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Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Claudia Catalina Estrada Montoya
Karina marcela Ordoñez Arcia
Yenny Lorena Rivera Cabrera
Universidad de Manizales 26 de Noviembre de 2017
RESUMEN
Conocer las diferentes alternativas para el tratamiento de aguas residuales y sus
aplicaciones, es uno de los pasos fundamentales para lograr la mitigación de contaminación
por vertimiento de sustancias altamente tóxicas en fuentes hídricas y ecosistemas, de esta
forma evitaríamos daños graves e incluso irreparables como intoxicaciones, enfermedades,
pérdida de biodiversidad, daños en nuestros ecosistemas. Tanto el tratamiento de aguas
residuales como el reúso de estas es uno de los temas más importantes para evitar la escasez
del agua y contaminación y así lograr que la industria y más concretamente la minería que
es uno de los procesos más polémicos en cuanto al tema de contaminación ambiental pueda
coexistir y se realice de una forma amigable con el medio ambiente.
INTRODUCCIÓN
Al ser el agua vital para la conservación de la vida den el planeta, y ser considerado el
solvente universal, las actividades antrópicas sean encargado de sobrepasar su capacidad de
biodegradación, ya que una vez utilizada, sufren cambios o adquisición de propiedades las
cuales pueden resultar “perjudiciales para la salud de los organismos superiores, de modo
que ha de ser descontaminada, en tal extensión que al ser devuelta a los cauces receptores,
su impacto sea de mínima perturbación en el cauce natural receptor (Rodriguez, 2006, pág.
15), dentro de estos cambios se encuentra la concentración de oxígeno disuelto, el cual en
“aguas contaminadas, la concentración de oxígeno disuelto alcanza un valor bajo, en
equilibrio con su utilización por la flora microbiana, y el aporte por el contacto con el
aire” (Rodriguez, 2006, pág. 70 y 71), a este tipo de aguas usadas o utilizadas se les conoce
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como aguas residuales, producto de los procesos que realizamos a diario ya sea por razones
básicas de subsistencia, como por usos en procesos industriales, en estos procesos
modificamos las características del agua contaminandola con diferentes tipos de sustancias
o microorganismos.
En los últimos años el uso del agua ha venido incrementando, ya sea por el crecimiento
demográfico o por el desarrollo económico de nuestros países, y por tanto la disponibilidad
del recurso esta disminuyendo a tal punto que seremos obligados a tratar nuestras propias
aguas residuales para reutilizarlas como alternativa a la escasez del recurso o implementar
tratamientos como la eliminación de sal de las aguas de mar, que son costosos, todo esto
por las razones descritas anteriormente.
El vertimiento de aguas residuales sin previo tratamiento puede traer graves consecuencias
tanto para la salud como para nuestros ecosistemas, por lo tanto es indispensable realizar el
tratamiento adecuado a los diferentes tipos de aguas residuales antes de ser vertidos para
evitar daños que pueden llegar a ser irreparables.
Conocer las características y componentes de un tipo de agua contaminada, es fundamental
para decidir el tipo de tratamiento que se debe realizar para lograr llegar a las límites
permisibles de diferentes elementos y compuestos establecidos por las autoridades
ambientales antes de ser vertidos, todo con el fin de evitar efectos como: intoxicaciones,
pérdida de biodiversidad, daños irreparables a ecosistemas, efectos adversos en la salud
como los teratogenicos y las malformaciones.
OBJETIVOS
OBJETIVO GERERAL
Conocer las diferentes alternativas de tratamiento de aguas residuales, tomando como base
las características iniciales del agua residual a tratar, para seleccionar los métodos más
adecuados que cumplan con los requerimientos establecidos por las autoridades
ambientales para ser descargados.
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OBJETIVOS ESPECIFICOS
• Comprender los conceptos básicos empleados en el tratamiento de aguas residuales.
• Identificar las diferentes etapas de tratamiento de aguas residuales.
• Identificar los diferentes tipos de aguas residuales, sus características y alternativas de
tratamiento para cumplir con los requerimientos necesarios para ser descargados.
• Comprender las diferentes problemáticas ambientales que existe con la contaminación de
aguas en los procesos domésticos e industriales e identificar las diferentes alternativas de
tratamiento utilizadas en este tipo de efluentes.
MARCO TEÓRICO
Agua Residual: Se puede definir el agua residual como la combinación de los residuos
líquidos procedentes tanto de residencias como de instituciones públicas y establecimientos
industriales y comerciales a los que pueden agregarse, eventualmente, aguas subterráneas,
superficiales y pluviales.
En la medida en que se vaya presentando acumulación y estancamiento del agua residual
pueden generarse gases de mal olor debido a la descomposición orgánica que ésta posee;
además es importante anotar que en el agua residual hay existencia de numerosos
microorganismos patógenos y causantes de enfermedades que habitan en el aparato
intestinal humano o que pueden estar en ciertos residuos industriales. Pero no todo es
negativo, las aguas residuales contienen nutrientes que en gran parte ayudan al crecimiento
de plantas acuáticas.
Para nombrar los diferentes tipos de aguas residuales podemos usar la siguientes
definiciones (Manual de Aguas Residuales Urbanas, decreto-ley 11/95 de 28 de diciembre):
• Aguas residuales domésticas: aguas residuales procedentes de zonas de vivienda o
servicios, generadas principalmente por el metabolismo humano y las actividades
domésticas.
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• Aguas residuales urbanas: son las aguas residuales domesticas o la mezcla de estas con
aguas residuales industriales o con aguas de escorrentía pluvial.
• Aguas residuales industriales: son todas las aguas residuales vertidas vertidas desde
locales utilizados para cualquier actividad comercial o industrial, que no sean aguas
residuales domesticas ni aguas de escorrentía pluvial.
El tratamiento de aguas residuales consiste en eliminar sustancias contaminantes presentes
en las aguas residuales como bacterias, hongos, compuestos tóxicos, sales, metales pesados
etc. con el fin de darle al agua las condiciones necesarias para ser descargada sin que esta
sea un peligro o pueda causar alguna daño a los ecosistemas o a la salud humana en
inclusive en algunos casaos pueda ser reutilizada. Estas sustancias contaminantes se pueden
eliminar por procesos físicos, químicos o biológicos e inclusive en muchos casos con la
combinación de estos y se realizan en diferentes niveles de tratamiento, según las calidades
o grado de tratamiento que se requiera.
Dentro de las estrategias para mitigar la problemática ambiental por los efectos de las aguas
contaminadas en los afluentes, y para ello se implementaron en primera instancia las
lagunas de oxidación, “el primer tanque de estabilización artificial que se construyó fue en
San Antonio, Texas, en 1901” (Adminmgv, 2016)
“Los términos “laguna” y "estanque” son generalmente empleados indistintamente. Por
laguna debe entenderse un depósito natural de agua. En cambio, un tanque construido
para remansar o recoger cl agua debe ser considerado como: un estanque. Cuando se
habla de lagunas o estanques para tratar el agua residual se les agrega el término de
estabilización” ( Comisión Nacional del Agua , 2007).
A continuación se presenta un esquema en el que se pueden resumir los diferentes etapas
de tratamiento de agua, su objetivo, operaciones unitarias que se pueden utilizar y el tipo
de proceso.
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Como se observa en el esquema anterior, el tratamiento de aguas residuales costa de un
conjunto de operaciones físicas, químicas y biológicas, que permiten la eliminación de
sustancias contaminantes de las aguas residuales antes de ser vertidas cumpliendo los
límites permisibles establecidos por las autoridades ambientales. Las etapas que se deben
utilizar para el tratamiento de las aguas residuales, dependen del tipo de agua a tratar y de
los niveles de calidad que se necesiten después del tratamiento, teniendo en cuenta si es
agua residual para verter o si es un agua residual para ser usada nuevamente.
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1. PRETRATAMIENTO: En esta etapa se eliminan los objetos gruesos, arenas y grasas,
mediante una serie de operaciones físicas y mecánicas y así acondicionar el agua para
las etapas posteriores de tratamiento.
Entre las operaciones unitarias más utilizadas en esta etapa se encuentra:
• Desbaste: Eliminación de sólidos como trozos de madera, trapos, raíces que pueden
deteriorar o bloquear equipos mecánicos y obstruir el paso de agua, se pueden utilizar
rejas para hacer inicialmente desbaste de gruesos y posteriormente desbaste de finos.
• Desarenado: Eliminación de materia pesada de tamaño superior a 0.2 mm para evitar que
se sedimenten en canales y para proteger equipos como bombas.
• Tamizado: Eliminación de sólidos suspendidos de las aguas residuales, mediante la
utilización de tamices, ya sea tamices estáticos o vibratorios.
• Desengrasado: Eliminación de grasas y demás materias flotantes mas ligeras que el agua.
2. TRATAMIENTO PRIMARIO: En esta etapa se da la eliminación de materia
sedimentable flotante.
Entre los más utilizados tenemos:
• Sedimentación: Eliminación de la mayor cantidad de sólidos sedimentares por gravedad.
• Coagulación y floculación: Estos procesos son fisicoquimicos, ya que se realizan con la
adición de agentes químicos (coagulantes) que permiten la formación de coagulos que
posteriormente pueden ser sedimentados por su propio peso o con el uso agentes
químicos conocidos como floculantes que ayudan a lograr mayores velocidades de
sedimentación y así eliminar estos sólidos del agua residual.
3. TRATAMIENTO SECUNDARIO: En esta etapa el agua es tratada con el fin de
eliminar la materia orgánica disuelta o coloidal.
• Degradación Bacteriana: Este tratamiento se realiza con microorganismos,
especialmente bacterias, que en condiciones aerovías actúan sobre la materia orgánica
presente en las aguas residuales.
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• Decantación Secundaría: En esta parte del proceso se da la separación del agua de los
lodos o fangos que fueron producidos durante el proceso de degradación bacteriana.
4. TRATAMIENTO TERCIARIO: Esta etapa se utiliza para mejorar la calidad del
efluente, después del tratamiento secundario.
• Intercambio ionico: Es un proceso donde un ion es sustituido o intercambiado por otro
de la misma carga, este proceso es utilizado para la extracción de disolventes sólidos en el
agua, tratamiento de la dureza del agua, reemplazando el agua y el magnesio del agua por
sodio y para eliminación de contaminantes ionicos presentes en el agua.
• Adsorción: Es un proceso donde se utiliza un sólido para eliminar una sustancia soluble
en agua, uno de los principales sólidos utilizados durante este proceso es el carbon
activado.
• Electrodiálisis: Este método separa las moléculas o iones dentro de un campo eléctrico
debido a la diferencia de carga y de velocidad de transporte a través de la membrana.
• Oxidación química: En este proceso se utilizan agentes químicos altamente oxidante que
transforman sustancias contaminantes presentes en el agua en compuestos inestables que
se descomponen en sustancias no perjudiciales para la salud ni el medio ambiente.
• Osmosis inversa: Es una tecnología de membrana en la cual el solvente (agua) es
transferido a través de una membrana densa diseñada para retener sales y solitos de bajo
peso molecular.
La calidad del agua esta regida por parámetros físicos (color, olor, turbiedad y sabor),
químicos ( concentración de minerales presentes en el agua y que son perjudiciales para el
hombre) y biológicas (presencia de organismos como quistes, bacterias, virus, hongos,
parasitos que producen enfermedades).
Los parámetros más utilizados para caracterizar las aguas residuales son los siguientes:
• Aceites y grasas
• Sólidos en suspensión
• Sustancias con requerimiento de oxigeno
- Demanda bioquímica de oxigeno (DBO5 y DBO15)
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-Demanda química de oxígeno (DQO)
• Relación DBO5/DQO que indica la biodegradabilidad de las aguas.
• Nitrógeno
• Fosforo
• Organismos Patógenos
En los tratamientos para las aguas residuales de tipo doméstica o urbana, existen gran
variedad, teniendo en cuenta el espacio, tamaño de la población que beneficiara, costos
“que varían desde las convencionales altamente mecanizadas, que demandan un gran
consumo energético, hasta tecnologías ecológicas de bajo costo” (Martínez, 2001, pág.
140), pero frecuentemente se recurre a los procesos biológicos;
“Debido a que, de alguna manera, emulan los procesos de biodegradación presentes en la
naturaleza en las mismas aguas receptoras (ríos, lagos, etc.). El proceso de fangos
activados permite plantear estos procesos de biodegradación de manera controlada en una
EDAR. El control y operación del mismo será determinante en el nivel de eficiencia y
eficacia que se consiga” (Vilanovaa, Satin, & Pedret, 2017, pág. 329).
En estos procesos se busca aumentar en el agua la concentración de oxígeno disuelto, por
medio de la aire y así reducir la DQO, pero este proceso depende en gran medida de la
temperatura, la presión parcial del oxígeno, y la altitud, pues teniendo en cuenta las leyes de
los gases a mayor “altitud disminuye la presión atmosférica, con lo cual disminuye la
concentración de oxígeno en el aire en la misma proporción” (Rodriguez, 2006, pág. 73).
Pero este procesos de simulación posee unas desventajas, la cual radica en el área que
necesita ocupar en los terrenos, en comparación con las tecnologías convencionales como
el sistema de lodos activados, los “cuales requieren cantidades relativamente menores de
terreno. Las tecnologías convencionales, son ventajosas para las zonas urbanas o en áreas
en donde el costo del terreno representa una parte importante de los gastos de
inversión” (Martínez, 2001, pág. 140). Estos sistemas tecnológicos, son muy eficientes
pues remueven los contaminantes en procesos de corto tiempo, con la única desventaja de
que son costosos y requieren gran cantidad de energía para poder funcionar, lo cual se
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adjunta a las lagunas y humedades de estabilización una ventaja, pero de forma interna las
lagunas de oxidación son menos ventajosas que los humedales artificiales de estabilización.
“Los humedales tienen algunas ventajas importantes sobre las lagunas de estabilización;
algunas de ellas son la minimización de olores, la no proliferación de mosquitos y el
poderse utilizar en el sitio de generación de las aguas residuales, como en las casas
individuales o en conjunto. Estas ventajas hacen que sea una tecnología muy apropiada
para las comunidades de menos de 100 habitantes, los que no se dispone de sistemas de
alcantarillado. Además, en los humedales artificiales, se tiene la oportunidad de plantar
especies ornamentales de valor comercial que pueden permitir la recuperación de los
gastos de inversión a mediano plazo” (Martínez, 2001, pág. 147).
Por ejemplo el municipio de Montería, es una ciudad donde la población se encuentra en
constante a aumento y concentración poblacional a nivel urbano.
Según el informe de la ONU en el 2014, plantea que la mitad de la población mundial vive
actualmente en zonas urbanas, caracterizada por la diversidad y un cambio sin precedente,
que se concreta en nuevos patrones de fertilidad, mortalidad, migración, urbanización y
envejecimiento y sus consecuencias entrañan tanto oportunidades como dificultades (Vega,
2017).
Un crecimiento poblacional de este tipo, implica a nivel interno de la cuidad mejoras en
infraestructura, ampliación en la cobertura de educación, salud, sanidad y para ello el
municipio apunta en sus planes de desarrollo al “desarrollo sostenible. Para el año 2013 una
de las metas era solucionar el problema del alcantarillado, objetivo que se cumplió con la
cobertura del 100% a nivel urbano, para poner fin al depósito de aguas residuales en los
canales pluviales, que eran foco de enfermedades y malos olores, pero a pesar de estas
mejoras aún se encuentran hogares conectados a los canales mas no al sistema de
alcantarillado, para lo cual se han implementado otras estrategias para dar solución
definitiva al mantenimiento de los canales pluviales, responsabilidad que tiene ahora
Proactiva que realiza la limpieza mínimo dos veces en el año; con el ánimo de evitar la
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proliferación de vectores y obstrucción de la evacuación del agua en temporadas de lluvia
causante de las inundaciones.
En la actualidad se encuentra en ejecución la construcción de la planta de tratamiento de
aguas residuales urbanas, y dejar de la lado las lagunas de oxidación, “el proyecto consta de
tres módulos con capacidad de tratar 160 litros de agua por segundo” (Alcaldia de
Monteria, 2015).
La actual laguna de oxidación de la ciudad ocupa una área de 30 hectáreas de terreno, con
la construcción de la planta de tratamiento 27 de las 30 que ocupa actualmente la laguna de
oxidación que desaparecería para dar paso a un parque agroforestal (La Razon.com, 2016)
Otra meta que se le suma, a los planes de mejoramiento en sanidad, es diseño del
alcantarillado pluvial, que está siendo elaborado por Proactiva.
Pero qué pasa con las zonas rurales, a pesar de que tienen acceso al acueducto, no tienen
sistema de alcantarillados, más bien soluciones de tipo individuales como es las pozas
sépticas para las aguas residuales provenientes de los sanitarios teniendo en cuenta que esta
zona deben ser salubres, pues son foco de un gran número de enfermedades, y que decir de
las otras actividades desarrolladas en el interior de los hogares donde también se hace uso
del agua, y quizás el suministro de este preciado líquido sea limitado.
Pero a nivel interno de la sociedad se puede llegar a implementar procesos de tratamiento
de aguas residuales, aguas que se pueden reusar, en otros sectores, como puede ser las
descargas sanitarias, riego de plantas o jardines; el sistema consiste en un proceso de bajo
costo como lo es el HUMEDAL DE FLUJO VERTICAL, el cual permite realizar el
tratamiento secundario y terciario a aguas residuales. Este tratamiento se puede considerar
como opción para la depuración de aguas residuales de pequeños núcleos tales como áreas
rurales, pero también se puede aplicar a las escuelas, universidades, e incluso empresas y
edificios (Gonzalez & Burgos, 2013). El método a escala de prototipo se compone de arriba
hacia abajo de cuatro materiales los cuales son: arena gruesa, turba, grava media (o
gravilla) y grava gruesa, donde la turba es el material que permitiría un mayor tiempo de
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retención hidráulica para las transformaciones bioquímicas de los contaminantes, pero la
porosidad de la turba puede disminuir donde se desarrolla vegetación y además
homogenizar la distribución del agua, pues en desarrollos experimentales se observó un
rendimiento de eliminación de materia orgánica mediada como DQOT de 81% en
humedales con plantas en comparación común 68% en humedales sin plantas, donde la
vegetación utilizada son plantas el Iris Pseudacorus mejor conocida como lirio amarillo
(Gonzalez & Burgos, 2013), la Iris Pseudacorus se desarrolla en suelos de pH ácidos,
neutro o alcalinos, crece de forma óptima en suelos con textura arenosa, pero también
puede realizarlo en suelos húmedos o empapados como es el caso de los humedales, de
igual forma, se adapta fácilmente a condiciones de luz directa del sol como a la semi-
sombra (Perez, 2013).
En el caso de aguas industriales que son contaminadas con diferentes compuestos químicos
o metales, se deben determinar la cantidad del elemento contaminante con el fin de
identificar los niveles permisibles para ser descargadas y así para seleccionar los métodos
mas adecuados para su tratamiento.
Otro caso que amerita análisis en este trabajo, son los residuos industriales, los cuales
pueden tener una variedad de contaminantes, dependiendo del tipo de sector económico
donde se realice la actividad. En sector minero se presentan varios problemas asociados
con su operación y uno de los principales es la contaminación del recurso hídrico, por ende
pérdida de biodiversidad, afectación de la salud de comunidades vecinas a estos efluentes.
En nuestro país hay un gran auge en cuanto al desarrollo de proyectos mineros, ya que el
gobierno ha entregado la mayoría de los títulos mineros a empresas particulares y
multinacionales.
La principal fuente de contaminación del agua por extracción minera, viene de la
utilización de compuestos altamente tóxicos en sus procesos productivos, como son el
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mercurio y el cianuro, además de la contaminación con metales pesados que vienen en los
propios minerales extraídos, o son añadidos en algunos procesos.
Como referencia para aplicar los conocimientos adquiridos vamos a tomar la
contaminación de agua con mercurio, cianuro, Pb, Zn, Fe, Ag. Esta es una las situaciones
mas complejas en cuanto a contaminación de aguas por procesos mineros, y es muy común
que se presente en los lugares donde se desarrolla la minería de oro. Un agua contaminada
con este tipo de sustancias debe tener un tratamiento previo antes de ser vertida.
El resolución No. 0631 de 17 de marzo de 2015 ministerio de ambiente y desarrollo
sostenible, establece los limites permisibles para descargas en efluentes mineros.
A continuación se presentan las condiciones de limites permisibles para las descargas de los
compuestos tomados como contaminantes en el caso a tratar.
Tabla 1. Limites permisibles para algunos de los elementos contenidos en las soluciones
residuales procedentes del proceso de minería de oro.
Estas aguas residuales industriales de minería de oro en algunos casos contienen grandes
cantidades de sólidos en suspensión que deben ser removidos para posteriormente continuar
con el tratamiento, en otros casos las aguas son desechadas ya filtradas, pero todas
presentan los elementos contaminantes a tratar (CN, Hg, Pb, Zn, Fe, Ag,)
ELEMENTO Concentración (mg/l)
Cianuro (CN) 1
Plomo (Pb) 0,20
Zinc (Zn) 3
Hierro (He) 2
Mercurio (Hg) 0,002
Plata (Ag) 0,50
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El impacto ambiental de este problema es tan grave que en Segovia Antioquia, existe una
quebrada en la cual se descargan todas las aguas residuales de minería y debido a esto a
tomado su nombre y se conoce con el nombre de La Cianurada (por sus altos contenidos de
cianuro).
Figura 1. Quebrada La Cianurada, localizada en Segovia Antioquia.
A continuación se presentan algunas alternativas para tratamiento de aguas contaminadas
con cianuro y metales pesados.
El proceso de tratamiento iniciaría con la eliminación de los sonidos contenidos en el
afluente, se pueden utilizar:
• Rejas o tamices en caso de elementos de gran tamaño.
• Sedimentación, coagulación y floculación para sólidos suspendidos dependiendo el
tamaño de estos.
• Tratamiento para depurar las sustancias contaminantes presentes que se describe a
continuación:
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Las diferentes alternativas de tratamiento que se pueden utilizar para el caso de la
contaminación de aguas con cianuro y metales pesados son:
• Oxidación de cianuro y precipitación de metales con peróxido de hidrogeno
(Mudder , 1991):
El proceso tiene dos o tres etapas dependiendo de las limitaciones de exigencia a las cuales
se desea llegar:
Primera etapa: oxidación de cianuro libre y complejos metálicos débiles. En esta etapa el
ion cianuro se oxida a cianato:
CN- + H2O2 ⇔ CON- + H2O
En el caso de complejos débiles los iones metales precipitan como hidróxidos como es el
caso de los complejos débiles de: Fe, Hg, Zn, etc.
Me(CN)4
2- + 4H2O2 +2OH- ⇔ Me(OH)2 + 4CON- +6H2O
• Oxidación de cianuro con hipoclorito de sodio (Mudder, 1991):
La primera etapa de la destrucción del cianuro corresponde la oxidación del cianuro al
compuesto intermedio cloruro de cianógeno (CNCl) de acuerdo a la siguiente reacción:
NaCN + NaOCl +H2O2 ⇔ CNCl + 2NaOH
La segunda etapa de oxidación del cloruro de cianógeno a cianato se da a pH elevado de
acuerdo a la reacción:
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CNCl + 2NaOH ⇔ NaCNO + NaCl + H2O
NaCNO + 4H2O ⇔ (NH4)2CO3 + Na2CO3
(NH4)2CO3 + 3Cl2 + 6NaOH + Na2CO3 ⇔ N2 + 6NaCl + 2NaHCO3 + 6H2O
NaSCN + 8Cl2 +10Ca(OH)2 ⇔ 2NaCNO + 2CaSO4 + 8CaCl2 + 10H2O
Los efluentes del tratamiento con hipoclorito de sodio pueden presentar cloro residual y
cloroaminas las cuales se forman por reacción del oxidante con amoníaco en solución.
Las cloroaminas son compuestos muy tóxicos para la vida acuática y generalmente se
deben remover mediante desclorinación con sulfito alcalino antes de descargar el efluente
tratado. El cloro residual debe ser menor de 0,02 ppm.
• Adsorción (Egashira 2012, Mona 2014 y Acheampong 2013):
La adsorción es un proceso donde un sólido se utiliza para quitar una sustancia soluble del
agua. En este proceso el solido puede ser carbon activado, zeolitas, cascara de coco etc.. El
carbon activado se produce especificamente para alcanzar una superficie interna muy
grande (500 - 1500 m2/g). Esta superficie interna grande hace que el carbon tenga una
adsorción ideal.
La eliminación de iones de metales pesados tóxicos de aguas residuales ha recibido en los
últimos años una mayor atención debido a la necesidad de disminuir la contaminación en
los diferentes sectores de la industria por presencia de metales pesados en sus desechos.
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• Degradación bacteriana (Morillo 2015):
En los últimos años se han realizado diferentes investigaciones enfocadas a la degradación
de cianuro mediante bacterias, como es el caso de las Pseudomonas SP, que son capaces de
degradar cianuro hasta concentraciones de 1000ppm. Sin embargo este método presenta la
limitante que en muchos casos lo efluentes de minería contienen concentraciones superiores
a los 1000 ppm de cianuro, por lo tanto esto restringe su utilización.
• Electrocoagulación (Caviedes 2015):
En este proceso se aplican los principios de coagulación-floculación en un reactor
electrolito. Este esta dotado de una fuente de corriente y varios electrodos encargados de
aportar iones desestabilizadores de partículas coloidales que reemplazan las funciones de
los compuestos químicos que se utilizan en el tratamiento convencional induciendo la
corriente eléctrica en el agua a través de placas metálicas paralelas de hierro o aluminio, en
la siguiente tabla se observa la remoción de algunos metales pesados por electroquímico.
CONCLUSIONES
Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente
• En Municipios medianos en proceso de crecimiento poblacional, las lagunas de oxidación
se convierten en procesos ineficientes para tratar la problemática de aguas residuales
urbanas
• Métodos alternativos para el tratamiento de aguas residuales en núcleos poblacionales
pequeños, permiten el reúso del agua en especial en zonas donde el recurso es limitado.
• Los Humedal de flujo vertical con vegetación son métodos sencillos, fáciles de ejecutar
para el tratamiento de las aguas residuales domésticas, en el caso de las aguas
provenientes de cocinas, duchas, y lavado.
• El agua es fuente de vida y vemos que cada las cantidades disponible de agua para
consumo humano y necesidades básicas se esta disminuyendo alarmantemente y es muy
probable que si no se toman las medidas necesarias y en futuro no muy lejano, tengamos
que recurrir a reutilizar nuestros propios desechos con previo tratamiento y buscar
alternativas mas costosas y complicadas para proveernos del preciado liquido como
reutilizar nuestras propias aguas residuales, tratar aguas de mar o acceder a aguas
subterráneas.
• Es importante comprender los diferentes procesos de tratamiento de aguas residuales, con
el fin de realizar una adecuada implementación y de esta forma evitar la contaminación
por vertimiento de sustancia contaminantes en nuestras fuentes hídricas y ecosistemas.
• Un buen tratamiento de aguas residuales, nos proporciona la opción de reutilizar el agua y
esto es uno de los puntos vitales para cuidar nuestro recurso hídrico y evitar su escasez,
además de evitar consecuencias graves e incluso irreparables que pueden ocurrir en caso
de no realizar un adecuado tratamiento del agua residual, como son intoxicaciones,
enfermedades, pérdida de biodiversidad, daño en nuestros ecosistemas etc.
• En cuanto a la contaminación del recurso hídrico por procesos mineros, debemos tener en
cuenta que debemos coexistir con ellos, ya que los metales son indispensables en muchos
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de los equipos que usamos a diario por esto el tratamiento de aguas residuales y reuso de
estas, es la alterativa que deben adoptar todas las empresas para mitigar la contaminación.
• Un punto clave en el tratamiento de aguas residuales es el control que las autoridades
ambientales deben ejercer sobre este tema, ya que si no hay un control eficiente, todas las
normas y decretos ambientales creados en nuestro país, se pueden quedar en el papel ya a
pesar de tener tantas alternativas para evitar la contaminación, estas no se cumplan.
• El tratamiento de aguas residuales, marginal en el mundo, es clave para proteger la
salud y el medioambiente, pero también para hacer frente a la escasez, según un informe
de la ONU publicado el miércoles. "Las aguas residuales representan un recurso muy
valioso, debido a la disponibilidad limitada de agua dulce en el mundo y a la demanda
al alza", estimó Guy Rider, responsable de ONU-Agua, en ocasión de la Jornada Mundial
del Agua.
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• Estrada Claudia Catalina, (2001), Tratamiento de afluentes de cianuración en las pequeñas
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Libano.
• Caviedes Rubio Ivan, Muñoz Ramiro (2015) Tratamientos para remoción de metales
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región.

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Trabajo colaborativo tratamiento de aguas residuales

  • 1. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Claudia Catalina Estrada Montoya Karina marcela Ordoñez Arcia Yenny Lorena Rivera Cabrera Universidad de Manizales 26 de Noviembre de 2017 RESUMEN Conocer las diferentes alternativas para el tratamiento de aguas residuales y sus aplicaciones, es uno de los pasos fundamentales para lograr la mitigación de contaminación por vertimiento de sustancias altamente tóxicas en fuentes hídricas y ecosistemas, de esta forma evitaríamos daños graves e incluso irreparables como intoxicaciones, enfermedades, pérdida de biodiversidad, daños en nuestros ecosistemas. Tanto el tratamiento de aguas residuales como el reúso de estas es uno de los temas más importantes para evitar la escasez del agua y contaminación y así lograr que la industria y más concretamente la minería que es uno de los procesos más polémicos en cuanto al tema de contaminación ambiental pueda coexistir y se realice de una forma amigable con el medio ambiente. INTRODUCCIÓN Al ser el agua vital para la conservación de la vida den el planeta, y ser considerado el solvente universal, las actividades antrópicas sean encargado de sobrepasar su capacidad de biodegradación, ya que una vez utilizada, sufren cambios o adquisición de propiedades las cuales pueden resultar “perjudiciales para la salud de los organismos superiores, de modo que ha de ser descontaminada, en tal extensión que al ser devuelta a los cauces receptores, su impacto sea de mínima perturbación en el cauce natural receptor (Rodriguez, 2006, pág. 15), dentro de estos cambios se encuentra la concentración de oxígeno disuelto, el cual en “aguas contaminadas, la concentración de oxígeno disuelto alcanza un valor bajo, en equilibrio con su utilización por la flora microbiana, y el aporte por el contacto con el aire” (Rodriguez, 2006, pág. 70 y 71), a este tipo de aguas usadas o utilizadas se les conoce
  • 2. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente como aguas residuales, producto de los procesos que realizamos a diario ya sea por razones básicas de subsistencia, como por usos en procesos industriales, en estos procesos modificamos las características del agua contaminandola con diferentes tipos de sustancias o microorganismos. En los últimos años el uso del agua ha venido incrementando, ya sea por el crecimiento demográfico o por el desarrollo económico de nuestros países, y por tanto la disponibilidad del recurso esta disminuyendo a tal punto que seremos obligados a tratar nuestras propias aguas residuales para reutilizarlas como alternativa a la escasez del recurso o implementar tratamientos como la eliminación de sal de las aguas de mar, que son costosos, todo esto por las razones descritas anteriormente. El vertimiento de aguas residuales sin previo tratamiento puede traer graves consecuencias tanto para la salud como para nuestros ecosistemas, por lo tanto es indispensable realizar el tratamiento adecuado a los diferentes tipos de aguas residuales antes de ser vertidos para evitar daños que pueden llegar a ser irreparables. Conocer las características y componentes de un tipo de agua contaminada, es fundamental para decidir el tipo de tratamiento que se debe realizar para lograr llegar a las límites permisibles de diferentes elementos y compuestos establecidos por las autoridades ambientales antes de ser vertidos, todo con el fin de evitar efectos como: intoxicaciones, pérdida de biodiversidad, daños irreparables a ecosistemas, efectos adversos en la salud como los teratogenicos y las malformaciones. OBJETIVOS OBJETIVO GERERAL Conocer las diferentes alternativas de tratamiento de aguas residuales, tomando como base las características iniciales del agua residual a tratar, para seleccionar los métodos más adecuados que cumplan con los requerimientos establecidos por las autoridades ambientales para ser descargados.
  • 3. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente OBJETIVOS ESPECIFICOS • Comprender los conceptos básicos empleados en el tratamiento de aguas residuales. • Identificar las diferentes etapas de tratamiento de aguas residuales. • Identificar los diferentes tipos de aguas residuales, sus características y alternativas de tratamiento para cumplir con los requerimientos necesarios para ser descargados. • Comprender las diferentes problemáticas ambientales que existe con la contaminación de aguas en los procesos domésticos e industriales e identificar las diferentes alternativas de tratamiento utilizadas en este tipo de efluentes. MARCO TEÓRICO Agua Residual: Se puede definir el agua residual como la combinación de los residuos líquidos procedentes tanto de residencias como de instituciones públicas y establecimientos industriales y comerciales a los que pueden agregarse, eventualmente, aguas subterráneas, superficiales y pluviales. En la medida en que se vaya presentando acumulación y estancamiento del agua residual pueden generarse gases de mal olor debido a la descomposición orgánica que ésta posee; además es importante anotar que en el agua residual hay existencia de numerosos microorganismos patógenos y causantes de enfermedades que habitan en el aparato intestinal humano o que pueden estar en ciertos residuos industriales. Pero no todo es negativo, las aguas residuales contienen nutrientes que en gran parte ayudan al crecimiento de plantas acuáticas. Para nombrar los diferentes tipos de aguas residuales podemos usar la siguientes definiciones (Manual de Aguas Residuales Urbanas, decreto-ley 11/95 de 28 de diciembre): • Aguas residuales domésticas: aguas residuales procedentes de zonas de vivienda o servicios, generadas principalmente por el metabolismo humano y las actividades domésticas.
  • 4. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente • Aguas residuales urbanas: son las aguas residuales domesticas o la mezcla de estas con aguas residuales industriales o con aguas de escorrentía pluvial. • Aguas residuales industriales: son todas las aguas residuales vertidas vertidas desde locales utilizados para cualquier actividad comercial o industrial, que no sean aguas residuales domesticas ni aguas de escorrentía pluvial. El tratamiento de aguas residuales consiste en eliminar sustancias contaminantes presentes en las aguas residuales como bacterias, hongos, compuestos tóxicos, sales, metales pesados etc. con el fin de darle al agua las condiciones necesarias para ser descargada sin que esta sea un peligro o pueda causar alguna daño a los ecosistemas o a la salud humana en inclusive en algunos casaos pueda ser reutilizada. Estas sustancias contaminantes se pueden eliminar por procesos físicos, químicos o biológicos e inclusive en muchos casos con la combinación de estos y se realizan en diferentes niveles de tratamiento, según las calidades o grado de tratamiento que se requiera. Dentro de las estrategias para mitigar la problemática ambiental por los efectos de las aguas contaminadas en los afluentes, y para ello se implementaron en primera instancia las lagunas de oxidación, “el primer tanque de estabilización artificial que se construyó fue en San Antonio, Texas, en 1901” (Adminmgv, 2016) “Los términos “laguna” y "estanque” son generalmente empleados indistintamente. Por laguna debe entenderse un depósito natural de agua. En cambio, un tanque construido para remansar o recoger cl agua debe ser considerado como: un estanque. Cuando se habla de lagunas o estanques para tratar el agua residual se les agrega el término de estabilización” ( Comisión Nacional del Agua , 2007). A continuación se presenta un esquema en el que se pueden resumir los diferentes etapas de tratamiento de agua, su objetivo, operaciones unitarias que se pueden utilizar y el tipo de proceso.
  • 5. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente Como se observa en el esquema anterior, el tratamiento de aguas residuales costa de un conjunto de operaciones físicas, químicas y biológicas, que permiten la eliminación de sustancias contaminantes de las aguas residuales antes de ser vertidas cumpliendo los límites permisibles establecidos por las autoridades ambientales. Las etapas que se deben utilizar para el tratamiento de las aguas residuales, dependen del tipo de agua a tratar y de los niveles de calidad que se necesiten después del tratamiento, teniendo en cuenta si es agua residual para verter o si es un agua residual para ser usada nuevamente.
  • 6. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente 1. PRETRATAMIENTO: En esta etapa se eliminan los objetos gruesos, arenas y grasas, mediante una serie de operaciones físicas y mecánicas y así acondicionar el agua para las etapas posteriores de tratamiento. Entre las operaciones unitarias más utilizadas en esta etapa se encuentra: • Desbaste: Eliminación de sólidos como trozos de madera, trapos, raíces que pueden deteriorar o bloquear equipos mecánicos y obstruir el paso de agua, se pueden utilizar rejas para hacer inicialmente desbaste de gruesos y posteriormente desbaste de finos. • Desarenado: Eliminación de materia pesada de tamaño superior a 0.2 mm para evitar que se sedimenten en canales y para proteger equipos como bombas. • Tamizado: Eliminación de sólidos suspendidos de las aguas residuales, mediante la utilización de tamices, ya sea tamices estáticos o vibratorios. • Desengrasado: Eliminación de grasas y demás materias flotantes mas ligeras que el agua. 2. TRATAMIENTO PRIMARIO: En esta etapa se da la eliminación de materia sedimentable flotante. Entre los más utilizados tenemos: • Sedimentación: Eliminación de la mayor cantidad de sólidos sedimentares por gravedad. • Coagulación y floculación: Estos procesos son fisicoquimicos, ya que se realizan con la adición de agentes químicos (coagulantes) que permiten la formación de coagulos que posteriormente pueden ser sedimentados por su propio peso o con el uso agentes químicos conocidos como floculantes que ayudan a lograr mayores velocidades de sedimentación y así eliminar estos sólidos del agua residual. 3. TRATAMIENTO SECUNDARIO: En esta etapa el agua es tratada con el fin de eliminar la materia orgánica disuelta o coloidal. • Degradación Bacteriana: Este tratamiento se realiza con microorganismos, especialmente bacterias, que en condiciones aerovías actúan sobre la materia orgánica presente en las aguas residuales.
  • 7. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente • Decantación Secundaría: En esta parte del proceso se da la separación del agua de los lodos o fangos que fueron producidos durante el proceso de degradación bacteriana. 4. TRATAMIENTO TERCIARIO: Esta etapa se utiliza para mejorar la calidad del efluente, después del tratamiento secundario. • Intercambio ionico: Es un proceso donde un ion es sustituido o intercambiado por otro de la misma carga, este proceso es utilizado para la extracción de disolventes sólidos en el agua, tratamiento de la dureza del agua, reemplazando el agua y el magnesio del agua por sodio y para eliminación de contaminantes ionicos presentes en el agua. • Adsorción: Es un proceso donde se utiliza un sólido para eliminar una sustancia soluble en agua, uno de los principales sólidos utilizados durante este proceso es el carbon activado. • Electrodiálisis: Este método separa las moléculas o iones dentro de un campo eléctrico debido a la diferencia de carga y de velocidad de transporte a través de la membrana. • Oxidación química: En este proceso se utilizan agentes químicos altamente oxidante que transforman sustancias contaminantes presentes en el agua en compuestos inestables que se descomponen en sustancias no perjudiciales para la salud ni el medio ambiente. • Osmosis inversa: Es una tecnología de membrana en la cual el solvente (agua) es transferido a través de una membrana densa diseñada para retener sales y solitos de bajo peso molecular. La calidad del agua esta regida por parámetros físicos (color, olor, turbiedad y sabor), químicos ( concentración de minerales presentes en el agua y que son perjudiciales para el hombre) y biológicas (presencia de organismos como quistes, bacterias, virus, hongos, parasitos que producen enfermedades). Los parámetros más utilizados para caracterizar las aguas residuales son los siguientes: • Aceites y grasas • Sólidos en suspensión • Sustancias con requerimiento de oxigeno - Demanda bioquímica de oxigeno (DBO5 y DBO15)
  • 8. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente -Demanda química de oxígeno (DQO) • Relación DBO5/DQO que indica la biodegradabilidad de las aguas. • Nitrógeno • Fosforo • Organismos Patógenos En los tratamientos para las aguas residuales de tipo doméstica o urbana, existen gran variedad, teniendo en cuenta el espacio, tamaño de la población que beneficiara, costos “que varían desde las convencionales altamente mecanizadas, que demandan un gran consumo energético, hasta tecnologías ecológicas de bajo costo” (Martínez, 2001, pág. 140), pero frecuentemente se recurre a los procesos biológicos; “Debido a que, de alguna manera, emulan los procesos de biodegradación presentes en la naturaleza en las mismas aguas receptoras (ríos, lagos, etc.). El proceso de fangos activados permite plantear estos procesos de biodegradación de manera controlada en una EDAR. El control y operación del mismo será determinante en el nivel de eficiencia y eficacia que se consiga” (Vilanovaa, Satin, & Pedret, 2017, pág. 329). En estos procesos se busca aumentar en el agua la concentración de oxígeno disuelto, por medio de la aire y así reducir la DQO, pero este proceso depende en gran medida de la temperatura, la presión parcial del oxígeno, y la altitud, pues teniendo en cuenta las leyes de los gases a mayor “altitud disminuye la presión atmosférica, con lo cual disminuye la concentración de oxígeno en el aire en la misma proporción” (Rodriguez, 2006, pág. 73). Pero este procesos de simulación posee unas desventajas, la cual radica en el área que necesita ocupar en los terrenos, en comparación con las tecnologías convencionales como el sistema de lodos activados, los “cuales requieren cantidades relativamente menores de terreno. Las tecnologías convencionales, son ventajosas para las zonas urbanas o en áreas en donde el costo del terreno representa una parte importante de los gastos de inversión” (Martínez, 2001, pág. 140). Estos sistemas tecnológicos, son muy eficientes pues remueven los contaminantes en procesos de corto tiempo, con la única desventaja de que son costosos y requieren gran cantidad de energía para poder funcionar, lo cual se
  • 9. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente adjunta a las lagunas y humedades de estabilización una ventaja, pero de forma interna las lagunas de oxidación son menos ventajosas que los humedales artificiales de estabilización. “Los humedales tienen algunas ventajas importantes sobre las lagunas de estabilización; algunas de ellas son la minimización de olores, la no proliferación de mosquitos y el poderse utilizar en el sitio de generación de las aguas residuales, como en las casas individuales o en conjunto. Estas ventajas hacen que sea una tecnología muy apropiada para las comunidades de menos de 100 habitantes, los que no se dispone de sistemas de alcantarillado. Además, en los humedales artificiales, se tiene la oportunidad de plantar especies ornamentales de valor comercial que pueden permitir la recuperación de los gastos de inversión a mediano plazo” (Martínez, 2001, pág. 147). Por ejemplo el municipio de Montería, es una ciudad donde la población se encuentra en constante a aumento y concentración poblacional a nivel urbano. Según el informe de la ONU en el 2014, plantea que la mitad de la población mundial vive actualmente en zonas urbanas, caracterizada por la diversidad y un cambio sin precedente, que se concreta en nuevos patrones de fertilidad, mortalidad, migración, urbanización y envejecimiento y sus consecuencias entrañan tanto oportunidades como dificultades (Vega, 2017). Un crecimiento poblacional de este tipo, implica a nivel interno de la cuidad mejoras en infraestructura, ampliación en la cobertura de educación, salud, sanidad y para ello el municipio apunta en sus planes de desarrollo al “desarrollo sostenible. Para el año 2013 una de las metas era solucionar el problema del alcantarillado, objetivo que se cumplió con la cobertura del 100% a nivel urbano, para poner fin al depósito de aguas residuales en los canales pluviales, que eran foco de enfermedades y malos olores, pero a pesar de estas mejoras aún se encuentran hogares conectados a los canales mas no al sistema de alcantarillado, para lo cual se han implementado otras estrategias para dar solución definitiva al mantenimiento de los canales pluviales, responsabilidad que tiene ahora Proactiva que realiza la limpieza mínimo dos veces en el año; con el ánimo de evitar la
  • 10. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente proliferación de vectores y obstrucción de la evacuación del agua en temporadas de lluvia causante de las inundaciones. En la actualidad se encuentra en ejecución la construcción de la planta de tratamiento de aguas residuales urbanas, y dejar de la lado las lagunas de oxidación, “el proyecto consta de tres módulos con capacidad de tratar 160 litros de agua por segundo” (Alcaldia de Monteria, 2015). La actual laguna de oxidación de la ciudad ocupa una área de 30 hectáreas de terreno, con la construcción de la planta de tratamiento 27 de las 30 que ocupa actualmente la laguna de oxidación que desaparecería para dar paso a un parque agroforestal (La Razon.com, 2016) Otra meta que se le suma, a los planes de mejoramiento en sanidad, es diseño del alcantarillado pluvial, que está siendo elaborado por Proactiva. Pero qué pasa con las zonas rurales, a pesar de que tienen acceso al acueducto, no tienen sistema de alcantarillados, más bien soluciones de tipo individuales como es las pozas sépticas para las aguas residuales provenientes de los sanitarios teniendo en cuenta que esta zona deben ser salubres, pues son foco de un gran número de enfermedades, y que decir de las otras actividades desarrolladas en el interior de los hogares donde también se hace uso del agua, y quizás el suministro de este preciado líquido sea limitado. Pero a nivel interno de la sociedad se puede llegar a implementar procesos de tratamiento de aguas residuales, aguas que se pueden reusar, en otros sectores, como puede ser las descargas sanitarias, riego de plantas o jardines; el sistema consiste en un proceso de bajo costo como lo es el HUMEDAL DE FLUJO VERTICAL, el cual permite realizar el tratamiento secundario y terciario a aguas residuales. Este tratamiento se puede considerar como opción para la depuración de aguas residuales de pequeños núcleos tales como áreas rurales, pero también se puede aplicar a las escuelas, universidades, e incluso empresas y edificios (Gonzalez & Burgos, 2013). El método a escala de prototipo se compone de arriba hacia abajo de cuatro materiales los cuales son: arena gruesa, turba, grava media (o gravilla) y grava gruesa, donde la turba es el material que permitiría un mayor tiempo de
  • 11. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente retención hidráulica para las transformaciones bioquímicas de los contaminantes, pero la porosidad de la turba puede disminuir donde se desarrolla vegetación y además homogenizar la distribución del agua, pues en desarrollos experimentales se observó un rendimiento de eliminación de materia orgánica mediada como DQOT de 81% en humedales con plantas en comparación común 68% en humedales sin plantas, donde la vegetación utilizada son plantas el Iris Pseudacorus mejor conocida como lirio amarillo (Gonzalez & Burgos, 2013), la Iris Pseudacorus se desarrolla en suelos de pH ácidos, neutro o alcalinos, crece de forma óptima en suelos con textura arenosa, pero también puede realizarlo en suelos húmedos o empapados como es el caso de los humedales, de igual forma, se adapta fácilmente a condiciones de luz directa del sol como a la semi- sombra (Perez, 2013). En el caso de aguas industriales que son contaminadas con diferentes compuestos químicos o metales, se deben determinar la cantidad del elemento contaminante con el fin de identificar los niveles permisibles para ser descargadas y así para seleccionar los métodos mas adecuados para su tratamiento. Otro caso que amerita análisis en este trabajo, son los residuos industriales, los cuales pueden tener una variedad de contaminantes, dependiendo del tipo de sector económico donde se realice la actividad. En sector minero se presentan varios problemas asociados con su operación y uno de los principales es la contaminación del recurso hídrico, por ende pérdida de biodiversidad, afectación de la salud de comunidades vecinas a estos efluentes. En nuestro país hay un gran auge en cuanto al desarrollo de proyectos mineros, ya que el gobierno ha entregado la mayoría de los títulos mineros a empresas particulares y multinacionales. La principal fuente de contaminación del agua por extracción minera, viene de la utilización de compuestos altamente tóxicos en sus procesos productivos, como son el
  • 12. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente mercurio y el cianuro, además de la contaminación con metales pesados que vienen en los propios minerales extraídos, o son añadidos en algunos procesos. Como referencia para aplicar los conocimientos adquiridos vamos a tomar la contaminación de agua con mercurio, cianuro, Pb, Zn, Fe, Ag. Esta es una las situaciones mas complejas en cuanto a contaminación de aguas por procesos mineros, y es muy común que se presente en los lugares donde se desarrolla la minería de oro. Un agua contaminada con este tipo de sustancias debe tener un tratamiento previo antes de ser vertida. El resolución No. 0631 de 17 de marzo de 2015 ministerio de ambiente y desarrollo sostenible, establece los limites permisibles para descargas en efluentes mineros. A continuación se presentan las condiciones de limites permisibles para las descargas de los compuestos tomados como contaminantes en el caso a tratar. Tabla 1. Limites permisibles para algunos de los elementos contenidos en las soluciones residuales procedentes del proceso de minería de oro. Estas aguas residuales industriales de minería de oro en algunos casos contienen grandes cantidades de sólidos en suspensión que deben ser removidos para posteriormente continuar con el tratamiento, en otros casos las aguas son desechadas ya filtradas, pero todas presentan los elementos contaminantes a tratar (CN, Hg, Pb, Zn, Fe, Ag,) ELEMENTO Concentración (mg/l) Cianuro (CN) 1 Plomo (Pb) 0,20 Zinc (Zn) 3 Hierro (He) 2 Mercurio (Hg) 0,002 Plata (Ag) 0,50
  • 13. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente El impacto ambiental de este problema es tan grave que en Segovia Antioquia, existe una quebrada en la cual se descargan todas las aguas residuales de minería y debido a esto a tomado su nombre y se conoce con el nombre de La Cianurada (por sus altos contenidos de cianuro). Figura 1. Quebrada La Cianurada, localizada en Segovia Antioquia. A continuación se presentan algunas alternativas para tratamiento de aguas contaminadas con cianuro y metales pesados. El proceso de tratamiento iniciaría con la eliminación de los sonidos contenidos en el afluente, se pueden utilizar: • Rejas o tamices en caso de elementos de gran tamaño. • Sedimentación, coagulación y floculación para sólidos suspendidos dependiendo el tamaño de estos. • Tratamiento para depurar las sustancias contaminantes presentes que se describe a continuación:
  • 14. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente Las diferentes alternativas de tratamiento que se pueden utilizar para el caso de la contaminación de aguas con cianuro y metales pesados son: • Oxidación de cianuro y precipitación de metales con peróxido de hidrogeno (Mudder , 1991): El proceso tiene dos o tres etapas dependiendo de las limitaciones de exigencia a las cuales se desea llegar: Primera etapa: oxidación de cianuro libre y complejos metálicos débiles. En esta etapa el ion cianuro se oxida a cianato: CN- + H2O2 ⇔ CON- + H2O En el caso de complejos débiles los iones metales precipitan como hidróxidos como es el caso de los complejos débiles de: Fe, Hg, Zn, etc. Me(CN)4 2- + 4H2O2 +2OH- ⇔ Me(OH)2 + 4CON- +6H2O • Oxidación de cianuro con hipoclorito de sodio (Mudder, 1991): La primera etapa de la destrucción del cianuro corresponde la oxidación del cianuro al compuesto intermedio cloruro de cianógeno (CNCl) de acuerdo a la siguiente reacción: NaCN + NaOCl +H2O2 ⇔ CNCl + 2NaOH La segunda etapa de oxidación del cloruro de cianógeno a cianato se da a pH elevado de acuerdo a la reacción:
  • 15. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente CNCl + 2NaOH ⇔ NaCNO + NaCl + H2O NaCNO + 4H2O ⇔ (NH4)2CO3 + Na2CO3 (NH4)2CO3 + 3Cl2 + 6NaOH + Na2CO3 ⇔ N2 + 6NaCl + 2NaHCO3 + 6H2O NaSCN + 8Cl2 +10Ca(OH)2 ⇔ 2NaCNO + 2CaSO4 + 8CaCl2 + 10H2O Los efluentes del tratamiento con hipoclorito de sodio pueden presentar cloro residual y cloroaminas las cuales se forman por reacción del oxidante con amoníaco en solución. Las cloroaminas son compuestos muy tóxicos para la vida acuática y generalmente se deben remover mediante desclorinación con sulfito alcalino antes de descargar el efluente tratado. El cloro residual debe ser menor de 0,02 ppm. • Adsorción (Egashira 2012, Mona 2014 y Acheampong 2013): La adsorción es un proceso donde un sólido se utiliza para quitar una sustancia soluble del agua. En este proceso el solido puede ser carbon activado, zeolitas, cascara de coco etc.. El carbon activado se produce especificamente para alcanzar una superficie interna muy grande (500 - 1500 m2/g). Esta superficie interna grande hace que el carbon tenga una adsorción ideal. La eliminación de iones de metales pesados tóxicos de aguas residuales ha recibido en los últimos años una mayor atención debido a la necesidad de disminuir la contaminación en los diferentes sectores de la industria por presencia de metales pesados en sus desechos.
  • 16. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente • Degradación bacteriana (Morillo 2015): En los últimos años se han realizado diferentes investigaciones enfocadas a la degradación de cianuro mediante bacterias, como es el caso de las Pseudomonas SP, que son capaces de degradar cianuro hasta concentraciones de 1000ppm. Sin embargo este método presenta la limitante que en muchos casos lo efluentes de minería contienen concentraciones superiores a los 1000 ppm de cianuro, por lo tanto esto restringe su utilización. • Electrocoagulación (Caviedes 2015): En este proceso se aplican los principios de coagulación-floculación en un reactor electrolito. Este esta dotado de una fuente de corriente y varios electrodos encargados de aportar iones desestabilizadores de partículas coloidales que reemplazan las funciones de los compuestos químicos que se utilizan en el tratamiento convencional induciendo la corriente eléctrica en el agua a través de placas metálicas paralelas de hierro o aluminio, en la siguiente tabla se observa la remoción de algunos metales pesados por electroquímico. CONCLUSIONES
  • 17. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente • En Municipios medianos en proceso de crecimiento poblacional, las lagunas de oxidación se convierten en procesos ineficientes para tratar la problemática de aguas residuales urbanas • Métodos alternativos para el tratamiento de aguas residuales en núcleos poblacionales pequeños, permiten el reúso del agua en especial en zonas donde el recurso es limitado. • Los Humedal de flujo vertical con vegetación son métodos sencillos, fáciles de ejecutar para el tratamiento de las aguas residuales domésticas, en el caso de las aguas provenientes de cocinas, duchas, y lavado. • El agua es fuente de vida y vemos que cada las cantidades disponible de agua para consumo humano y necesidades básicas se esta disminuyendo alarmantemente y es muy probable que si no se toman las medidas necesarias y en futuro no muy lejano, tengamos que recurrir a reutilizar nuestros propios desechos con previo tratamiento y buscar alternativas mas costosas y complicadas para proveernos del preciado liquido como reutilizar nuestras propias aguas residuales, tratar aguas de mar o acceder a aguas subterráneas. • Es importante comprender los diferentes procesos de tratamiento de aguas residuales, con el fin de realizar una adecuada implementación y de esta forma evitar la contaminación por vertimiento de sustancia contaminantes en nuestras fuentes hídricas y ecosistemas. • Un buen tratamiento de aguas residuales, nos proporciona la opción de reutilizar el agua y esto es uno de los puntos vitales para cuidar nuestro recurso hídrico y evitar su escasez, además de evitar consecuencias graves e incluso irreparables que pueden ocurrir en caso de no realizar un adecuado tratamiento del agua residual, como son intoxicaciones, enfermedades, pérdida de biodiversidad, daño en nuestros ecosistemas etc. • En cuanto a la contaminación del recurso hídrico por procesos mineros, debemos tener en cuenta que debemos coexistir con ellos, ya que los metales son indispensables en muchos
  • 18. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente de los equipos que usamos a diario por esto el tratamiento de aguas residuales y reuso de estas, es la alterativa que deben adoptar todas las empresas para mitigar la contaminación. • Un punto clave en el tratamiento de aguas residuales es el control que las autoridades ambientales deben ejercer sobre este tema, ya que si no hay un control eficiente, todas las normas y decretos ambientales creados en nuestro país, se pueden quedar en el papel ya a pesar de tener tantas alternativas para evitar la contaminación, estas no se cumplan. • El tratamiento de aguas residuales, marginal en el mundo, es clave para proteger la salud y el medioambiente, pero también para hacer frente a la escasez, según un informe de la ONU publicado el miércoles. "Las aguas residuales representan un recurso muy valioso, debido a la disponibilidad limitada de agua dulce en el mundo y a la demanda al alza", estimó Guy Rider, responsable de ONU-Agua, en ocasión de la Jornada Mundial del Agua. Bibliografía • Comisión Nacional del Agua . (2007). Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento. Recuperado el 18 de 11 de 2017, de Comisión Nacional del Agua Mexico: http://www.conagua.gob.mx/CONAGUA07/Publicaciones/ Publicaciones/Libros/10DisenoDeLagunasDeEstabilizacion.pdf • Adminmgv. (17 de 05 de 2016). Tratamiento del Agua. Recuperado el 18 de 11 de 2017, de Tratamiento del Agua: http://www.tratamientodelagua.com.mx/lagunas-de- oxidacion-que-son/ • Alcaldia de Monteria. (2015). Adios a la laguna de oxidación. Recuperado el 18 de 11 de 2017, de Alcaldia de Monteria: http://www.monteria.gov.co/noticias/individual/? cod=1118
  • 19. Modulo Manejo Integrado del Agua – Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente • DANE. (2010). Boletin Censo General 2005 Monteria. Recuperado el 12 de Octubre de 2017, de DANE. • Gonzalez, M. R., & Burgos, A. J. (2013). Humedal de flijo vertical para tratamiento terciario del efluente fisico-químico de una estacion depuradora de aguas residuales domesticas. Ingenieria Investigacion y tecnologia, 223-235. • La Razon.com. (2 de 2016). Este año inicia construcción del primer módulo de la Planta de Tratamiento de Aguas residuales. Recuperado el 18 de 11 de 2017, de La Razon.com: http://larazon.co/2016/02/este-ano-inicia-construccion-del-primer- modulo-de-la-planta-de-tratamiento-de-aguas-residuales/ • Martínez, F. Z. (2001). El tratamiento de las aguas residuales municipales en las comunidades rurales de México. . Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas , 139-150. • Perez, M. (2013). Iris pseudacorus/. Recuperado el 21 de 11 de 2017, de Botanica y jardines: http://botanicayjardines.com/iris-pseudacorus/ • Rodriguez, M. G. (2006). Depuración de aguas residuales: modelizacion de procesos de lodos activos. España: CSIC Consejo Superior de Investigaciones Científicas. • Vega, L. (2017). La Dimensión Ambiental del Desarrollo. Bogota: ECOE ediciones. • Vilanovaa, R., Satin, I., & Pedret, C. (2017). Control en Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales: Estado actual y perspectivas. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial, 329-345. • Mudder, T., Smith, A.,”The Chemistry and Treatment of Cyanidation Wastes”. Mining Journal Books, London, 1991. • Egashira R., Tanabe S, (2012). Adsorption of heavy metals in mine wastewater by mongolian natural zeolite. elsevier. japan.
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