).
•
Filtro verde.- Consiste en una superficie de terreno en la que se planta vegetación
de rápido crecimiento, normalmente chopos (arboles con mucha necesidad
hídrica), que se riega con las aguas residuales de una población. La depuración se
realiza mediante la acción conjunta del suelo, los microorganismos y las plantas
por medio de una triple acción: física (filtración), química (intercambio iónico,
precipitación y co-precipitación, fenómenos de óxido-reducción) y biológica
(degradación de la materia orgánica); tiene lugar en los horizontes superiores del
terreno, donde se encuentra una capa biológica activa (Moreno Moreiro, 2003).
Este caudal de agua residual es canalizado hasta la estación depuradora, donde
primero se somete a un pretratamiento, que elimina los sólidos más gruesos, las
arenas y las grasas, para pasar luego, mediante un sistema de tuberías con
electroválvulas, a regar las parcelas en las que se divide el terreno. La depuración
se realiza de forma natural en el suelo, gracias a la acción conjunta de varios
elementos: el propio suelo, mediante la precipitación y el intercambio iónico, entre
otros fenómenos, las raíces de las plantas y árboles, que absorben nutrientes, y
los microorganismos que degradan la materia orgánica de esas aguas negras. Es
un sistema sencillo y barato, idóneo para pequeñas poblaciones. Una de las
ventajas que tiene la implantación de los filtros verdes son :
a) El sistema puede operar sin ningún consumo energético.
b) El agua residual llega por gravedad a la estación depuradora
c) Los costos de explotación pueden ser sufragados por la comercialización
de la madera producida.
d) No se producen lodos el proceso depurador.
e) Perfecta integración en el medio rural.
f) Admite perfectamente incrementos en los caudales de agua residuales a
tratar ocasionados por incrementos poblacionales.
Las causas que lo frenan son principalmente el precio del suelo y la falta de rigor
científico sobre su implantación (Depuranat, s.f.).
•
Contactores biológicos rotativos.- comúnmente llamado bíodisco
ayuda a
alcanzar altos rendimientos en la eliminación de sólidos en suspensión y nitrógeno
amoniacal. Consistente en baterías de discos de diversos materiales colocados en
paralelo que se van sumergiendo secuencial y parcialmente (un 40 %). En esta
lenta rotación se origina una fase de inmersión en contacto directo con el liquido y
una de aireación (área emergida); en la fase de inmersión las bacterias encuentran
los nutrientes de la carga afluente al sistema, mientras que en el área de aireación
absorben el oxigeno del aire, necesario para la regulación del proceso
(INTERTRAMP, s.f.).
El agua residual ya tratada por alguno de los métodos explicados previamente y el que se
explicará a continuación se puede usar para irrigación o puede ser arrojada de nuevo a un
lago o rio. Para poder descargar y eliminar el agua residual, se debe cumplir ciertas
normas establecidas por los gobiernos federales y estatales, la norma que se debe
cumplir aquí en México son:
• “NOM-001-SEMARNAT-1996”
(antes NOM-001-ECOL-1996) la cual establece
los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas
residuales en aguas y bienes nacionales (LEGISMEX, Bufete de Ingeniería de
Yucatán, s.f.).
• “NOM-002-SEMARNAT-1996”
(antes NOM-002-ECOL-1996) la cual establece
los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas
residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal (LEGISMEX, Bufete
de Ingeniería de Yucatán, s.f.).
• “NOM-003-SEMARNAT-1997”
(antes NOM-003-ECOL-1997) la cual establece
los límites permisibles para las aguas residuales tratadas que se rehúsen en
servicios al público (SEMARNAT, 2003).
• “NOM-004-SEMARNAT-2002”
(antes
PROY-NOM-004-ECOL-2001)
la
cual
establece las especificaciones y límites máximos permisibles de contaminantes de
los lodos y biosólidos para su aprovechamiento y disposición final (SEMARNAT,
2003).
Los sólidos del agua residual, al cumplir normas adicionales para uso benéfico son
llamados biosólidos; estos pueden utilizarse como fertilizantes para el cultivo de plantas.