Medio Ambiente

Revista Científica, 2001-08-00 nro:3 pág:91-112

Tratamiento de aguas residuales y su impacto ambiental sobre un ecosistema

Luis Eduardo Peña Prieto

Químico U. Estatal de Odessa Mechnikou (Rusia). M. Sc. en Química. Ph. D. en Química. Profesor tiempo completo U. Distrital Francisco José de Caldas, adscrito a la Facultad de Ciencias y Educación. Coordinador de Laboratorios de Química U. Distrital.

Maryluz Muñoz Martínez

Licenciada en Química.

Aura María Espinosa Correa

Licenciada en Química.

Resumen

En la presente investigación se realiza un análisis físico-químico de las aguas residuales del municipio de Funza antes y después de su tratamiento depurador en la planta de tratamiento, así como en los diferentes puntos de la Ciénaga Gualí- Tres esquinas, donde finalmente son vertidas. Se estudian los siguientes parámetros que permiten una caracterización apropiada: pH, temperatura, condutictividad, oxigeno disuelto, turbidez, dureza, alcalinidad, acidez, cloruros, sólidos totales, DQO, DBO5 , grasas y aceites, surfactantes, nitrógeno total, metales pesados.

Los resultados muestran que la planta de tratamiento no esta realizando un tratamiento depurador efectivo, lo que lleva a que la ciénaga se contamine priricipalmente por grasas y aceites, surfactarites, metales pesados como cobre, cromo y mercurio.

PALABRAS CLAVES

Contaminación, Agua, Industrias Análisis, Físico-Químico, Depuración.


1. INTRODUCCIÓN

El tratamiento de aguas residuales consta de una serie de procesos que permiten el saneamiento de las aguas después de su uso con fines domésticos, industriales y/o comerciales, para poder ser vertidas finalmente a cuerpos de agua naturales. Estos procesos incluyen un pretratamiento y tres tratamientos secuenciales. En el pretratamiento se separan físicamente materias gruesas; en el tratamiento primario se eliminan sólidos en suspensión y material flotante por procedimientos físicoquímicos; en el tratamiento secundario se efectúa la estabilización biológica del material biodegradable y en el tratamiento terciario se elimina el material que no haya sido removido en los procesos anteriores.

En la actualidad los municipios del país están en la obligación de tratar todos sus desechos o como mínimo poner en marcha acciones que permitan disminuir el impacto desfavorable que éstos pueden generar en los recursos naturales.

Es esta la razón que nos motivo a realizar un análisis minucioso de los procesos de depuración, llevados a cabo comúnmente en una planta de tratamiento de aguas residuales en un municipio como Funza.

2. AGUAS RESIDUALES

Las aguas residuales o negras son las aguas blancas después de su uso con propósitos domésticos, comerciales, públicos o industriales.

Las aguas servidas negras Constituyen la fuente más antigua de contaminación, entendido por ello la alteración peligrosa del ecosistema del cuerpo receptor, provdcada por los residuos de las actividades del hombre. El método más común de disposición de estas aguas consiste en descargarlas a cuerpos de aguas, con tratamiento previo o sin el. [11]

a) Contaminación Acuática

Un curso de agua se considera contaminado o polucionado, cuando la composición o el estado de sus aguas son directa o indirectamente modificadas por la actividad del hombre, en una medida tal que disminuye la facilidad de utilización para todos aquellos fines o algunos de ellos, a los que podrían servir en su estado natural.[10].

b) Clases de Impurezas en el Agua

Las partículas en general se clasifican en suspendidas o flotantes, coloides o dispersas y disueltas o disgregadas.

Entre otros se consideran: sólidos en suspensión; elementos que modifican el color; compuestos inorgánicos; nutrientes; residuos que demandan nitrógeno; compuestos orgánicos tóxicos; contaminantes biológicos.[11]

c) Situaciones en que se Requiere Tratamiento de un Desecho Industrial

Existen variadas y complejas situaciones en las cuales se requiere que una industria trate sus residuos en forma parcial o completa.

Los requisitos de calidad de efluentes están presentes en nuestra legislación en el decreto 1594/84.

Es importante mencionar las siguientes industrias de acuerdo a su carga contaminante:

  • Industria de conservas: por su alto contenido de sólidos, materia orgánica y DBO.
  • Industria cárnica: por su alto contenido de DBO y sólidos.
  • Restaurantes: presentan un alto contenido de grasas y aceites entendidas como el conjunto de sustancias pobremente solubles que se separan de la porción acuosa y flotan formando natas, películas y capas iridiscentes.
  • Lavadero de carros: por su contenido de detergentes, entendidos como productos sintéticos que poseen agentes activos de superficie como ingrediente fundamental.
  • Galvanotecnia: por su contenido de sustancias inorgánicas contaminantes. [6]

3. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Las aguas que contienen los residuos de la actividad humana pueden clasificarse según la composición y origen de sus contaminantes:

  • Cl Municipales
  • O Industriales

Para lograr un tratamiento integral se recurre a procesos físicos, químicos y biológicos en una secuencia de etapas. Ver figura 1[7]

Figura 1: Etapas de tratamiento.

a) Pretratamiento

El primer paso para la depuración de las aguas residuales es la eliminación de cuerpos sólidos o materias grasasa para evitar su interferencia en los procesos que se utilizan en las etapas posteriores. El pretratamiento consta de los siguientes procesos físicos que se aplican según la naturaleza del agua residual: cribado, tamizado, desengrasado y desarenado.[7]

b) Tratamiento Primario

En el tratamiento primario el agua es sometida a procesos de coagulación-floculación, decantación, flotación y neutralización, según sea la naturaleza de los contaminantes y las exigencias de calidad.

Coagulación-floculación. Una forma de separar los sólidos no sedimentables que forman coloides es su coagulación seguida de floculación. Los coloides son en general, sólidos finamente divididos que no sedimentan por la simple acción de la gravedad, pero que pueden removerse del agua mediante coagulación, filtración o acción biológica.

La coagulación de los coloides consiste en introducir en el agua un coagulante capas de neutralizar la carga eléctrica del coloide para que forme un aglomerado de partículas, cuya mayor densidad permita su precipitación. La floculación es la agrupación de las partículas descargadas que se ponen en contacto unas con otras (flóculos).

Los principales coagulantes empleados son sales de aluminio, de hierro y algunos polímeros. La desestabilización coloidal producida por sales de Al(III) y Fe(III) está condicionada por tres factores interrelacionados: dosis de coagulante, pH y concentración coloidal.

Decantación. Es la separación, por la acción de la gravedad, de sólidos en suspensión cuyas partículas son más pesadas que el agua. Es una de las operaciones más empleadas en el tratamiento de aguas residuales. Se emplea para la eliminación de arenas, flóculos formados en el proceso de coagulación-floculación u originados en procesos biológicos. [12].

Flotación con aire. En el tratamiento de aguas residuales se utiliza la flotación para eliminar la materia suspendida y concentrar los lodos biológicos. La separación se consigue introduciendo burbujas finas de gas (generalmente aire) en la fase líquida. Las burbujas se adhieren a las partículas y la fuerza ascendente del conjunto partículas y burbujas de gas es tal, que hace que la partícula suba a la superficie. De esta forma se puede hacer ascender partículas de densidad mayor que el agua. [11].

Neutralización. Es el proceso de regulación de pH. Los reactivos más utilizados son la soda cáustica, la cal, la caliza y el ácido sulfúrico. [12].

c) Tratamiento Secundario.

El tratamiento secundario o biológico de aguas residuales consiste en la eliminación de contaminantes biodegradables del agua mediante microorganismos, para los cuales estos contaminantes constituyen el alimento. El espacio donde se realiza este tratamiento se denomina reactor biológico, en el que se deben mantener las condiciones ambientales adecuadas para permitir el desarrollo optimo de dichos microorganismos. De manera esquemática los procesos biológicos que se utilizan en el tratamiento de aguas residuales se pueden clasificar en aeróbicos y anaeróbicos. Los procesos aeróbicos demandan oxígeno para el desarrollo de microorganismos, mientras que en los procesos anaeróbicos se evita la entrada de oxígeno al reactor.

Como consecuencia del consumo de los microorganismos de los contaminantes orgánicos y de los nutrientes del agua residual, se genera una biomasa que constituye un lodo o fango, lo cual exige extracción ulterior. Producto gaseoso de un tratamiento aeróbico es el CO2, en tanto que el de uno anaeróbico es el CH4. [12].

d) Tratamiento Terciario.

Se aplica para la eliminación de contaminantes que no fueron eliminados en los tratamientos primario y secundario. Los objetivos que se persiguen en el tratamiento terciario o avanzado son: la desinfección para eliminar gérmenes patógenos y parásitos, la eliminación del color y de los detergentes, la eliminación de fosfatos para combatir la eutrofización de los cuerpos receptores, la eliminación total o parcial de compuestos nitrogenados, tales como: amoníaco, nitratos y nitritos y la reducción del contenido de materias en suspensión, en solución y de carga orgánica.[12]

4. METODOLOGÍA

a) Puntos de Muestreo

En la planta de tratamiento del municipio de Funza se tomaron dos muestreos: afluente o sitio donde entran las aguas residuales provenientes del alcantarillado; y efluente o sitio de donde salen las aguas residuales tratadas para ser vertidas a la ciénaga.

En la ciénaga Gualí-Tres Esquinás se eligieron tres puntos de muestreo: el punto 1 ubicado en el brazo Gualí; el punto 2 en el brazo Tres Esquinas, vereda el Hato y; el punto 3 en el brazo Tres Esquinas. El muestreo fue realizado de manera permanente durante cuatro meses.

Los análisis físicoquímicos fueron realizados de acuerdo a las metodologías que aparecen en la tabla I. [1].

TABLA 1

b) Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

Se encuentra localizada en los limites del casco urbano del municipio.

El proceso de tratamiento de aguas residuales de la planta esta compuesto por:

  • Cribado de residuos crudos.
  • Estabilización biológica de la materia cruda.
  • Remoción física de lodo estabilizado.
  • Secado de lodo removido.

El tratamiento efectuado en la planta es el siguiente:

Las aguas negras ingresan a la planta a través de tubería de 44 pulgadas de diámetro y en la cámara de llegada se selecciona el compartimiento del pozo de bombeo. A continuación de la compuerta está la canasta de cribado, que puede ser izada para limpieza, la reja de cribado encargada del pretratamiento o remoción de sólidos gruesos, papeles, plásticos, trapos, etc. En el pozo de bombeo se encuentran cuatro bombas sumergibles de 80 L/s de capacidad encargadas de bombear el agua del tanque de carga a los tamices estáticos, que funcionan por gravedad y permiten la remoción del material fino como residuos de comida, pelos, trapos y demás elementos no capturados en el cribado grueso. El agua que pasa por los tamices es recogida y llevada a los zanjones por medio de un canal de sección rectangular, por medio de compuertas que permiten la entrada de agua a cada uno de los seis zanjones de oxidación en donde tiene lugar el tratamiento biológico por medio de aireación extendida y lodos activados.

Posteriormente, el agua es bombeada al sedimentador correspondiente (uno por cada zanjón) y después de ser separados gravimétricamente los sólidos sedimentables o flocs aglutinados, el efluente clarificado es recogido en un canal ciue lo conduce al caño el Cacique [4][8].

5. RESULTADOS

Un resumen de los resultados obtenidos en todos los puntos de muestreo, durante el período de estudio, aparece en las siguientes tablas:

TABLA II

TABLA III

TABLA IV

TABLA V

TABLA VI

TABLA VII

6. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN

a) pH y Temperatura

El pH y la temperatura, en todos los puntos de muestreo, resultaron ser óptimos para la supervivencia de microorganismos, tanto en la planta como en la ciénaga. Los valores obtenidos para estos parámetros aseguran una buena degradación.,

b) Conductividad

La conductividad para afluente y efluente presenta valores, altos, x:1254.9 µS/cm; x:1195 µS/cm respectivamente. Estos valores representan de igual forma una concentración alta de sales disueltas, ya que los valores promedio se encuentran entre 750-2250 µS/cm. En general la conductividad no es un parámetro que afecte en forma considerable el tratamiento biológico de las aguas residuales.

De los tres puntos de muestreo en la ciénaga Gualí-Tres Esquinas, el punto 1 presenta valores altos de conductividad (x:1121.2 µS/cm ), posiblemente por la influencia de aguas provenientes de la planta y además por la contaminación adicional urbana e industrial a la que se ve sometido. La conductividad de los puntos 2 y 3 se puede estimar como media, x:546.4 µS/cm; x:563.3 µS/cm. respectivamente, al encontrarse entre los valores 250-750 µS/cm.

c) Turbidez

La turbidez en las aguas es un índice de la presencia de diversos tipos de partículas en suspensión, generalmente materia orgánica, microorganismos y arcillas, entre otros.

En el afluente (x:130.7 UNT) y efluente (x:81.4 UNT) se halla una cantidad considerable de estas partículas y de hecho sobrepasan la legislación sobre vertimientos de aguas residuales (Decreto 1594 de 1984. Límite máximo 50 UNT).

A pesar de que se sobrepasan los límites máximos de turbidez, resultaron ser aceptables los porcentajes de remoción obtenidos en comparación con los de otros parámetros analizados, quizás por la presencia en el afluente de sólidos que en las condiciones de la planta (poca turbulencia) precipitan, disminuyendo los valores de turbidez en el efluente.

Con respecto a la ciénaga el punto 1 es el que presenta los valores más altos de turbidez x:60 UNT, como ya se menciono anteriormente dicho punto se ve afectado por diferentes tipos de descargas (puntuales y no puntuales) que incrementan la cantidad de contaminantes.

d) Oxígeno Disuelto

A pesar de que la concentración de oxígeno disuelto en el afluente (x:2,6 ppm) y efluente (x:2.54 ppm) no son altas, éstas alcanzan a cubrir la necesidad de oxígeno de los microorganismos (2 ppm).

Si se examinan los valores de concentración de oxígeno obtenidos en el efluente estos no muestran un aumento, sino que por el contrario en algunos casos disminuye en comparación con el afluente, lo que nos indica que no sé esta llevando a cabo una buena depuración de las aguas residuales. Para ser más puntuales el factor determinante en la oxigenación de las aguas en la planta es el deficiente funcionamiento que presentan los cepillos aireadores y/o se esta presentando un aumento en la carga de polución.

Para el caso de la ciénaga el oxígeno disuelto no cumple con la reglamentación para la preservación de flora y fauna, la cual exige una concentración mayor de 4 mg/1 (Decreto 1594 de 1984).

Los niveles de O.D. suelen ser reducidos por la presencia de grasas y aceites que forman películas sobre la superficie del agua, los detergentes que disminuyen la tensión superficial del agua, además de la gran cantidad de vegetación acuática presente, incidiendo conjuntamente en una pobre captación de oxígeno por parte de las aguas de la ciénaga.

Tanto en la planta como en la ciénaga el problema de aireación repercute en la eliminación de olor, sabor y hierro entre otros parámetros.

e) DQO y DBO5

El ensayo de la DQO se emplea para medir el contenido de materia orgánica susceptible a oxidación. [9]

La DQO nos indica el contenido de materia orgánica de residuos domésticos e industriales con compuestos tóxicos para la vida biológica.

La DB05 determina la cantidad de materia orgánica susceptible de ser oxidada por la acción de microorganismos. [19]

Los valores de DBO5 y DQO para afluente (x: 364.3 ppm O2, x:564.3 ppm O2) y efluente (x:200 ppm O2 x:335 ppm O2 ), se encuentran por debajo de los valores máximos permitidos en la legislación para vertimientos (1000 mg/L y 2000 mg/L respectivamente).

Uno de los vertimientos que más aportan a la DBO5 en el afluente además de los residuos domésticos son los residuos provenientes del matadero por su alto contenido de sangre y estiércol de los animales sacrificados.

Los porcentajes de remoción de la DBO5 aunque significativos no alcanzan a cumplir con el 50% exigido por la legislación, puesto que en promedio se alcanza una remoción del 41.73%. En cuanto ala DQO sus porcentajes no difieren en grado sumo a los obtenidos para la DBO 5.

Al relacionar la DBO5/DQO se puede determinar la capacidad de biodegradación que presenta el cuerpo de agua; un resultado alto (mayor que 0.5) indica que los residuos son fácilmente biodegradables, mientras que si el resultado es menor de 0.4 el residuo puede contener constituyentes tóxicos o se pueden requerir microorganismos aclimatados para su estabilización.

Podemos decir que en la planta de tratamiento las posibilidades de una degradación biológica es alta puesto que el resultado de la relación DBO5/ DQO en el afluente es de x:0.69. Sin embargo, los valores de relación en el efluente (0.6 en promedio), indican una pobre degradación, ya que dicha relación, en este punto, debiera presentar valores más bajos como producto de una disminución más significativa de la DBO de acuerdo con las posibilidades de biodegradación que tienen estas aguas. Aunque la materia tóxica presente no es demasiado alta, ésta puede estar inhibiendo en algún grado la degradación biológica de las aguas.

En la ciénaga la DQO y la DBO5 en general no fueron altas, pero de los tres puntos el 1 es el que muestra mayor contaminación.

f) Acidez

La acidez de un agua es una medida de su capacidad para reaccionar con una base fuerte a un pH dado [1 ].

En primer lugar, los valores de acidez para afluente, efluente y punto 1(x: 35.48, x:34.23 y 33.78 mg/L CaCO 3 ) son muy próximos entre sí. Por su parte, los puntos 2 y 3 (x:16.86 y 25.00 mg/L CaCO3 , respectivamente) presentan valores menores que los anteriores.

El CO2 disuelto es el compuesto ácido más común en las aguas superficiales y es proporcionado tanto por la biodegradación como por el intercambio gaseoso agua-aire, por lo que el contenido de CO2 es inconstante, provocando fluctuaciones en los valores de acidez y por ende en los porcentajes de remoción. Valores más altos de acidez en el efluente que en el afluente es consecuencia de las condiciones en las cuales el agua permanece en los zanjones donde se lleva a cabo la degradación biológica, permitiendo en algún grado el intercambio de CO2 .

Estos cambios en los valores de acidez también se presentan en los puntos de muestreo de la ciénaga; además, entre ellos mismos se presentan variaciones en los valores de acidez porque la presencia de material vegetal más acentuada eh algunos lugares de la ciénaga limita en diferentes grados el intercambio gaseoso.

g) Alcalinidad

La alcalinidad del agua es su capacidad para reaccionar o neutralizar iones H hasta PH determinado [1]. Debido a la estrecha relación entre carbonatos y bicarbonatos con la alcalinidad del agua, esta medida sirve como indicativo de la concentración de estas sustancias.

Los valores registrados para alcalinidad en el afluente (x= 352.93 mg/L CaCO3 ), efluente (x= 346.53 mg/L CaCO3) y punto 1 (x= 342.08 mg/L CaCO3 ) son altos pues sobrepasan los 200 mg/L CaCOz3. Mientras que los puntos 2 (x= 90.78 mg/L CaCO3 ) y 3 (x=101.44 mg/L CaCO3 ) se pueden considerar como medios, por estar muy próximos a los 100 mg/L CaCO3 .

La alcalinidad de las muestras es debida principalmente a bicarbonatos, aportados por fuentes como el CO 2 que en el agua se puede convertir en éstos compuestos, disminuyendo así la acidez y aumentando la alcalinidad. Este hecho se puede relacionar con los datos de pH para los mismos, los cuales en su totalidad son menores a 8.3 y por lo tanto no presentan viraje con la fenolftaleína descartándose la presencia de cantidades significativas de carbonatos e hidróxidos. Los valores determinados pueden incluir la contribución de boratos, fosfatos, silicatos y otras bases.

h) Cloruros

Las concentraciones de cloruros para todos los puntos de muestreo, tanto en la ciénaga como en la planta son similares. En promedio para el afluente 120 ppm Cl, para el efluente 124.04 ppm Cl, para el punto 1 140.48 ppm Cl, para el punto 2 141.82 ppm Cl y para el punto 3 96.04 ppm Cl. Como estos valores no sobrepasan los 250 ppm Cl, límite máximo permitido por el decreto 1594/84, no representan mayores riesgos sanitarios, pero no dejan de ser un índice de contaminación residual doméstica y un indicio de la presencia de microorganismos patógenos indeseables en las aguas. Esta contaminación en el agua de la ciénaga resulta perjudicial por su utilización como agua para riego en cultivos aledaños.

i) Dureza

La dureza esta definida como la suma de las concentraciones de Calcio y Magnesio, ambos expresados como carbonato cálcico, en mg/L. Esta es debida a la presencia de iones polivalentes principalmente Ca2+ y Mg2+. Otros iones que contribuyen a la dureza son Fe3+, Al3+, Sr2+, Mn2+ y Zn2+, los cuales pueden encontrarse en forma de carbonatos, bicarbonatos, nitratos, etc [11.

De acuerdo con los resultados obtenidos para dureza podemos clasificar las aguas de todos los puntos de muestreo, (afluente x:182.14 mg/L CaCO3, efluente x:118.96 mg/1. CaCO3, punto 1 x:130.59 mg/L CaCO3, punto 2 x:185.78 mg/L CaCO3 y punto 3 x:102.47 mg/L CaCO3 ) como moderadamente duras, de acuerdo con la siguiente clasificación (Métodos normalizados para el análisis de aguas potables y residuales)[1]:

  • Blandas 0-100 mg/L CaCO3
  • Moderadamente duras 101-200 mg/L CaCO3
  • Duras 201-300 mg/L CaCO3
  • Muy duras mayores de 301 mg/L CaCO3.

Valores altos de dureza en el agua no acarrea consecuencias negativas ni a la planta ni a la ciénaga, puesto que los metales que la ocasionan (como el calcio y magnesio) no son tóxicos para la vida acuática, aunque podrían ocasionar problemas en la estructura física de la planta, como incrustaciones en las tuberías.

j) Sólidos Totales

Es la cantidad de materia que permanece como residuo después de la evaporación a 105°C. Este valor incluye materia disuelta y no disuelta [1].

Como se esperaba, estos valores son altos en afluente (x=1278 mg/L), efluente (x=974.7 mg/L) y punto 1 (x=1261.8 mg/L), con respecto a los puntos 2 y 3 (x:353.5 y x:284.2 mg/L) por ser los puntos con mayor descarga e influencia contaminante.

El porcentaje de remoción es aceptable en comparación con los de otros parámetros analizados, con una tasa media de sedimentación de 23.93% en los zanjones de oxidación, pero no cumplen con el 50% exigido en el decreto 1594/84.

Generalmente el incremento de sólidos en época de lluvias puede deberse al arrastre de sedimentos en el alcantarillado y a la carga proveniente de las carreteras y calles. Este fenómeno no ocurre en época de verano ya que la tasa de sedimentación aumenta al disminuir el caudal de las aguas y por ende el poder de arrastre de las aguas.

k) Nitrógeno

Los compuestos orgánicos e inorgánicos de nitrógeno se transforman en nitratos por el método de Koroleff.

El contenido de nitrógeno del afluente puede satisfacer las necesidades de nutrientes para el crecimiento biológico en los zanjones de oxidación.

La concentración de nitrógeno en el efluente y el porcentaje de remoción (43.30%) nos indican un grado de utilización e interconversión del nitrógeno por los procesos de asimilación y nitrificación/desnitrificación, principalmente; aunque podría pensarse en un porcentaje de remoción más alto si en la planta no se presentaran problemas con la aireación.

En la ciénaga la concentración de nitrógeno es mucho mayor en el punto 1 que en los otros dos puntos, como ya se ha mencionado, por la influencia que tiene sobre este punto la planta y otras descargas no puntuales.

Los abonos empleados en los cultivos cercanos a la ciénaga pueden representar aportes significativos de nitrógeno, en especial durante las épocas de lluvias debido a los lixiviados de éstos que llegan a las aguas, de igual forma se pueden presentar aportes de fósforo.

Hay que tener en cuenta que el nitrógeno es uno de los causantes de la eutrofización por lo que se hace necesario un control de sus concentraciones en la planta y la ciénaga y poder prevenir dicho fenómeno.

1) Grasas y Aceites

Durante la realización de los muestreos se pudo observar claramente una película de aceite; principalmente en el punto 1, probablemente a causa de una inadecuada operación de las estaciones de servicio y de diversas industrias que producen contaminación por grasas.

Los porcentajes de remoción (x:27.43%) se encuentran muy por debajo de las normas establecidas para vertimientos (80% decreto 1594/84), puesto que en la planta no se cuenta con un sistema de pretratamiento apropiado que permita la eliminación de grasas y aceites. A diferencia de los puntos de muestreo en la ciénaga, ni en afluente ni efluente se observa una capa de aceite; es muy probable que en estos puntos la grasa presente se encuentre emulsificada por la presencia de detergentes.

La cantidad de grasa presente en el afluente, resulta ser un aspecto adverso en cuanto a la transferencia de oxígeno del agua a las células bacterianas, interfiriendo con el desempeño del proceso de tratamiento biológico aerobio.

La presencia de grasas, aceites y detergentes tienen un efecto sinérgico en cuanto a la disminución de la capacidad por parte de las aguas para reoxigenarse, disminuyendo la biodegradabilidad de las mismas.

El contenido de grasas y aceites en cada uno de los puntos de muestreo en la ciénaga Gualí-Tres Esquinas sobrepasa ostensiblemente la reglamentación para preservación de flora y fauna en aguas dulces, la cual permite hasta 0.01 mg/L, creando problemas en el intercambio gaseoso, afectando las diferentes formas de vida presentes en la ciénaga. Los altos contenidos de grasas y aceites en la ciénaga son debidos además de las descargas de la planta de tratamiento a escorrentías desaceites, lubricantes de los motores empleados en la maquinaria agrícola como tractores y motobombas para riego. También hay que tener en cuenta la presencia , de varias estaciones de servicio y otras industrias aledañas que puedan estar realizando vertimientos directos a la ciénaga.

Se hace necesaria la adecuación de trampas para grasas en industrias tales como lecherías, estaciones de servicio automotor, matadero, restaurantes, industrias alimenticias y otras que puedan estar contribuyendo con descargas altas de grasas y aceites. Este tipo de adecuación también se debería, efectuar como pretratamiento en la planta.

m) Surfactantes

Debido a que los surfactantes aniónicos son los más difundidos como agentes activos de superficie en los detergentes de uso común por la población [40], fue necesario realizar un análisis cuantitativo de la concentración de éstos en las aguas de los diferentes puntos de muestreo; la metodología empleada fue la de SAAM (sustancias activas al azul de metileno).

Los resultados obtenidos en las aguas residuales (afluente y efluente) pudieron ser mayor en tiempo seco que en época de lluvias por un incremento en el consumo de detergentes por parte de la población; o por una disminución en la concentración por dilución de los mismos en tiempo de lluvias. La concentración en los puntos 1, 2 y 3 de la ciénaga, como están sometidas a diversas influencias, pueden aumentar o disminuir arbitrariamente.

En general, la concentración de detergentes en el afluente y efluente (Ver tabla III) es mayor que 0.5 ppm, por lo que deben esperarse problemas en la planta de tratamiento por la producción de espuma que perjudica la captación de oxigeno del agua, por tanto se disminuye la actividad bacteriana en el tratamiento biológico de la planta; además puede producirse emulsificación de las grasas y flotación de sólidos con posible destrucción de las bacterias.

En cuanto a la cantidad de detergentes encontrados en los tres puntos de muestreo de la ciénaga Gualí-Tres Esquinas, no se encontraron dentro de la legislación sobre preservación de flora y fauna, al sobrepasar el límite de 0.143 ppm, causando inconvenientes en la reoxigenación del humedal; además, los peces y otros organismos acuáticos pueden sufrir intoxicación por la presencia de agentes activos de superficie. Todo esto conlleva a una alta degradación de este sistema acuático.

Una solución a esta problemática son los riegos de agua de la red municipal sobre la espuma producida en los zanjones de oxidación de la planta, disminuyendo así la acumulación de tensoactivos que perjudica el intercambio gaseoso del agua.

Los porcentajes de remoción son influenciados por el tiempo de permanencia de las aguas a depurar en los zanjones de oxidación, así, una remoción del 72% significa que la 'permanencia de las aguas en la planta fue mayor permitiendo una alta tasa de biodegradabilidad de los detergentes, miéntras que la remoción del 33% indica un corto tiempo de permanencia, entre otras causas.

n) Metales Pesados

Uno de los principales contaminantes que representan riesgos desde el punto de vista sanitario son los metales pesados debido a su alta toxicidad, dependiendo de su concentración, persistencia y forma química [13].

Hierro Total

Como el hierro aparece en cantidades considerables (mayor de 0,1 ppm) causa enturbiamientos, color y mal sabor en las aguas por lo que se debe considerar su tratamiento (Ver tabla IV).

Este metal a diferencia de los demás metales estudiados no representa un riesgo tóxico para los organismos.

Mercurio

En el muestreo número 1 no fue detectado el mercurio por el método empleado para el afluente quizás por sedimentación del metal en el alcantarillado. La cantidad de mercurio encontrada en el efluente en el mismo muestreo puede ser la consecuencia de fumigaciones a cultivos aledaños a la planta.

En el muestreo numero 3 el mercurio presente (Ver tabla V) en las aguas residuales no se encuentra dentro de los parámetros del decreto 1594/84 (Hg 0.01 ppm). Su porcentaje de remoción (69.9% para el muestreo 3) fue alto: Pudo contribuir a este hecho la dilución causada por las lluvias en los zanjones de oxidación.

Al haberse encontrado mercurio en las aguas residuales y aguas de la ciénaga se puede predecir algún grado de toxicidad en las mismas. Lo más probable es que la contaminación debida a este metal no sea reciente sino el producto de su acumulación por un tiempo considerable; cabe tener en cuenta que no todo el mercurio aportado a la ciénaga permanece en forma inorgánica sino que gran parte del mercurio presente es metilado gracias a la presencia de materia orgánica y la sedimentación de la misma. La transformación se lleva a cabo siguiendo el siguiente proceso:

Las formas metiladas del mercurio representan un mayor riesgo de toxicidad tanto para plantas como para animales, ya que es la forma como los organismos vivos absorben el mercurio. Al absorberse el mercurio se presentan problemas de bioacumulación, almacenamiento a nivel celular; y de biomagnificación en el ecosistema, al concentrarse el metal en organismos de niveles tróficos inferiores se permite que se concentre y acumule aún más en organismos de niveles tróficos superiores.

Cobre

El cobre presente en afluente (4.01-4.39 ppm) y efluente (0.98-4.14 ppm) (Ver tabla VI) se encuentra en concentraciones mayores a las permitidas para vertimientos, (1 ppm). La presencia de cobre, considerado como metal tóxico, impide la oxidación biológica limitando la acción de las enzimas para oxidar la materia orgánica, mientras que en la ciénaga, además, destruye la vida acuática impidiendo su autopurificación.

Cromo Total

Solamente se detecto cromo, por el método empleado, en la ciénaga en sus tres puntos de muestreo durante el tiempo seco (Ver tabla VII). En ninguno de los casos se cumple con la reglamentación agropecuaria, pecuaria y de preservación de flora y fauna.

Puesto que en la planta no se detectó cromo, es lógico pensar que esta contaminación es debida a vertimientos industriales no puntuales sobre al ciénaga, ya que en algunos procesos industriales se utilizan las sales de cromo y estas pasan a formar parte de sus vertimientos como desecho industrial.

El cromo presente en la ciénaga fue detectado en su forma hexavalente, de acuerdo con el método la forma trivalente es susceptible de ser oxidada a hexavalente para su posterior determinación. La forma trivalente del cromo no es tóxica, mientras que la forma hexavalente es corrosiva y carcinógena provocando irritaciones y ulceraciones en los tejidos animales aunque su permanencia en los organismos no es acumulativa, contrario al mercurio que si lo es.

En temporada lluviosa el cromo no fue detectado ni en la planta ni en la ciénaga, precisamente por la dilución que provocan las precipitaciones.

o) Impacto Ambiental sobre la Ciénaga Gualí-Tres Esquinas

Debido a que las aguas residuales del municipio de Funza son descargadas en la ciénaga Gualí-Tres Esquinas, éstas ejercen efectos nocivos sobre las aguas naturales, como son:

- Compuestos tóxicos, los cuales han provocado destrucción e inhibición de la actividad biológica en el agua, en este caso, se deben principalmente a la presencia de metales como mercurio, cromo y cobre.

- Materiales que afectan el balance de oxigeno en el agua:

  • Sustancias que consumen oxigeno disuelto, las cuales incluyen el material orgánico biodegradable o agentes inorgánicos reductores y procesos como la nitrificación.
  • Sustancias que impiden la reoxigenación del agua, como aceites y detergentes los cuales forman películas superficiales que reducen la tasa de transferencia de oxigeno y, por tanto, amplían el efecto perjudicial de las sustancias que consumen oxígeno.

- Microorganismos patógenos, aportados principalmente por las aguas residuales domésticas.

- Sustancias que promueven la eutrofización debido a sus propiedades nutrientes que al presentarse en exceso inducen un crecimiento desmesurado de la vegetación acuática.

Resulta poco provechosa la utilización de aguas de la ciénaga en sus condiciones actuales como agua de riego en cultivos porque:

- Pueden contaminarse con organismos patógenos, provenientes principalmente del agua doméstica.

- Los trabajadores de las tierras contraen infecciones debidas a organismos patógenos.

- El ganado puede infectarse por larvas.

- Las grasas y otras sustancias deletéreas son nocivas para la tierra.

- Los poros del suelo pueden obstruirse inhabilitando las tierras para la agricultura.

-Los productos químicos que contienen las aguas pueden contaminar la carne y los productos lácteos.

- Producción de olores desagradables y condiciones antiestéticas y nocivas.

7. CONCLUSIONES

  1. Tanto el pH como la temperatura son adecuados para que se pueda llevar a cabo la biodegradación en la planta de tratamiento y la autopurificación en la ciénaga.
  2. La concentración de oxigeno disuelto presente en las aguas servidas que llegan a la planta (mayor a 2 ppm, mínimo permitido según el decreto 1594/84), satisface las necesidades de los microorganismos que efectúan la degradación biológica de las aguas.
  3. En general los valores de DBO y DQO de la planta se encuentran dentro de la reglamentación para vertimientos, que exige máximo 1000 mg/L O2 y 2000 mg/L O2 respectivamente. Sin embargo, aunque la relación DBO5 /DQO para el afluente indica una buena posibilidad de biodegradación, en el efluente el resultado de dicha relación evidencia que no se cumple a cabalidad con el saneamiento de las aguas.
  4. El porcentaje de remoción de sólidos en la planta, en promedio 23.93%, no cumple con el 50% exigido en el decreto 1594/84.
  5. La planta de tratamiento no esta realizando una remoción efectiva de las grasas y aceites presentes en las aguas (x = 27.43%), ya que no se logra alcanzar el 80% mínimo exigido en la reglamentación sobre vertimientos.
  6. Como la concentración de surfactantes en la planta es mayor de 0.5 ppm (a partir de éste valor la formación de espuma se acentúa) se presentan problemas en la reoxigenación de las aguas incidiendo en una pobre degradación de los susodichos surfactantes y de otras sustancias presentes en las aguas.
  7. La presencia de cobre y mercurio en cantidades que superan la legislación (mayor a 1 y 0.01 ppm respectivamente) le proporcionan a las aguas características tóxicas que influyen de una manera negativa en la degradación biológica.
  8. Los principales contaminantes que están llegando a la planta y que afectan el tratamiento biológico son los detergentes, mercurio, cobre, grasas y aceites.
  9. Las concentraciones de oxígeno disuelto, grasas y aceites, surfactantes, cobre, cromo y mercurio se encuentran fuera de los lineamientos normativos para la preservación de ecosistemas hídricos, como el de Gualí-Tres Esquinas, alterando desfavorablemente sus características naturales.
  10. El mayor grado de contaminación de la ciénaga Gualí-Tres Esquinas se presenta en el punto 1.
  11. La presencia de mercurio en aguas de la ciénaga y de la planta representan un alto riesgo de toxicidad para los organismos vivos, por su capacidad de bioacumulación y biomagnificación.
  12. Los resultados de la presente investigación permiten concluir que las aguas tratadas que se vierten a la ciénaga Gualí -Tres Esquinas continúan ejerciendo un impacto ambiental negativo sobre ella, ya que las características fisicoquímicas de las aguas del efluente no reflejan la realización de un proceso , de saneamiento efectivo.
  13. No es apropiado el riego de cultivos con aguas de la ciénaga en sus condiciones actuales, puesto que las características fisicoquímicas de éstas han cambiado de una manera adversa como consecuencia de los vertimientos de aguas residuales.

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ISSN 0124-2253