DISPOSICION DE EFLUENTES

Anderson Diaz M*; Bily Mackey Erazo*; Juan Alberto Peña M*; Luis Leandro Rivera I* Manuel Antonio Mora S*; y Nelcy Milady Zambrano D*.

*Estudiantes de Ingeniería Ambiental, Octavo B del Instituto Tecnológico del Putumayo, ciudad de Mocoa, departamento del Putumayo, Colombia. e-mail: nemiz11@hotmail.es

RESUMEN: El presente artículo muestra como la disposicion de efluentes a cuerpos o fuentes hidricas por medio de vertimiento directos se ha convertido en un problema muy grave no solo para los ecosistemas acuaticos que se encuentran en estos, sino tambien para la salud publica ya que varias comunidades se abastecen de los rios que pueden sufrir algun tipo de alteracion o contaminacion. Para esto es necesario realizar un seguimiento o monitoreo de forma rigida a las fuentes principales como son las industrias y las plantas de tratamiento de aguas residuales para llevar a la disposicion final un agua con unos indices de contaminacion muy bajos como lo especifica el ICA. Por otra parte se conocen cuales son los organismos que mas contribuyen en una fuente hidrica para la eliminacion de agentes contaminantes y asi poder restaurar los ecosistemas acuaticos que hayan sido alterados asi como tambien la flora y fauna.

PALABRAS CLAVES: efluente , monitoreo, tratamiento, vertimiento

ABSTRACT: This article shows how the disposal of effluent into bodies or water sources by direct shedding has become a very serious problem not only for aquatic ecosystems found in these but also for public health as several communities supply of rivers that may suffer some type of alteration or contamination. This requires tracking or monitoring rigidly to major sources such as industries and treatment plants to carry wastewater to disposal water with a very low pollution indexes as specified by the ICA. Furthermore known are the bodies which contribute more in a water source for the elimination of pollutants and so to restore aquatic ecosystems that have been altered as well as flora and fauna.

KEYWORDS: effluent, monitoring, treatment, dumping.

INTRODUCCIÓN

La disposicion de efluentes de plantas de tratamiento de aguas residuales según (Gomez, 2012) abarca desde la utilizacion del suelo, hasta el reuso de las mismas pasando por el aprovechamiento. Es necesario conocer las diferentes alternativas que existen para ello con el proposito de garantizar las mejores opciones de descontaminacion del agua incluida la calidad del efluente.

En Colombia ( Galviss, 2013) afirma que solamente el 30% de las aguas residuales reciven tratamientos los cuales no son muy adecuados, y el 70% restante implica inversiones muy grandes. Por esta razon el llamado es para conservar desde las bocatomas de agua hacia arriba, los rios, las cuencas y los paramos.

Por lo anteriormente mencionado se puede destacar que el 70% de las aguas residuales estan yendo a los rios sin ningun tipo de tratamiento, y posteriomente son utilizadas para alimentar cultivos, para irrigarlos. El problema son los patogenos que esas aguas residuales contienen, eso no es lo mas adecuado.

MATERIALES Y MÉTODOS

Diseño metodológico

La realización de este artículo se basó en una investigación descriptiva, en la cual se da a conocer aspectos importantes sobre la disposición de efluentes, y así poder informar e identificar de los aspectos que se presentan en las fuentes hídricas para poder asimilar y eliminar los contaminantes vertidos por el hombre, también se tienen en cuentas aspectos que puedan afectar estas asimilaciones.

RESULTADOS

Autodepuración

Como bien sabemos el agua es el compuesto más abundante, cubriendo las tres cuartas partes de la superficie terrestre, sin embargo, el hombre ha limitado el consumo de este preciado líquido por sus acciones que de alguna u otra manera están causando la contaminación y alteraciones no solo de este sino también de los demás recursos naturales.

Sin embrago, la naturaleza trata de limitar el desequilibrio producido, llevando a cabo una serie de reacciones espontanea de los factores bióticos y abióticos que intentan que el curso de agua vuelva al equilibrio ecológico inicial.

Según (Santafé 2002) los procesos biológicos de depuración de las aguas residuales se basan en el proceso natural de la autodepuración, y por tanto, en los requerimientos nutricionales de los microorganismos.

Por otro lado (Molero, et al, 2005) afirman que la autodepuración se lleva a cabo por una serie de procesos tanto químicos, físicos y biológicos estrechamente relacionados entre sí. Así mismo los procesos físicos más característicos son la sedimentación, la radiación solar y la re aireación.

Así mismo (Kolwits y Marsson 1902) reconocieron tres zonas en el proceso de autodepuración de un rio a partir de un vuelco de materia orgánica: el primer nivel recibe el nombre de polisaprobico, en donde predominan los procesos de reducción; el segundo mososaprobico, en el cual predominan los procesos oxidativos y el tercer nivel oligosaprobico, donde se realiza una oxidación completa de la materia orgánica.

Las bacterias aerobias son las principales aliadas para la autodepuración ya que estas consumen materia orgánica con ayuda del oxígeno disuelto en el agua. Además cabe resaltar que las plantas acuáticas asimilan algunos

componentes en forma de nutrientes, lo cual permite un proceso mejor de autodepuración. Tal es el caso de los lirios amarillos que contribuyen en la eliminación del amonio.

Según (Martí 2008) en los canales que contienen lirios amarillos, el amonio se reduce de forma importante, pasando de 0,8 miligramos por litro a 0,3.

Por otro lado (Ambientum, 2002) clasifica las zonas de degradación según su contaminación en cuatro zonas: zonas de degradación próxima al vertido, zona de descomposición activa, zona de recuperación y zona de aguas limpias.

Es importante resaltar que la capacidad de auto regeneración de un rio depende mucho del caudal, el cual permitirá diluir el vertido y facilitar su posterior degradación; también depende de la turbulencia del agua, ya que esta va a realizar el aporte de oxigeno diluido al medio favoreciendo así la actividad microbiana.

Es importante tener en cuenta que para evaluar el aspecto de auto purificación del agua también de debe realizar ciertos análisis sobre los índices de calidad del agua ICA, según (Reolon, 2010), permiten mostrar la variación espacial y temporal de la calidad de agua, también se pueden identificar tendencias de la calidad del aguay áreas problemáticas y también ayudan en la definición de prioridades con fines de gestión.

El rio como un sistema de tratamiento de aguas residuales.

La inadecuada recolección, tratamiento y disposición de las aguas residuales, han generado, una creciente problemática de contaminación ambiental y sanitaria principalmente en las fuentes abastecedoras de agua, limitando así la disponibilidad del recurso hídrico y restringiendo su uso en el país.La siguiente tabla muestra los porcentajes de aguas residuales que se vierten a fuentes hídricas.

Aguas Residuales Domesticas

Aguas Residuales Industriales

Aguas Residuales Agrícolas

Sin tratamiento alguno

Tratamiento inadecuado

Sin tratamiento alguno

95% 85% 95%

Ríos más contaminados en Colombia 1. Río Bogotá2. Río Chica mocha3. Río Medellín4. Río Cauca5. Río Suárez en los sectores de la laguna de

Fúquene6. Río Fonce7. Río San Gil8. Río Cloaca

El vertido de aguas residuales con ausencia de un sistema de depuración, implica una desoxigenación del agua y su entrada en descomposición.La principal causa de perdida de caudal de los ríos se debe a los vertidos urbanos, no obstante una pérdida de caudal de los ríos lleva asociada una pérdida de su sistema auto depurador.

La Reaireación

La reaireación en los ríos es el proceso físico de absorción del oxígeno de la atmósfera, este es el principal proceso que ocurre en los ríos a través del cual se reemplaza el oxígeno consumido en la biodegradación de la materia orgánica, proveniente de las descargas de aguas residuales.

Lo cual nos permiten predecir el proceso de reaireación en los ríos están que están enfocados en determinar la tasa de reaireación, también llamada coeficiente de reaireación (Ka), la cual mide la velocidad a la que el oxígeno presente en la atmósfera es transferido a los cuerpos de agua. (Holguín, 2003).

Los diferentes métodos para determinar la reaireación se emplean principalmente para cuantificar los procesos de reaireación en los modelos matemáticos de calidad del agua.

Determinación de Reaireación Streeter-Phelps; Es un modelo que relaciona los dos principales mecanismos que definen el oxígeno disuelto en un cauce de agua superficial que recibe la descarga de aguas residuales, descomposición de materia orgánica, y aireación de oxígeno. Este modelo ha sido adaptado tanto para fuentes puntuales como para fuentes difusas o dispersas. El trabajo realizado por Streeter y Phelps en 1925 fue el pionero en la estimación de las tasas de reaireación en los ríos. Ellos hallaron esta tasa indirectamente usando un valor dado de Oxígeno Disuelto (OD) y los valores

de laboratorio de las tasas de desoxigenación (Kd). (Clark y Fok, 1983).

Determinación de Reaireación; Churchill et al. (1962), Langbein y Durum (1967), Owens y Gibbs et al. (1964). Ellos expresaron la tasa de reaireación como una función de dos propiedades hidráulicas, la velocidad y la profundidad del agua.

La reaireación puede ser hallada de forma experimental en campo, comúnmente se usan cuatro métodos: el balance de Oxígeno en estado estable, la desoxigenación con Sulfito de Sodio, la oscilación diurna del Oxígeno y la inyección de sustancias volátiles (trazadores). Los primeros tres métodos consisten en técnicas en las cuales la reaireación se determina mediante un cálculo basado en un modelo de balances de masas y en medidas de OD en campo, por lo cual presentan falta de seguridad o certeza. Estos métodos son descritos por Chapra (1997).

Balance de Oxígeno en estado estable: Los factores que afectan los niveles del Oxígeno Disuelto (tasa de desoxigenación, fotosíntesis, respiración, demanda de oxígeno por sedimentos, etc.) pueden ser determinados independientemente, el único parámetro desconocido que influye en las concentraciones de OD es el coeficiente o tasa de reaireación.

Desoxigenación con Sulfito de Sodio: los niveles de Oxígeno en un río pueden ser artificialmente reducidos mediante la adición de Sulfito de Sodio, tal como fue realizado por Owens (1964) en sus estudios en ríos de Gran Bretaña. Este método es especialmente atractivo en sistemas relativamente limpios, donde los demás factores son insignificantes.

Oscilación diurna del Oxígeno: en algunas corrientes el crecimiento de plantas puede inducir oscilaciones diurnas en los niveles de Oxígeno. Chapra y Di Toro (1991) ilustraron cómo estos datos pueden ser usados para estimar la reaireación.

Inyección de sustancias volátiles (gas trazador): en este método se inyecta una sustancia volátil al sistema.

Estas sustancias son escogidas debido a que ellas se volatilizan en forma análoga al Oxígeno, no reaccionan, en bajas concentraciones son inofensivas para el

ambiente y la salud y sus concentraciones pueden ser medidas a un costo razonable. Los trazadores más comunes son los radioactivos (Krypton-85), hidrocarburos (Etileno, Propano, Metil Cloruro, etc.) y trazadores inorgánicos (Hexafluoruro de azufre, SF6). Estos trazadores generalmente son descargados junto con un trazador conservativo no volátil (Tritio, Litio, Bromo, Rodamina B o Rodamina WT) para determinar la dispersión en el río.

Esta última, es la más empleada recientemente debido a su sencillez, bajo costo y precisión y no presenta las limitaciones de los restantes métodos. Es aplicable a ríos de buena o baja calidad del agua y no es necesario conocer las tasas de otros procesos que influyen como fuente o disminución del Oxígeno, los cuales resultan costosos e inexactos.

Chapra et al. (2000) realizaron una investigación en el río Piako en Nueva Zelanda, en la cual evaluaron el impacto de las zonas de almacenamiento temporal en el proceso de transferencia de gases, utilizando trazadores para caracterizar el transporte de sustancias en el río y determinar la tasa de reaireación, a través del modelo de Almacenamiento Temporal (TS). Los trazadores utilizados fueron de tres tipos: uno conservativo (Bromo, Br), otro visual (Rodamina B) y uno no conservativo (gas Hexafluoruro de Azufre, SF6). El ensayo consistió en una prueba con una señal de tipo instantánea, en la cual se inyectaron los tres trazadores simultáneamente.

Una de las aplicaciones más recientes de esta metodología, fue realizada por Holguín (2003), en la cual se determinó la tasa de reaireación en un río de montaña colombiano, estos ríos presentan una gran capacidad de autodepuración debido a las altas tasas de reaireación ocasionadas por la gran turbulencia del flujo. Los trazadores empleados fueron dos conservativos, sal de cocina (NaCl) y Rodamina WT, y uno no conservativo.

Según la UNESCO (1996), para garantizar la diversidad biológica en los cuerpos de agua se debe tener como mínimo 5 mg/l de OD; por otra parte, valores por debajo de 2 mg/l causan la muerte de la mayoría de los peces. En promedio, la concentración del oxígeno de saturación en el Río Cauca a su paso por el departamento del Valle del Cauca es 7.4 mg/l. Las intervenciones antrópicas o naturales producen alteraciones en la calidad físico-química o biológica del agua, limitando su uso y deteriorando el valor ecológico del recurso hídrico. Cuando se descargan materiales orgánicos biodegradables a un río, los microorganismos

empiezan el proceso metabólico que convierte los compuestos en presencia del OD, en nuevas células y productos de desecho oxidados. (Holguín, 2003).

El OD del agua del río utilizado en la degradación de la materia orgánica debe ser reemplazado, de lo contrario pueden llegar a presentarse condiciones anaeróbicas, existen dos mecanismos o procesos naturales que contribuyen al suministro de oxígeno a las aguas superficiales:

- La disolución del Oxígeno atmosférico, llamado reaireación

- Producción de Oxígeno por fotosíntesis de las algas.

Indicadores Biologicos De Polucion

El uso de especies para detectar procesos y factores en los ecosistemas acuáticos tiene varias ventajas: • Las poblaciones de animales y plantas acumulan información que los análisis fisicoquímicos no detectan. • Los indicadores biológicos permiten detectar la aparición de elementos contaminantes nuevos o insospechados.

Según (Paggi 1999) La mayor variedad y concentración de zooplancton ocurre en los cuerpos de agua estancada como son las lagunas y bañados.

Por otro lado los organismos o grupos de organismos más utilizados como indicadores de contaminación son: las bacterias, protozoos, fitoplancton, macrofitas, peces, macroinvertebrados, microinvertebrados.El adecuado uso que se le debe hacer es para detectar las sustancias contaminantes, ya sean estos metales pesados, materia organica, nutrientes o elementos toxicos como lo son los hidrocarburos, pesticidas, acidos, bases y gases con el fin de mejorar la calidad del agua.

Principales Organismos Bioindicadores

Se pueden diferenciar dos grandes grupos de bioindicadores: los pertenecientes al reino Plantae y los del reino Animalia.

Cabe destacar que dentro del reino Plantae las plantas son utilizadas para medir la eutrofizacion que es la que mide aguas profundas, pobres en oxigeno; Oligotrofia se determina por la ausencia de grandes cantidades de algas la oligotrofia del cuerpo de agua; metales pesados donde existen especies hidrofílicas que indican grados de contaminacion. Dentro de los macroinvertebrados los mas destacados como indicadores biologicos estan:

Para buena calidad del agua: plecoptera, ephemenoptera y trichoptera ejemplo coleópteros

Mala calidad: chironomide y oligochaeta ejemplo los gusanos

Mediana calidad: odonata, elmidae, aeglidae y simulidae ejemplo libélulas

Factores Que Afectan La Autodepuración

Jorge A. Orellana (2005) afirma que para identificar que afecta la autodepuración se debe tener en cuenta que la autodepuración de un rio no es la misma que la de una laguna o la de un arroyo ya que sus mecanismos biológicos son muy diferentes tales como

*DBO *OD

*fosfatos *pH

*temperatura

valores de autodepuración de agua aguas receptoras f a t =20°c

lagunas y aguas de estacionarias provenientes de ríos 0,5 a 1,0

cursos muy lentos y largos o grandes almacenamientos 1.0 a 1.5

cursos muy grandes de baja velocidad 1.5 a 2.0cursos de alta velocidad 2.0 a3.0

cursos muy rápidos o caídas de agua 3,0 a 5,0

Según el libro recursos hídricos y contaminación del agua. Las aguas subterráneas tiene una escasa capacidad de auto purificarse. Por sobreexplotación y la cantidad de salinización que posee el suelo

Según el DR E.H.HANKIN( 1896) este dorctor ingles .que las bacterias patogenos dela agua no actuen sobre una fuente hidrica por los cambios de la temperatura

Según Crane y Moore (1985) estableció que hay 20 factores que afectan a que una agua sea auto depuradora .que van desde el estado fisiológico de las bacterias patógenas y su interacción con el resto de micro biota presente pasando por la tecnología de aplicaciones pasando lógicamente por el proceso fisicoquímico del sistema y condiciones ambientales .el

desarrollo de las actividades tenconoligicas potenciales que ofrecen el proceso biológico de la autodepuración requiere de una operación matemática predictivo de la inactivación bacteriana para que nos permita en primer lugar a dar una reutilización del agua.

Efectos de la eliminación de la micro biota acompañante y los compuestos termo- sensibles sobre la capacidad de autodepuración de los efluentes secundarios

Liao c-h y shollenberguer (2003) nos afirman que en una hipótesis que estudiaron que por el hecho que las bacterias se mantiene viables

Juan Molero Fernández, José Sáez Mercader, Antonio soler Andrés según ellos En conjunto, la autodepuración se lleva a cabo por una serie de procesos de tipo físico, químico y biológico que se encuentran estrechamente relacionados entre sí y en mutua dependencia. Los procesos físicos más característicos en

la autodepuración son la sedimentación, la radiación solar y la reaireación de oxígeno disuelto, profundidad de la corriente, etc.). Existen dos posibilidades de degradación de la materia orgánica por microorganismos:

a) Cuando hay disponibilidad de oxígeno disuelto -medio aerobio-, estos seres vivientes consumen una cierta cantidad de este elemento para oxidar y descomponer las moléculas orgánicas en fragmentos cada vez más simples hasta llegar a una completa mineralización (transformación heterótrofa, dando sustancias inocuas tales como agua, dióxido de carbono, nitratos, fosfatos, etc., y generando su propia materia viva. Esta degradación aerobia se puede esquematizar como sigue: materia orgánica + oxígeno + masa de microorganismos = mayor masa de microorganismos + subproductos + energía

b) Si la concentración de oxígeno disuelto es nula o muy pequeña -medio anaerobio-, la descomposición da lugar a productos diferentes tales como metano, amoníaco, ácido sulfhídrico, mercaptanos

Factores que afectan a la concentración de oxígeno disuelto.

Los sistemas acuáticos son altamente sensibles a todos aquellos fenómenos que impliquen una disminución de la cantidad de oxígeno presente en los mismos, dada la baja solubilidad de este elemento en el agua. Además de la indiscutible incidencia que sobre el contenido en oxígeno va a tener la existencia en mayor proporción de la materia orgánica biodegradable, hay que considerar otros factores de marcada influencia. La tabla siguiente presenta los valores de la concentración de saturación de oxígeno en agua exenta de sales disueltas a 1 atmósfera de presión y diferentes ternperaturas:

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

A pesar de que el agua ha servido al hombre durante toda su existencia en el planeta tierra, el incontrolable crecimiento de su población, el establecimiento de grandes urbes y muchas otras actividades han ocasionado múltiples alteraciones en la composición de los ecosistemas acuáticos de los cuales se han servido, afectando no solo la salud humana, sino también creando desequilibrios naturales muy graves.

La contaminación se entiende como la acción y efecto de introducir materiales o sustancias y/o provocar condiciones en el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una alteración perjudicial de su calidad física, química o biológica en relación con sus usos posteriores, sus servicios ambientales o el rompimiento de su ciclo biológico natural.

La expansión urbana en América Latina más que un indicador de desarrollo es un indicador de desastre y pobreza, puesto que muchas ciudades en Latinoamérica aumentan hacia sectores marginales en los cuales no se hace tratamiento alguno de aguas residuales y el gran perjudicado como siempre es el medio ambiente. El origen de la contaminación puede ser de varios tipos entre los que se encuentran: Materia orgánica biodegradable, la definimos como conjunto de desechos orgánicos producido por los seres humanos y otros animales. Aquí se encuentran las heces fecales y los residuos orgánicos de origen doméstico, entre muchos otros.

Microorganismos patógenos o agentes infecciosos, además el agua puede convertirse en vehículo de múltiples microorganismos que pueden afectar la salud humana y animal seriamente, ya que en ella se pueden transportar patógenos como bacterias, virus, protozoos y demás organismos responsables de enfermedades muchas veces epidémicas tales como el tifus, la cólera, la gastroenteritis, la hepatitis entre muchas otras.

Las sustancias químicas, comprende los compuestos orgánicos e inorgánicos disueltos en el agua. Generalmente este tipo de sustancias en la mayoría de los casos no es biodegradable y ya sea en cantidades altas o bajas pueden resultar perjudiciales para la salud de los seres vivos debido a su efecto acumulativo.

Los Sedimentos y materiales suspendidos, estos se originan generalmente en las cuencas deforestadas con la consecuente erosión del suelo o por vertimientos domésticos o industriales. Estos materiales suspendidos ocasionan la turbidez en el agua, que impide el desarrollo

normal de muchas especies acuáticas animales y vegetales.

Para la problemática mencionada es necesario establecer métodos de recuperación y que nos indique un control de medición, que nos puedan indicar parámetros aceptables para los diferentes usos que presta el recurso hídrico, vital para la vida de cualquier ser vivo.

Encontramos diferentes modelos, métodos de oxígeno disuelto, que nos ayuda a medir el grado de contaminación de una fuente hídrica o en qué estado se encuentra actualmente, que a futuro nos permitan identificar qué tipo de microorganismos patógenos se encuentran presentes en el agua.

De esta manera conocemos la calidad del agua, y que tipo de control se puede establecer para las diferentes actividades relacionadas al desarrollo industrial, agrícola, etc. Además el crecimiento de centros urbanos, que principalmente no tienen un control de sus vertimientos residuales que son descargados principalmente en ríos, quebradas, riachuelos etc.

CONCLUSIONES

En la disposicion de los diferentes efluentes se debe terner en cuenta los aspectos de la contaminacion que esta afectando al cuerpo hidrico, asi mismo las capacidades de asimilacion de esta carga contaminante por parte del afluente que se este afectando.

Es de vital importancia que se realicen ejercicios de valoracion de indice de la calidad del agua ICA, en los parametros de mayor importancia, ya que son estos los que nos permitiran definiri si el el cuerpo hidrico afectado, es capaz de asimilar la carga contaminate a la que esta siendo expuesto. Para la eliminacion de los contaminantes, se bede tener el caudal, ya que este permitira la disolucion de la carga contaminate, entre mas grande sea el caudal mayor sera la capacidad de asimilacion, asi mismo es vital importancia que estos afluentes cuenten con plantas que puedan asimilar los componentes en forma de nutrientes, y que la presencia de bacterias aerobias sea la adecuada para poder generar el oxigeno disuelto.

La reaireaccion con la que cuenten los afluentes sera de vital importancia para poder reemplazar el oxigeno consumido en el proceso de biodegradacion de la materia

organica, que es uno de los mayores componentes de la contaminacion de los afluentes.

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