Introducción sintética a las Enfermedades de las Plantas
Wiki 16 reuso_agua
1. UNIVERSIDAD DE MANIZALES
22-5-15
2015
JULIO CESAR PALACIOS RODRIGUEZ
EDNA MARITZA BEDOYA GRISALES
MAURICIOFERNANDO ORTIZ SARRIA
Maestría en DesarrolloSostenible yMedio
Ambiente
22-5-2015
Reúso de Aguas Residuales
2. Universidad de Manizales
REÚSO DE AGUAS RESIDUALES
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1. Resumen
La formulación del trabajo parte del análisis de las lecturas obligatorias y
recomendadas del módulo de manejo integrado del agua y las resoluciones 1207
de 2014 Por la cual se adoptan disposiciones relacionadas con el uso de aguas
residuales tratadas y 631 de 2015 Por la cual se establecen los parámetros y los
valores límites máximos permisibles en los vertimientos puntales a cuerpos de
agua superficiales y a los sistemas de alcantarillado público y se dictan otras
disposiciones, con la intensión de evaluar un ejercicio práctico de análisis de una
industria textil, un almacén de cadena y de la industria agrícola identificando que
los parámetros que han cambiado con la nueva normativa se han hecho más
restrictivos y en consecuencia los permisos de vertimientos vigentes deben
comenzar a implementar nuevas técnicas que permitan mejorar los diversos
parámetros a los nuevos límites máximos permitidos. Igualmente, se presenta la
posibilidad de reutilizar estos vertimientos en nuevas actividades productivas con
nuevos estándares de calidad que deben ser implementados, cambiando la
manera de manejar estos residuos e incorporándolos nuevamente a los sistemas
productivos reduciendo así la utilización de agua.
Además el presente trabajo contiene información acerca del estado actual de la
reutilización de las aguas residuales y se examina las necesidades de tratamiento
que tiene la reutilización de las mismas y sus potencialidades en la planificación
de los recursos hídricos, el aumento incesante de las demandas de agua en
contraste con la irregularidad de los recursos naturales disponibles en áreas de
clima árido o semiárido, unido a una creciente sensibilidad social e institucional en
materia de protección medioambiental, son argumentos suficientes para explicar el
gran interés actual por la depuración, recuperación y la reutilización de las aguas
residuales urbanas.
2. Introducción
Con el fin de analizar y proponer en atención al reuso del agua, el presente
documento, realizo un análisis de las aguas residuales de diferentes sectores
3. Universidad de Manizales
REÚSO DE AGUAS RESIDUALES
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agrícola, doméstico e industrial. Primero realizo un cuadro comparativo para
determinar el cumplimiento con respecto a las normas de vertimiento distrital y
nacional R 3957 del 2009 y R 631 de 2015, además se observó el cumplimiento
de los parámetros de reuso agrícola e industrial de la R 1207 de 2014.
Posteriormente se realizó un análisis de este cuadro comparativo y se
establecieron los potenciales reusos de estas aguas tratadas y se en atención a
esto se propusieron además los sistemas unitarios de tratamiento requeridos para
cumplir con los parámetros permisibles de la norma. Finalmente se expusieron las
ventajas y desventajas del reuso y los sistemas de tratamiento propuesto.
El agua es un recurso indispensable para las actividades humanas, para el
desarrollo económico y el bienestar social.
En promedio se necesitan 3.000 L de agua por persona para generar los
productos necesarios para la alimentación diaria. Aunque la irrigación para fines
agrícolas representa apenas 10% del agua usada, ésta es la actividad de mayor
consumo de agua dulce del planeta.
En los últimos años, debido a la creciente escasez de agua fresca, la necesidad
de proteger el medio ambiente y aprovechar económicamente las aguas
residuales se ha promovido internacionalmente el reúso controlado de efluentes, lo
que representa:
Reducir considerablemente la carga contaminante que se dispone en los
cuerpos receptores superficiales, subterráneos y zonas costeras mediante
vías simples, efectivas y de menor costo.
Incrementar el potencial aprovechable de los recursos hídricos, así como su
mejor manejo al liberar grandes cantidades de agua fresca de mejor calidad
para otros usos.
Mejorar importantes áreas agrícolas aportándole materias orgánicas y
nutrientes.
4. Universidad de Manizales
REÚSO DE AGUAS RESIDUALES
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3. Objetivos
Determinar el cumplimiento normativo de las aguas residuales domésticas,
industriales y agricola.
Proponer los potenciales reusos de estas aguas residuales.
Determinar el tratamiento especificado los procesos unitarios requeridos
para alcanzar los parámetros permisibles de reuso dela R 1207 de 2014.
Analizar los diferentes factores a tener en cuenta en la reutilización de agua
residual en el sector agrícola.
Establecer un punto de vista acerca de la relación entre la cantidad y
calidad de agua residual reutilizada en el sector agrícola.
Plantear un análisis de las tecnologías de tratamiento de aguas residuales
que se recomiendan actualmente para reúso de agua residuales en el
sector agrícola.
4. Marco teórico y Discusión
4.1 REUSO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS:
ALMACEN HOMECENTER
4.1.1 Generalidades
Las aguas residuales analizadas para el presente ejercicio son los vertimientos del
Almacén HomeCenter de Cedritos de Bogotá, con un caudal de 0.016 L/s,
consumo agua 1208 m3/mes. Para este uso comercial se consideran aguas
domésticas, las actividades generadoras del vertimiento son inodoros, lavamanos,
plazoleta de comidas y aguas lluvias.
5. UNIVERSIDAD DE MANIZALES
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4.1.2 Cumplimiento parámetros permisibles normativos
VARIABLE UNIDAD DE
MEDIDA
VALOR
CARACTER
IZACION
DE HOME
CENTER
VALOR LIMITE
PERMISIBLE
RESOLUCION
3956 DE 2009
CUMPLE O NO
CUMPLE CON
PARAMETROS
DE
VERTIEMITNOS
RESOLUCION
3956 DE 2009
VALOR LIMITE
PERMISIBLE
RESOLUCION
631 DE 2015
CON UNA
CARGA
MENOR O
IGUAL A 625
KG DE
DBO5/DIA
CUMPLE O NO
CUMPLE CON
PARAMETROS
DE
VERTIEMITNOS
RESOLUCION
631 DE 2015
CON UNA
CARGA
MENOR O
IGUAL A 625
KG DE
DBO5/DIA
VALOR LIMITE
PERMISIBLE
DECRETO 1207
DE 2014 USO
AGRICOLA 1
VALOR LIMITE
PERMISIBLE
DECRETO 1207
DE 2014 USO
AGRICOLA 2
CUMPLE O NO
CUMPLE CON
PARAMETROS
PARA REUSO
AGRICOLA 1
CUMPLE O NO
CUMPLE CON
PARAMETROS
PARA REUSO
AGRICOLA 2
Ph Unidades de Ph 7.69-8.85 5.0-9.00 CUMPLE 6.0-9.0 CUMPLE 6.0-9.0 6.0-9.0 CUMPLE CUMPLE
conductividad micrasS/cm N/A N/A 1.500,0 1.500,0
MICROBIOLOGICOS
Coliformes
temotolerantes
NMP/100ml N/A N/A 1,0*E(+4) 1,0*E(+4)
Enterococos fecales NMP/100ml N/A N/A 1.0 1.0
Helmintos parásitos
humanos
Huevos y larvas/L N/A N/A 1.0 1.0
Protozoos parásitos
humanos
Quistes/L N/A N/A 1.0 1.0
Salmonella sp NMP/100ml N/A N/A 1.0 1.0
QUIMICOS
Fenoles totales mg/L 0.43 0.2 NO CUMPLE N/A 1.5 0.002 CUMPLE NO CUMPLE
Hidrocarburos
totales
mg/L <10 20 CUMPLE N/A 1.0 1.0 NO CUMPLE NO CUMPLE
IONES
Cianuros libres mgCN-/L N/A N/A 0.2 0.2
Cloruros mgCI/L N/A N/A 300
Fluoruros mgF-/L N/A N/A 1.0 1.0
Sulfatos mgSO4 22-/L N/A N/A 500
METALES
7. Universidad de Manizales
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tensoactivos mg/L 2.22 10 CUMPLE N/A N/A N/A
Solidos
sedimentables
mL/L 2.0-3.0 2 CUMPLE N/A N/A N/A
temperatura Grados celcius 17.9-18.6 30 CUMPLE N/A N/A N/A
Cradro 1: comparativonormativo.Fuente: Elaboraciónpropia.
1. Uso agrícola
*Cultivos depastos y forrajes para consumo animal.
*Cultivos noalimenticios para humanos o animales.
*Cultivos defibras celulósicas y derivados.
*Cultivos para la obtención debiocombustibles (biodiesel y alcohol carburante) incluidos lubricantes.
*Cultivos forestales demadera, fibras y otros nocomestibles.
*Cultivos alimenticios queno son deconsumodirectopara humanos o animales y quehansidosometidos a procesos físicos o químicos.
2. Uso agrícola
*Áreas verdes enparques y campos deportivos en actividades deornato y mantenimiento.
*Jardines en áreas no domiciliarias.
8. UNIVERSIDAD DE MANIZALES
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4.1.3 Análisis cumplimiento vertimientos y reúso
Según el análisis comparativo realizado entre la caracterización de los
vertimientos del almacén Homecenter se encontraron las siguientes
particularidades:
Los muestreos de los parámetros se realizó para dar cumplimiento a la
RESOLUCIÓN 3957 DE 2009 "Por la cual se establece la norma técnica,
para el control y manejo de los vertimientos realizados a la red de
alcantarillado público en el Distrito Capital". Por lo cual los parámetros y
límites permisibles son los de esta resolución, por lo cual no cumple con los
de la R 631 de 2015 que son más restrictivos, debido a que estos son
registros de vertimientos presentados a la autoridad ambiental distrital para
los periodos de 2014 esta cumple normativamente.
Tal como lo reglamenta el régimen de transición de 4728 del 2010 y 631 de
2015 en los próximos 2 años se debe garantizar los parámetros de
vertimientos de la 631 de 2015.
Debido a que las caracterizaciones se realizan en función del vertimiento y
no del reúso, los parámetros muestreados son los de la norma de
vertimientos y no de reúso (resolución 1207 de 2014), estos parámetros son
limitados. Por lo cual no se encontró información completa de los
parámetros requeridos para el reuso especialmente los relacionados con
patógenos y metales.
La caracterización del vertimiento muestra que CUMPLE en casi todos los
parámetros (exceptuando fenoles) para la norma distrital Resolución 3957
de 2009 y que NO CUMPLE los límites permisibles de la resolución 361 de
2015.
Es difícil con la información que se tiene determinar si el vertimiento cumple
con los parámetros de reuso debido a la falta de datos comparativos, esto
demuestra que los propósitos y requerimientos de calidad del agua son
diferentes. Como los pocos datos que se tiene NO CUMPLE para reuso
agrícola y NO CUMPLE para reuso industrial. Y teóricamente por el tipo de
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vertimientos y actividades que lo generan se espera que los demás
parámetros especialmente patógenos y metales tampoco cumplan.
4.1.4 Potenciales reúsos
Si bien la calidad del vertimiento actual analizado NO CUMPLE con los
parámetros de reuso agrícola e industrial, se requiere realizar un tratamiento para
su reuso, de acuerdo a los parámetros y los tipos de tratamiento estas aguas
tratadas pueden tener usos agrícolas e industriales, aunque para la sabana de
Bogotá sería más atractivo para los usos agrícolas que son los más destacados,
ya que la industria no es tan significativa para Bogotá D.C. Además generar
reúsos en el sector agrícola representaría un gran impacto, pues de acuerdo al
Estudio Nacional del Agua (ENA) del 2010 realizado por IDEAM, los sectores
agrícola, pecuario e industrial consumen en conjunto un 73% del agua superficial y
subterránea, por lo cual las políticas de reuso y aprovechamiento dirigidas a estos
sectores podrán generar grandes impactos en el ahorro y uso eficiente del agua
del país.
Debido a la localización del almacén y al caudal de salida el mayor potencial de
reuso propuesto es el auto-aprovechamiento, es decir, para el uso dentro del
mismo almacén para usos no potables, como baterías sanitarias, mantenimiento
de zonas verdes y depósitos de aguas contra incendios.
4.1.5 Tratamientos propuestos
Este vertimiento ya paso por un proceso consistente en un sedimentador y una
trampa de grasas en cumplimiento de la normatividad actual que exige para los
usos comerciales un tratamiento previo al vertimiento.
Y para cumplir con los parámetros de resolución 1207 de 2014 se hará énfasis en
los tratamientos direccionados al control de patógenos y remoción de metales
pues son limites más restrictivos de esta norma.
4.1.5.1 Tratamientos preliminares:
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Trampa de grasas: Las trampas de grasa son pequeños tanques de flotación
natural, en donde los aceites y las grasas, con una densidad inferior a la del agua,
se mantienen en la superficie del tanque para ser fácilmente retenidos y retirados.
Debido a la plazoleta de comidas esta actividad es requerida por norma.
Imagen 1. Trampa de grasas.
4.1.5.2 Tratamiento primario:
Sedimentación primaria: El objetivo de la
sedimentación es remover los residuos
sólidos sedimentables y material flotante
para disminuir la concentración de sólidos
suspendidos. Los sedimentadores
primarios empleados como pretratamiento
del agua residual, remueven entre el 50%
y el 70% de sólidos suspendidos y entre el
25% y 40% de la DBO5.
4.1.5.3Tratamiento secundario:
Imagen2: sedimentador
11. Universidad de Manizales
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Se recomiendan tratamientos biológico s debido a que la relación DBO5/DQO es
>0.5 (0.533).
Coagulación con aluminio (esta ayuda además a remover bacterias y algas)
Biodigestor de lodos activados: La depuración biológica por fangos activos, lodos
activados o barros activados es un proceso biológico empleado en el tratamiento
de aguas residuales convencional, que consiste en el desarrollo de un cultivo
bacteriano disperso en forma de flóculo en un depósito agitado, aireado y
alimentado con el agua residual, que es capaz de metabolizar como nutrientes los
contaminantes biológicos presentes en esa agua. Este sistema es adecuado por el
bajo requerimiento de espacio, además el subproducto de los lodos después de su
tratamiento puede ser utilizado como fertilizante.
No se recomienda el reactor UASB pues este además requiere un tratamiento
posterior como lodos activos entre otros.
Filtrado carbón activado (esta además ayudara a remover toxinas y patógenos)
4.1.5.4Tratamiento terciario:
Desinfección cloración: para el tratamiento de patógenos y el cumplimiento del
parámetro de presencia de cloro libre.
4.1.5.5Tratamientos especiales:
Aunque el agua es doméstica y no se espera la presencia de metales pesados en
las aguas residuales, se deben observar estos parámetros, aunque se espera que
la filtración con carbón activo remueva eficazmente los metales presentes en el
agua hasta los límites permisibles; en caso que sea necesario se deben
contemplar tratamientos para la remoción de estos como:
Tratamiento con cal y sulfuros: para remoción de mercurio, cadmio y plomo.
12. Universidad de Manizales
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Aireación y oxidación: para eliminación de hierro y manganeso.
Ablandamiento o quelacion del agua: para remoción de calcio.
Imagen 3 y 4: planta tipo de lodos activados.
13. Universidad de Manizales
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4.1.6 Ventajas y desventajas del tratamiento y reúso
Las ventajas del tratamiento propuesto, es que es un sistema que en su conjunto
permite el reuso del agua en cumplimiento de los parámetros de la Resolución
1207 de 2014 y que en su conjunto también puede alcanzar los parámetros para
vertimientos de la resolución 631 de 2015. Son tecnologías muy usadas y
confiables, por lo cual se espera que sea también de fácil mantenimiento.
Las desventajas en general de los sistemas que utilicen reactores son el consumo
de energía, además de los sistemas de bombeo y programas de mantenimiento de
redes que se deben implementar para el reuso de aguas tratadas.
4.2 REUSO DE AGUAS RESIDUALES INSUTRIALES:
TEXTILES SWANTEX S.A.
4.2.1 Generalidades
En el desarrollo del módulo de Manejo Integrado del Agua para el trabajo
colaborativo, se identificó un proceso industrial relacionado con la confección textil,
más específicamente con la fabricación de ropa interior femenina, camisetas,
medias y línea de control, seleccionando una industria real con las de sesenta
años de experiencia, procesos productivos que cuentan con alta tecnología y un
mercado que abastece a Latinoamérica.
La información aquí estudiada fue tomada de una caracterización realizada a la
industria Textiles Swantex S.A. por el laboratorio Antek S.A., acreditado por el
IDEAM, en la ciudad e Bogotá y presentada a la Secretaria Distrital de Ambiente
en la vigencia 2014.
4.2.2 Análisis cumplimiento vertimientos y reúso
14. Universidad de Manizales
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De acuerdo a la revisión normativa realizada, inicialmente con la resolución 0631
de 2015 “Por la cual se establecen los parámetros y los valores límites máximos
permisibles en los vertimientos puntales a cuerpos de agua superficiales y a los
sistemas de alcantarillado público y se dictan otras disposiciones”, en su artículo
13 sobre los parámetros físico químicos a monitorear y sus valores límites
máximos permisibles en los vertimientos puntuales de aguas residuales no
domesticas – ARnD a cuerpos de agua no superficiales de actividades asociadas
con fabricación y manufactura de bienes, se presenta a continuación las
parámetros correspondientes a la producción de productos textiles:
15. Universidad de Manizales
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La ciudad de Bogotá, basada en el principio de rigor subsidiario expidió la
Resolución 3957 de 2009 “Por la cual se establece la norma técnica para el control
y manejo de los vertimientos realizados a la red de alcantarillado público en el
Distrito Capital”, a continuación se presenta los límites máximos permisibles para
las sustancias de interés sanitarios:
16. Universidad de Manizales
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Parámetro Unidades Valor
pH Unidades 5,0-9,0
Temperatura muestra oC 30
Solidos Sedimentables mL/L – h 2
Solidos Suspendidos Totales mg/L 600
Color 1:20 mg/L 50
Fenoles Totales mg/L 0,2
DBO5 mg/L O2 800
DQO mg/L O2 1.500
Tensoactivos mg/L 10
Grasas y aceites mg/L 100
Cadmio mg/L 0,02
Cobre mg/L 0,25
Cromo Total mg/L 1
Plomo mg/L 0,1
El Decreto 4728 de 2010 “Por el cual se modifica parcialmente el Decreto 3930 de
2010”, en su Artículo 7° modifica el artículo 77 del Decreto 3930 de 2010
dejándolo así:
"Artículo 77. Régimen de transición para la aplicación de las normas de
vertimiento. Las normas de vertimiento que expida el Ministerio de Ambiente,
Vivienda y Desarrollo Territorial se aplicarán a los generadores de vertimientos
existentes en todo el territorio nacional, de conformidad con las siguientes reglas:
1. Los generadores de vertimiento que a la entrada en vigencia de las normas de
vertimiento a que hace referencia el artículo 28 del presente decreto, tengan
permiso de vertimiento vigente expedido con base en el Decreto 1594 de 1984 y
estuvieren cumpliendo con los términos, condiciones y obligaciones establecidos
en el mismo, deberán dar cumplimiento a las nuevas normas de vertimiento,
17. Universidad de Manizales
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dentro de los dos (2) años, contados a partir de la fecha de publicación de la
respectiva resolución.
En caso de optar por un Plan de Reconversión a Tecnología Limpia en Gestión de
Vertimientos, el plazo de que trata el presente numeral se ampliará en tres (3)
años.
2. Los generadores de vertimiento que a la entrada en vigencia de las normas de
vertimiento a que hace referencia el artículo 28 del presente decreto, tengan
permiso de vertimiento vigente expedido con base en el Decreto 1594 de 1984 y
no estuvieren cumpliendo con los términos, condiciones y obligaciones
establecidos en el mismo, deberán dar cumplimiento a las nuevas normas de
vertimiento, dentro de los dieciocho (18) meses, contados a partir de la fecha de
publicación de la respectiva resolución.
En caso de optar por un Plan de Reconversión a Tecnología Limpia en Gestión de
Vertimientos, el plazo de que trata el presente numeral se ampliará en dos (2)
años".
En consecuencia, se tendrán en cuenta únicamente los límites máximos
permisibles de la resolución 631 de 2015, en concordancia con el régimen de
transición establecido en el artículo 19 de la resolución citada.
Los resultados obtenidos en la caracterización realizada por la industria textil in
situ se describen a continuación:
Parámetros In situ Salida
Temperatura (oC) 23,9
pH (Unidades) 6,15
Caudal (L/s) 0,721
Solidos Sedimentables (mL/L-h) 0,2
Los parámetros obtenidos a través de análisis de laboratorio son:
18. Universidad de Manizales
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Parámetros Unidades Resultado
Solidos Suspendidos Totales mg/L 60
Color 1:20 mg/L 11
DBO5 mg/L O2 686
DQO mg/L O2 1.180
Tensoactivos mg/L 1,58
Fenoles totales mg/L <0,100
Cadmio mg/L <0,015
Cobre mg/L <0,055
Plomo mg/L <0,052
Cromo total mg/L <0,147
Con estos resultados se pueden hacer los siguientes análisis:
Temperatura: Según el artículo 5 de la Resolución 631 de 2015 la temperatura
máxima de las actividades industriales, comerciales o de servicios que realicen
vertimientos puntuales a un cuerpo de agua superficial o a los sistemas de
alcantarillado público tiene como valor máximo 40 oC. Como la temperatura
medida in situ es cercana a los 24 oC este parámetro cumple.
pH: Parámetro medido también in situ, con un rango de tolerancia entre 6 y 9
unidades, con 6,15 este parámetro cumple.
Solidos Sedimentables: con un valor máximo de 2 mL/L definido normativamente y
los resultados obtenidos in situ cuantifican este criterio en 0,2 este valor cumple.
Solidos Suspendidos Totales: en el análisis de laboratorio se obtuvo un resultado
de 60 mg/L pero normativamente se tiene un valor máximo de 50 mg/L en
consecuencia este parámetro No Cumple.
Color 1:20: El valor cuantificado es de 11 mg/L pero la Resolución 631 de 2015
evalúa el parámetro de color real en medidas de absorbancia a las longitudes de
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onda de 436 nm, 525 nm y 620 nm donde debe presentarse un análisis y reporte,
en consecuencia no se tiene un criterio claro de cumplimiento o no del parámetro.
DBO5: con un valor máximo tolerable de 200 mg/L O2 la caracterización realizada
presenta un resultado de 686 mg/L, en conclusión este parámetro No cumple.
DQO: la demanda química de oxigeno fue establecida en el proceso productivo en
1.180 mg/L pero la norma lo restringe a 400 mg/L, entonces este criterio No se
cumple.
Tenso activos: no se presentan criterios para ese parámetro exacto pero se cita
normativamente a las sustancias activas al azul de metileno SAAM, ambas
cuantificadas en mg/L pero no describen el método analítico utilizado, el rango de
tolerancia es de 10 mg/L y los establecidos en el laboratorio son de 1,58 mg/L.
Fenoles: los datos obtenidos en el laboratorio establecen un valor menor a 0,1
mg/L, mientras que el máximo permisibles es de 0,2 mg/L, entonces se cumple
con el parámetro.
Cadmio: La norma define su límite en 0,02 mg/L y las muestras analizadas arrojan
un valor de 0,015 mg/L, como resultado cumple dicho parámetro.
Cobre: es permitido una concentración de 0,50 mg/L y el proceso producto tiene
un efluente con 0,055 mg/L, Cumple con el parámetro.
Plomo: no se encuentra en la tabla que relaciona los parámetros en la fabricación
de textiles de la resolución 631 de 2015, pero en actividades como la elaboración
de alimentos preparados para animales y producción de azúcar es de 0,20 mg/L y
el resultado obtenido en el laboratorio es menor a 0,052 mg/L.
Cromo total el valor definido como límite es de 0,50 mg/L y los análisis
presentaron una cantidad menor a 0,147 mg/L entonces se cumple con el
parámetro.
No se presenta información relacionada con hidrocarburos, compuestos de
fosforo, de nitrógeno, acidez, alcalinidad y dureza que no tienen de manera
general un límite máximo sino que se solicita la realización de análisis y reporte.
20. Universidad de Manizales
REÚSO DE AGUAS RESIDUALES
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Una vez analizada presentada, la caracterización del efluente y comparada con el
marco regulatorio se establece que los parámetros que no cumplen son DBO5,
DQO y Solidos Suspendidos Totales,
4.2.4 Potenciales reúsos
En relación a la Resolución 1207 de 2014 “Por la cual se adoptan disposiciones
relacionadas con el uso de aguas residuales tratadas”, una vez analizados los
parámetros para usos agrícolas, Áreas verdes, campos deportivos, jardines no
domiciliarios, y Usos Industriales a continuación se presentan los criterios de
calidad para el agua residual tratada que se considera más adecuados según la
caracterización realizada, donde se considera factible su reuso como agua
industrial:
22. Universidad de Manizales
REÚSO DE AGUAS RESIDUALES
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4.2.5 Tratamientos propuestos
Llama la atención que aunque se evalúo un vertimiento industrial la
caracterización presentó condiciones de aguas residuales domesticas por sus
grandes cargas de DBO5, DQO y SST.
Una vez analizados los resultados y evaluadas las lecturas obligatorias
presentadas especialmente la relacionada a la tercera unidad, se considera que la
relación entre DBO5 / DQO es de 0,58, se considera viable la realización de
tratamientos biológicos debido a que la carga contaminante tiene una proporción
del 58% de materia orgánica.
Homogenización, como tratamiento preliminar se sugiere implementar un tanque
de homogenización con el fin de regular caudales, equilibrar las concentraciones
de contaminantes y evitar una posible sobredimensión de las estructuras a
23. Universidad de Manizales
REÚSO DE AGUAS RESIDUALES
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construir. Como tratamiento primario se considera factible la utilización de
sedimentadores que tienen una efectividad hasta del 55% y complementariamente
facilitan las siguientes fases del proceso.
Digestores UASB, es un sistema anaeróbico de alta carga que opera como un
sistema de crecimiento en suspensión, en estos sistemas pueden aplicarse
mayores cargas orgánicas que en los procesos aerobios. Además, se requiere un
menor volumen de reacción y de espacio, y produce biogás. Una ventaja del
sistema es que la elevada concentración de biomasa hace más tolerante a la
presencia de tóxicos.
Es importante que siendo un sistema anaeróbico se controle la relación C/N entre
25 y 30 con el fin de garantizar un rápido crecimiento bacteriano y un balance
adecuado de nutrientes y maximizar la producción de gas.
Filtro de Antracita, este tipo de arena facilita el filtrado del efluente con el fin de
reducir los sólidos en suspensión, microorganismos, óxidos y demás elementos
con bajos costos e infraestructura reducida, así como el espacio.
Filtro de carbón activado, este material con su gran superficie de contacto, su
composición cristalina y muy porosa permite obtener condiciones finales del
efluente para su reutilización en los sistemas sanitarios, redes contra incendios y
limpieza de áreas exteriores.
Finalmente, de requerirse según una nueva caracterización del vertimiento
mayores procesos para el manejo de metales pesados o remoción de patógenos
se establecerán tratamientos adicionales.
4.2.5 Ventajas y desventajas del tratamiento y reúso
Los tratamientos seleccionados requieren de mayores costos e inversiones en
maquinaria, equipos y mantenimiento, así como de mano de obra calificada que
elevan los costos de descontaminación, como mayor desventaja del proceso.
No obstante, son tecnologías probadas y mejoradas con el pasar de los años que
permiten, si se cuenta con los medios adecuados, garantizar buenos resultados en
24. Universidad de Manizales
REÚSO DE AGUAS RESIDUALES
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las caracterizaciones de los efluentes permitiendo cumplir con la normativa
nacional, dando la posibilidad de su reutilización y permitiendo incorporar al
sistema productivo los residuos generados.
4.3 REUSO DE AGUAS RESIDUALES INDUTRIALES:
TEXTILES SWANTEX S.A.
4.3.1 Generalidades del reusó
El reusó de aguas residuales está definido como su aprovechamiento en
actividades diferentes a las cuales fueron originadas (Ministerio del Medio
Ambiente, 2001). Los tipos y aplicaciones se clasifican de acuerdo con el sector o
infraestructura que recibe el beneficio, siendo los principales: el urbano, que
incluye irrigación de parques públicos, campos de atletismo, áreas residenciales y
campos de golf; el industrial, en el que ha sido muy empleado durante los últimos
años, especialmente en los sistemas de refrigeración de las industrias, y el
agrícola, en la irrigación de cultivos.
Este último es el principal uso (Gutiérrez, 2003). La actividad agrícola demanda
agua residual por la necesidad de un abastecimiento regular que compense la
escasez del recurso, por causa de la estacionalidad o la distribución irregular de la
oferta de otras fuentes de agua a lo largo del año (Lara y Hernández, 2003);
adicionalmente, el uso de aguas residuales presenta beneficios asociados al
mejoramiento de la fertilidad de los suelos agrícolas por el aporte de materia
orgánica, macronutrientes (N y P) y oligoelementos, como Na y K, permitiendo
reducir, y en algunos casos eliminar, la necesidad del uso de fertilizantes químicos
y trayendo beneficios económicos al sector (Hoek et al., 2002, citados por
Medeiros et al., 2005). La preservación del medio ambiente se favorece también,
al evitar el vertimiento directo de las aguas residuales o al reducir los costos de su
tratamiento, conservando la calidad del agua y la recarga de los acuíferos de
aguas subterráneas (Moscoso, 1993; Cepis, 2004).
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4.3.2 El marco normativo y los criterios de calidad
La agricultura requiere mayor cantidad de agua que otros usos, como el doméstico
o el industrial; sin embargo, para el uso de aguas residuales debe considerarse
aspectos de calidad con el fin de evitar riesgos a la salud pública, principalmente
en lo que se refiere a sus características microbiológicas. Ésta es considerada la
principal razón para el establecimiento de guías y regulaciones para el reusó
seguro de estas aguas en diferentes aplicaciones (Metcalf y Eddy, 2003).
Las principales guías que regulan el reuso son las directrices de la Organización
Mundial de la Salud (OMS), sobre calidad microbiológica de aguas residuales para
irrigación (tabla 1), clasificadas en tres categorías, según sus niveles de parásitos
y coliformes fecales, indicadores de la presencia de patógenos (virus, bacterias,
protozoos y helmintos) en las aguas residuales domésticas (OMS, 1989), y las
físico-químicas para calidad de las aguas de riego de la FAO (1999).
TABLA 1. Directrices de la OMS (1989) sobre calidad parasitológica y
microbiológica de aguas residuales para uso en agricultura.
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En 2006, la OMS publicó nuevas guías de uso de aguas residuales, excretas y
aguas grises (WHO, 2006), que son una herramienta de manejo preventivo de
aguas residuales en agricultura para maximizar la seguridad para la salud pública.
La guía incluye el análisis microbiano, esencial para el análisis del riesgo, que
comprende la recolección de información relativa a patógenos presentes en aguas
residuales, campos y cosechas regados. Estos factores varían según la región,
clima, estación, etc. y deben ser medidos siempre que sea posible, sobre un sitio
específico. La guía no da valores sugeridos para patógenos virales, bacteriales o
protozoarios, únicamente valores para huevos de helmintos (≤1/L) tanto para riego
con restricción como sin restricción; para el riego por goteo en cultivos de alto
crecimiento, no da recomendación alguna.
A través de un análisis cuantitativo del riesgo microbiano se puede lograr la
remoción de patógenos requerida para no superar el riesgo aceptable por
infección. Adicionalmente, se incluyen las medidas de control para la protección de
la salud (tabla 2).
La FAO publicó en 1999 la guía sugerida para aguas tratadas en el reusó agrícola
y sus requerimientos de tratamiento (tabla 3).
La Agencia estadounidense de Protección Ambiental (EPA) clasificó el reusó en
ocho categorías, de acuerdo con la calidad del agua: urbano, áreas de acceso
restringido, agrícola para cultivos consumidos crudos y para cultivos no
consumidos crudos, recreacional, industrial, recarga de acuíferos y reusó indirecto
potable (EPA, 2004; Metcalf y Eddy, 2003).
TABLA 2. Medidas de control de protección a la salud.
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TABLA 3. Guías sugeridas para aguas tratadas en el reusó agrícola y sus
requerimientos de tratamiento.
Adicionalmente, figuran las directrices físico-químicas de la FAO para interpretar la
calidad de las aguas de riego. En ellas se clasifica el grado de restricción de uso
en tres niveles, de acuerdo con el problema potencial definido por características
físico-químicas del agua, como la conductividad y el RAS (relación
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adsorción/sodio) (tabla 4). En general, los países que tienen una normatividad
sobre el reusó de las aguas residuales han tomado como referencia lo establecido
por la EPA, en términos de la clasificación por tipos del reusó, y las directrices de
la OMS y de la FAO en lo relacionado con límites máximos permisibles de algunas
sustancias.
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En Colombia, el Decreto 1594 de 1984 del Ministerio de Salud reglamenta los
usos del agua y los residuos líquidos, considerando entre el total de siete al
agrícola, entendido como irrigación de cultivos y otras actividades conexas o
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complementarias; para ello establece los criterios admisibles para la destinación
del recurso (capítulo IV, artículo 40) y los siguientes criterios: “el boro deberá estar
entre 0,3 y 4,0 mg B/L, dependiendo del tipo de suelo y de cultivo; el NMP de
coliformes totales y fecales no deberá exceder de 5.000/100 mL y 1.000/100 mL,
respectivamente, cuando se use el recurso para riego de frutas que se consuman
sin quitar la cáscara y para hortalizas de tallo corto” (Ministerio de Salud, 1984).
Los criterios de calidad para la irrigación con aguas residuales en la agricultura
dependen también del tipo de cultivo: cuando el reusó agrícola se realiza en
cultivos que se consumen crudos y no se procesan comercialmente, como es el
caso de las hortalizas frescas, el riego es restringido; cuando se aplica en cultivos
que se consumen y se procesan comercialmente, como es el caso del tomate
enlatado, y en cultivos que no se consumen por el hombre, como pastos, el riego
es no restringido (OMS, 1989).
La tabla 5 muestra los principales cultivos en los que se aplica el reuso de aguas
residuales domésticas en América Latina (Cepis, 2003). En esta tabla se observa
que el mayor porcentaje (83,1%) de las aguas residuales es usado principalmente
en tres tipos de cultivos: hortalizas (30,2%), industriales (29,5%) y forrajes
(23,4%). Esta situación es preocupante, pues mientras los cultivos industriales se
someten previamente a un proceso de transformación, el forraje lo consumen
directamente los animales y las hortalizas, los seres humanos, lo que eleva el
riesgo de contaminación microbiológica o parasitológica y, por lo tanto, la
generación de problemas de salud pública significativos.
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La misma situación ocurre para los cultivos de frutales, cuya área regada también
representa un elevado porcentaje. Aguas residuales y reusó Las aguas residuales
contienen material suspendido y componentes disueltos, tanto orgánicos como
inorgánicos. Los constituyentes convencionales presentes en aguas residuales
domésticas son: sólidos suspendidos y coloidales, materia orgánica e inorgánica
medida como demanda química y bioquímica de oxígeno (DQO y DBO,
respectivamente), carbono orgánico total (COT), nitrógeno (amoniacal, orgánico,
nitritos y nitratos), fósforo, bacterias, protozoarios y virus (Metcalf y Eddy, 2003).
La cuantificación de estos componentes es condición necesaria para definir una
estrategia de tratamiento que garantice técnica y económicamente una calidad del
agua residual tratada adecuada para su uso posterior y para minimizar el riesgo
potencial para la salud pública y el ambiente.
Debido a problemas como la predominancia de sistemas de alcantarillado
combinados (aguas residuales domésticas con aguas lluvias) y a la potencial
mezcla con aguas residuales industriales, pueden encontrarse constituyentes no
convencionales (orgánicos refractarios, orgánicos volátiles, tensoactivos, metales,
sólidos disueltos) o emergentes (medicinas, detergentes sintéticos, antibióticos
veterinarios y humanos, hormonas y esteroides, etc.) (Metcalf y Eddy, 2003). Los
riesgos asociados con estas últimas sustancias pueden constituirse en la mayor
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amenaza para la salud pública en el largo plazo y ser de más difícil manejo que el
riesgo causado por los agentes patógenos (Mara y Carnicross, 1990).
En general, el agua residual doméstica presenta valores de pH alrededor de la
neutralidad, con una concentración de materia orgánica variable (250-800 mg/L de
DQO), según la forma de recolección y disposición de las aguas residuales: in situ,
en seco, a través de redes de alcantarillado sanitario o combinado, y de aspectos
de tipo climático, cultural, socioeconómico, etc. (Mendonça, 2000).
Las concentraciones de nutrientes varían entre 10 y 100 mg/L de N, 5 y 25 mg/L
de P y 10 y 40 mg/L de K (Mara y Carnicross, 1990). El N es el nutriente de mayor
dinámica en el suelo, cambiando rápidamente de una forma a otra (mineral,
orgánico, diferentes formas iónicas, formas gaseosas y otras), lo que depende de
diversos factores, como temperatura, humedad, aireación, ciclos de humectación y
secado del suelo, tipo de material orgánico (relación C/N), pH, etc. La mayor parte
del N del suelo se encuentra en la forma orgánica y apenas una pequeña
cantidad, en formas disponibles de N amoniacal y nitrato (Parreiras, 2005).
La presencia de ciertas formas de nutrientes en las aguas residuales beneficiaría
más a algunos cultivos que a otros. Para la aplicación del reusó sobre un cultivo
específico, es necesario tener en cuenta aspectos como: la capacidad de
asimilación de nutrientes, el consumo de agua, la presencia de iones tóxicos, la
concentración relativa de Na y el contenido de sales solubles, ya que en ciertas
condiciones climáticas puede salinizarse el suelo y modificarse la composición
iónica, alterándole características como el desarrollo vegetativo y la productividad
(Pizarro, 1990, citado por Medeiros et al., 2005).
Algunos cultivos, como forrajes perennes y turbas y ciertas especies arbóreas y
cultivos, como el maíz, el sorgo y la cebada, requieren una elevada capacidad de
asimilación de nutrientes, alto consumo de agua, elevada tolerancia a la humedad
del suelo, baja sensibilidad a los constituyentes del agua residual y mínima
necesidad de control.
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Otros cultivos, como leguminosas, la mayoría de cultivos de campo (algodón y
cereales) y algunos frutales, como cítricos, manzanos y uvas, no requieren agua
en exceso, favoreciendo el reusó de las aguas residuales (Valencia 1998). La
tabla 6 muestra el consumo de nutrientes por parte de algunos cultivos.
En los países en que la agricultura es una de las principales fuentes de ingreso y
de abastecimiento como es el caso de Colombia un país agrícola-ganadero por
excelencia, con tierra generosa y diversidad de climas, especial para el agro,
suficientemente productora para abastecer el consumo interno y también a
muchos otros países.
Sin embargo en las zonas productivas Colombianas la demanda de esta para el
regadío será fundamental para afrontar las situaciones previstas de escasez de
agua. La mejora de la utilización o de la productividad del agua se entiende
frecuentemente en términos de obtener la mayor cantidad de cultivos posible por
volumen de agua.
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Para lograr la sostenibilidad del uso del recurso hídrico, se plantea la necesidad
del reusó de aguas residuales para el riego de cultivos, en este tipo de
experiencias se han trabajado un sin número de metodologías que requieren
procesos de tratamiento previo antes de su utilización, que es cada vez más
común.
El reúso de aguas residuales está definido como su aprovechamiento en
actividades diferentes a las cuales fueron originadas. Los tipos y aplicaciones se
deben clasifican de acuerdo con el sector o infraestructura que recibe el beneficio,
como por ejemplo el urbano, que incluye irrigación de parques públicos, campos
de atletismo, áreas residenciales y campos de golf; el industrial, en el que ha sido
muy empleado durante los últimos años, especialmente en los sistemas de
refrigeración de las industrias, y el agrícola, en la irrigación de cultivos.
Se ha determinado que el rendimiento de los cultivos es superior, ya que las
aguas residuales contienen nutrientes para el desarrollo de las plantas, sin
embargo, existe el riesgo de que el riego con aguas residuales facilite la
transmisión de enfermedades relacionadas con nematodos intestinales y bacterias
fecales a consumidores y agricultores.
Una de las mayores ventajas que tiene el reúso de aguas residuales son los bajos
costos para la obtención de esta, los beneficios para los suelos agrícolas y la
disminución del impacto sobre el ambiente. Sin embargo, el predominio del uso de
aguas residuales crudas o diluidas con aguas superficiales y el bajo porcentaje de
aguas residuales tratadas en Colombia y en los países de América Latina, en
general, generan riesgos en la salud pública, en especial cuando se utilizan para
riego de cultivos para consumo directo.
Las aguas residuales son una importante fuente adicional para satisfacer la
demanda del recurso, a causa de la disponibilidad limitada de agua potable para
cubrir los requerimientos de las poblaciones y más aún la cadena de la
agroindustria, este procedimiento genera beneficios representados en bajos
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costos, los favores para los suelos agrícolas y la disminución del impacto
ambiental.
Sin embargo, el predominio del uso de aguas residuales crudas o diluidas con
aguas superficiales y el bajo porcentaje de aguas residuales tratadas en Colombia
genera riesgos en la salud pública, en especial cuando se utilizan para riego de
cultivos de consumo directo, por ello para lograr establecer el reúso de aguas
residuales se aconseja realizar siempre un tratamiento preliminar y primario; el
tratamiento secundario, además de remover de manera eficiente materia orgánica
y sólidos suspendidos, influye directamente sobre la estructura de algunos
compuestos, como los de nitrógeno, siendo importante tener en cuenta los
requerimientos del cultivo a irrigar y el tipo de suelo.
4.3.3 Tratamiento de aguas residuales y potencialidad de reusó agrícola
La descarga de aguas residuales se ha hecho sin considerar las condiciones del
medio donde se ha realizado, siendo el vertimiento directo a los cuerpos de agua
superficiales (ríos, lagos y mares) y al suelo los métodos de evacuación de aguas
residuales más comunes en la mayoría de ciudades de los países pobres; sin
embargo, estas prácticas no respetan las regulaciones municipales o los
estándares de calidad para el agua de riego, representando problemas
ambientales y riesgos para la salud (Von Sperling, 1996).
Las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) se diseñan para producir
efluentes que garanticen el cumplimiento de estándares de calidad, de acuerdo
con las reglamentaciones existentes y con el aprovechamiento potencial del
efluente, minimizando los problemas de salud pública. El tratamiento se puede
clasificar por mecanismos o niveles preliminar, primario, secundario y terciario o
avanzado y, dependiendo del proceso para ser usado, varios mecanismos pueden
actuar separada o simultáneamente (Von Sperling, 1996).
La tabla 7 muestra una relación entre el tipo de contaminante y la eficiencia de
remoción que se puede alcanzar en cada uno.
TABLA 7. Características de los principales niveles de tratamiento.
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En Colombia se utilizan aguas residuales crudas o parcialmente tratadas de origen
doméstico, pecuario (cría de vacunos y cerdos, especialmente) e inclusive
industrial y agroindustrial para el riego de cultivos. En la Sabana de Bogotá, en el
distrito de riego y drenaje de la Ramada, se riegan 3.500 ha de cultivos de
hortalizas, flores y pastos con un caudal de 1,5 m3 de agua bombeada del río
Bogotá, que pasan a través de humedales naturales como forma de tratamiento
(Gradex, 1996).
En Ibagué se evaluó la viabilidad de una propuesta para el uso productivo de las
aguas residuales. Los cultivos dentro del plan agrícola de reusó serían: arroz,
sorgo, pastos, soya, y algodón. La tecnología de tratamiento de aguas residuales
seleccionada fue lagunas facultativas con tratamiento preliminar y primario. El total
de aguas residuales para tratar fue de 1.438,66 L�s-1. Los principales impactos
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negativos serían los riesgos para la salud, por el uso indirecto e inseguro de aguas
residuales diluidas (Cepis, 2004).
Valencia (1998) y Madera et al. (2003) compararon las características de los
efluentes de tres sistemas de tratamiento de la estación de transferencia de
investigación de Ginebra (Valle): UASB-laguna facultativa, UASB-laguna
duckweed y laguna de estabilización, encontrando que no hay diferencias
significativas en la calidad microbiológica y parasitológica de los tres efluentes,
aptos sólo para uso restringido, según la OMS, y que no representan riesgo
potencial de toxicidad para los cultivos por sus bajos contenidos de Cl, Na y B.
5. Conclusiones
Aunque este es un establecimiento de comercio, sus vertimientos son
similares a los domésticos generales por las actividades que desarrollan,
por lo cual este ejercicio comparativo y la propuesta de reuso puede ser
replicada, para volúmenes más grandes de usos comerciales y domésticos
masivos, por ejemplo aguas residuales domesticas municipales, donde no
existan usos industriales de alto impacto.
No se tienen suficientes datos para proponer un sistema más preciso. Pues
las caracterizaciones de aguas residuales que se realizan están en función
del cumplimiento de la normatividad de vertimiento y no de reuso.
Si bien el ejercicio se hizo a pequeña escala para un caudal de 0.16 l/s del
Almacén Homecenter Bogotá produce un caudal de 11 Millones de m3 al
mes (según del observatorio ambiental de Bogotá.
http://oab.ambientebogota.gov.co/es/indicadores?id=137), este gran
volumen es un gran potencial para uso del sector agrícola e industrial de
Bogotá y la sabana, pues de acuerdo al Estudio Nacional del Agua (ENA)
del 2010 realizado por IDEAM, los sectores agrícola, pecuario e industrial
consumen en conjunto un 73% del agua superficial y subterránea, por lo
cual las políticas de reuso y aprovechamiento dirigidas a estos sectores
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podrán generar grandes impactos en el ahorro y uso eficiente del agua del
país.
La normatividad podría llegar más allá y debería dejar de ser voluntario y
exigir a estos sectores metas de ahorro y reuso. Donde además se revisen
las tasas retributivas por consumo de agua, pues estas son tan bajas que
siempre sale más económico consumir agua que tratarla y reutilizarla. Estas
estrategias sumadas, más la construcción de incentivos como la deducción
del IVA y renta líquida por inversión ambiental, preferencia en asignación de
subsidios y créditos a los sectores agrícolas e industriales que tengan
estos programas, deberían convertirse en una estrategia integral de ahorro
y reuso de agua.
Por ese considero debería aclararse o reglamentarse a nivel nacional lo
relacionado con las aguas grises y de igual manera incentivar su reuso
especialmente para los sectores comerciales, de servicios y residenciales;
esta estrategia sumada al aprovechamiento de aguas lluvias, se podrá
disminuir la presión sobre este recurso natural en el país que ya está
presentando los primeros síntomas de escases y por otro lado también
permite contralar los riesgos de inundaciones en zonas urbanas.
La caracterización de la industria textil Swantex permitió identificar que los
parámetros de DBO5, DQO y SST se encontraban muy por encima de los
límites permisibles establecidos normativamente y en consecuencia se
formuló un tratamiento de aguas residuales que permitiera a través de la
implementación de un tratamiento primario, un tratamiento anaerobio y la
utilización de filtros llegar a cumplir con los valores establecidos.
De manera complementaria, se observó que algunos parámetros
establecidos en la norma aunque sin valores techo, sino condicionados a la
realización de análisis y reporte no se encontraban en las caracterizaciones
iniciales, condición que requerirá de la industria un mayor manejo de sus
efluentes y la modificación de su planta de manejo de vertimientos.
En las posibles actividades que podría ser destinadas las aguas de reuso
se escogió la industrial porque permite a la misma empresa incorporar a
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sus procesos nuevamente el agua tratada en el manejo de sanitarios, las
redes contra incendios y las actividades de riego exterior.
Se hace necesario que en la nueva agricultura se implementen de manera
adecuada la reutilización de aguas residuales, a pesar de que ya se ha
implementado hace falta potencializar el uso de estas aguas después de un
adecuado tratamiento.
La implementación de sistemas de tratamiento de aguas residuales debe
fortalecerse desde los sistemas de recolección, garantizando que la mayor
cantidad de aguas residuales producidas se pueda tratar adecuadamente;
por ejemplo en el caso de las ARD es necesario la separación de los
sistemas de alcantarillado separando las aguas lluvias de las aguas
domésticas.
Es necesario garantizar un manejo adecuado de las aguas residuales en
actividades agrícolas minimizando el riesgo que puede acarrear su uso,
sería recomendable hacer un manejo integrado de los recursos hídricos,
que considere la participación y el compromiso de todos los organismos
relacionados con los temas ambientales, agrícolas y la inclusión directa de
las comunidades quienes estarán ligadas de manera directa al
aprovechamiento de las aguas residuales en cualquier campo de acción de
acción.
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