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Caribbean Environment Programme Technical Report #40 1998 All CEP Technical Reports

 

CAPÍTULO 4.
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

 

A continuación se presenta un resumen de los documentos, libros de texto, manuales y guías que contribuyeron a la elaboración de las distintas sesiones de este informe. Algunos de los textos y artículos aquí citados se refieren a cuestiones en otras regiones del mundo, fuera de la RGC, pero han sido incluidos debido a su utilidad en la explicación de tecnologías y procedimientos. La estructura de esta descripción bibliográfica corresponde al orden de los capítulos del informe. En al Apéndice C se incluyen las fichas bibliográficas de algunos de los trabajos referidos en esta sección.


ANTECEDENTES DE CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS DE ALCANTARILLADO EN LA RGC

Una fuente clave de la información actual sobre cuestiones de contaminación de las aguas de alcantarillado en la región del Caribe es la serie de actas de conferencias publicadas desde 1992 por la CWWA. Dichas actas constituyen una guía útil de documentos sobre intereses temáticos de actualidad. Por ejemplo, en las actas de 1994 se encuentran varios documentos de interés para los lectores de este informe. "Near Zero Discharge Systems: As Low Cost, Advance Technology for Caribbean Water and Wastewater", por Donald Bullock (Bullock 1994) presenta un concepto para sistemas in-situ que incluyen filtros de arena de inversión de aguas para drenajes de pileta y de lavado seguidos de aereación y ósmosis inversa. El uso de este sistema es el tratamiento de aguas grises domésticas para su conversión en agua potable. Un sistema menor, separado, se debería usar para el agua de los sanitarios a fin de prepararla para absorción terrestre o descarga en aguas receptoras. "Coral Reefs, Sewage and Water Quality Standards", por Thomas J. Goreau (Goreau 1994) presenta un resumen de datos sobre el daño a los arrecifes de coral debido a la eutrofización de la zona costera, la erosión terrestre, las altas temperaturas, el buceo deportivo, y la pesca excesiva. El autor cuenta con una experiencia de 35 años de estudio sobre la ecología de los arrecifes de corales en Jamaica, y señala que la eutrofización (fertilización excesiva de nutrientes) de las aguas costeras ha causado una grave reducción de los arrecifes de coral. Arrecifes que solían contar con un 95% de corales vivos, en la actualidad están cubiertos por algas en más del 95%. El autor informa que las crecientes concentraciones de nitrato y fosfato en las aguas costeras han tenido un efecto directo en esta conversión hacia una ecología menos deseable. "Impacts of Wastewater on Caribbean Coastal and Marine Areas", por Arthur B. Archer (Archer, A. B. ) presenta un panorama de los problemas de contaminación de las aguas de alcantarillado en la región del Caribe, incluso la deposición de algas en los lechos marinos, el daño a los arrecifes de coral y la reducción de la pesca. También se discute el potencial de mejoramiento de estos problemas a través de la remoción de nutrientes de los efluentes de alcantarillado y de la instalación de largos desagües marinos. "Sandfiltration Treatment of Domestic Wastewater A Viable Option in Complex Areas", por Desmond Munroe (Munroe 1994) presenta una discusión de las soluciones potenciales al grave problema de la contaminación por nitrato de las aguas de suministro subterráneas debido a los efluentes de las fosas sépticas. Se consideran una serie de alternativas, tales como:

El autor presenta ejemplos de antecedentes en Jamaica, acerca de la contaminación de las aguas subterráneas debido a letrinas y fosas sépticas conectadas a campos de percolación o a pozos de absorción/percolación. Tres artículos discuten modelos numéricos para las condiciones ambientales y simulan la calidad del agua para el Puerto de Kingston en Jamaica (Gay and Burgess 1994, Hamman 1994, Tarbotton 1994). Varios artículos (Chaulk, et al. 1994, Suite 1994, Pemberton 1994, y Hunter 1994) tratan cuestiones de manejo directamente relacionadas a la creación de infraestructura de servicios de aguas residuales en la región. Varios otros presentan estrategias para el diseño de lagunas de tratamiento para aguas residuales (McTaggart and Barnard 1994, Marococchio 1994, y Pearson 1994)

"Wastewater Disposal in the Caribbean: Status and Strategies" (Archer, A. 1989) y "Developing Alternative Approaches to Urban Wastewater Disposal in Latin America and the Caribbean" (Bartone 1984) ofrecen buenos panoramas sobre la eliminación de aguas residuales en el Caribe. Los autores mencionan las posibles tecnologías de tratamiento de desechos en la RGC tales como desagües submarinos con pre-tratamiento mínimo, reutilización de effluentes tratados para la irrigación y otras tecnologías no convencionales para la sanidad de urbanizaciones pobres. También mencionan los problemas actuales de fijación de normas de calidad del agua. Muy a menudo, los organismos reguladores en Latinoamérica y el Caribe tratan de definir un conjunto de normas basadas en el uso y la clasificación del agua. Este enfoque no ha dado buenos resultados debido a su inflexibilidad, su fracaso en interrelacionar la calidad del agua con las descargas y su falta de consideración por cuestiones económicas.

Regional Overview of Land-Based Sources of Pollution in the Wider Caribbean Region (PNUMA 1994) presenta un panorama del volumen y los tipos de contaminación generada en varias regiones del Caribe. El informe identifica a las aguas de alcantarillado como una de las principales fuentes de contaminación.- Se suministran datos sobre las cargas de desechos de cada región de la RGC, junto con un análisis de las plantas existentes y de las industrias predominantes en las diferentes regiones.

El Report on Rapid Assessment of Liquid Effluents from Land Based Sources in Trinidad and Tobago (Institute of Marine Affairs 1992) es un estudio detallado de las cargas y fuentes contaminantes en las aguas costeras de Trinidad y Tobago. El informe considera que las fuentes principales de DBO son las refinerías de petróleo, los establecimientos ganaderos, las industrias de procesamiento de alimentos y de químicos y las aguas de alcantarillado.

"History and Application of Microbiological Water Quality Standards in the Marine Environment" (PNUMA 1994) presenta una historia del desarrollo de las normas para la calidad del agua en los Estados Unidos y el efecto de este desarrollo en las normas para la calidad del agua en otros países. Se enumeran las pautas de la calidad del agua para los Estados Unidos y para algunos países Centroamericanos. El autor señala que la mayoría de los países en la RGC que cuentan con normas de calidad del agua adoptaron éstas sobre la base de las normas en los EEUU, con mínimas consideraciones a la situación económica y a las prioridades propias. El autor opina que los planificadores deben realizar una revisión total de las normas y pautas locales de la calidad del agua, si las hubiera, para asegurar que se tomen en cuenta las prioridades de desarrollo económico locales. Además aconseja que la decisión de diseñar sistemas que trasciendan las mínimas normas de calidad del agua debieran obedecer a necesidades demostradas o a decisiones de políticas estatales, locales o nacionales. El autor introduce también la controversia de si el baño en aguas moderadamente contaminadas con coliformes es una cuestión de salud pública o estética. También se revisan estudios que relacionan enfermedades surgidas por contacto con el agua a la calidad del agua (en cuanto a recuento de coliformes).

"Review on the Present State of Marine Pollution by Sewage and Present Monitoring and Control Practices in the Wider Caribbean" (CEPPOL 1991) es un informe borrador redactado para un Seminario

de CEPPOL en abril de 1991 en Kingston, Jamaica. Este informe era susceptible de correcciones luego de la reunión, por lo que puede contener alguna información incorrecta. Sin embargo, es un excelente análisis de las prácticas de tratamiento de aguas residuales existentes en varios países de la región. Muestra el hecho contundente de que la mayor parte del Caribe no cuenta con sistemas de recolección de aguas residuales con tratamiento centralizado. Por ejemplo, el Caribe Oriental y en la Bahamas, aproximadamente el 40% de la población utiliza retretes, otro 40% usa fosas sépticas, 11% usan redes cloacales de eliminación con tratamiento centralizado, y el 9% no tiene ningún tipo de servicios de eliminación. En la RGC muchos de los sistemas de recolección existentes y de las plantas de tratamiento carecen de mantenimiento adecuado. Este estudio incluye a los programas de vigilancia en curso para los diferentes países.


LA PLANIFICACIÓN Y EL MANEJO AMBIENTAL

Appropriate Sanitation Alternatives (Kalbermatten, J.M. 1982; World Bank Studies in Water Supply and Sanitation No 1) es un extenso documento acerca de los pasos y cuestiones que debe considerar un planificador de un país en desarrollo para mejorar la sanidad asociada a la eliminación de los excrementos. Incluye información sobre opciones tecnológicas. Los autores sostienen que los países en desarrollo obtienen mayor beneficio al obtener listas de tecnologías inadecuadas que deberían evitar, que al ser aconsejados a utilizar una determinada tecnología como la más apropiada. La apreciación de las condiciones particulares de cada sitio, las consideraciones económicas y las preferencias locales no resultan sencillas de realizar cuando se seleccionan tecnologías "adecuadas" o "correctas" para países en desarrollo.

Management of Industrial Wastewater (High Institute of Public Health 1981) es una recopilación de las Actas del Simposio Internacional de Alejandría, Egipto. Incluye estudios de casos y documentos sobre planificación, manejo y control de la contaminación industrial, así como también sobre tecnologías de tratamiento específicas. Los estudios de casos no son muy actuales pero el libro sirve como una buena referencia sobre algunas de las tecnologías de tratamiento disponibles en la industria de las aguas residuales industriales.

"Industrial Pollution Control in Developing Nations" (Miller, J.P 1981) trata el conflicto entre la promoción del desarrollo económico en los países en desarrollo y la imposición, al mismo tiempo, de restricciones ambientales que desalientan el desarrollo industrial. Sin embargo, según esta publicación, la experiencia demuestra que plantas de control de la contaminación razonablemente eficaces cuestan entre el 1 y el 5% del costo de la inversión de una nueva industria, y que los programas posteriores de limpieza de las áreas contaminadas por las industrias, pueden costar cien o incluso mil veces más que el desarrollo industrial original. También se discuten otros temas como el financiamiento, la participación gubernamental y los subsidios para la prevención de la contaminación.

Planning for Small Community Wastewater Treatment Systems (U.S. State Department et al. 1994), patrocinado por EPA (EEUU), está tomado de "The Middle East Peace Process Multirateral Working Groups on Environment and Water Resources", que tuvo lugar en El Cairo, Egipto en Junio de 1994. Este documento trata de la planificación, el manejo, la reutilización del agua, las tecnologías de recolección y tratamiento, y los recursos de información disponibles en el Cercano Oriente y en los Estados Unidos.

El manual Wastewater Treatment/Disposal for Small Communities (U.S. EPA 1992) incluye un capítulo sobre planificación y manejo; no obstante, no constituye una fuente adecuada para la planificación en la RGC. El manual asume que el usuario trabajará en el marco regulatorio bien definido de los Estados Unidos.

Guidelines for Improving Wastewater and Solid Waste Management (Andrews, R.N 1993), fue escrito teniendo en cuenta a países en desarrollo. Muchos países industrializados manejan los desechos por medio de tecnologías avanzadas y de regulaciones estrictas, Sin embargo, algunos de los países en desarrollo no poseen instituciones u organismos regulatorios lo suficientemente fuertes para hacer respetar reglamentos estrictos o carecen de recursos para costear tecnologías avanzadas. Este manual ofrece una guía para determinar las mejores tecnologías, los instrumentos de políticas, y las instituciones para un país o una comunidad en particular.

Los siguientes manuales editados por EPA también discuten la planificación de plantas o procesos de tratamiento:

• Alternative Wastewater Collection Systems (U.S. EPA 1991)

• Municipal Wastewater Stabilisation Ponds (U.S. EPA 1983)

• Onsite Wastewater Treatment and Disposal Systems (U.S. EPA 1980)

• Rapid Infiltration and Overland Flow (U.S. EPA 1984)

• Sludge Treatment and Disposal (U.S. EPA 1979)

"Planning Replicable Small Flow Wastewater Treatment Facilities in Developing Nations", (Gaber, A. 1993) describe los pasos requeridos para planificar una planta de tratamiento para una pequeña comunidad en un país en desarrollo. El autor indica que históricamente se han dado dos respuestas a la pregunta ¿Cuál es la mejor opción de desarrollo de las aguas residuales en el ambiente complejo de un país en desarrollo? Una respuesta ha sido que la tecnología y los componentes externos e innovadores siempre pueden resolver los problemas de las aguas residuales. La otra es que la tecnología no sirve a menos que el sistema local sea capaz de sostener adecuadamente la infraestructura requerida. Este documento se concentra en la última respuesta.

"Evaluation of Innovative Wastewater Treatment Technology" (Qasim, S.R. 1993), "How Appropriate are ‘Appropriate Waste Management Technologies’" (Bhamidimarri, R. 1996), y "Appropriate Wastewater Treatment Technology for Small Communities" (Kreissl, J.F. 1996) ensayan todos una definición de los términos "innovador" y "adecuado". La mayoría concuerda en que la tecnología adecuada debe ser:

"Control of Pollution in Organized Industrial Districts: A case study fron Turkey" (Filibeli, A. 1996) discute las estrategias de planificación en Turquía para controlar la contaminación de aguas residuales industriales. En 1993 había en Turquía 100 Distritos Industriales Organizados (DIOs), y se anticipaba mucho crecimiento. La idea del DIO es ofrecer a los inversionistas industriales parcelas con infraestructura adecuada (rutas, energía, suministro de agua, recolección y eliminación de las aguas residuales, consultoría técnica, comunicaciones, etc.) a un costo lo suficientemente bajo como para alentar el desarrollo. Cada DIO posee una planta central de tratamiento de aguas residuales. Algunas de las industrias deben pre-tratar el agua antes de su descarga en sistemas de recolección central. Los autores enfatizan la importancia de la minimización de desechos y la zonificación estratégica de los sectores industriales, de manera de que industrias similares estén próximas y puedan compartir las plantas y los costos del pre-tratamiento.

"Wastewater Treatment Meets Third World Needs", (Nichols, A.B. 1987) estudia algunas de las necesidades sanitarias y relacionadas con la salud en las naciones en desarrollo, sí como la asistencia financiera del Banco Mundial en varios proyectos. Se trata el impacto de las aguas contaminadas con coliformes. Según el Banco Mundial, la carencia aguda de agua combinada con la contaminación causa 25.000 muertes por día. El Banco señala que el sistema adecuado de tratamiento para reutilización de las aguas residuales debe ser capaz de eliminar lombrices, reducir los organismos patógenos bacterianos y virales y estar libre de olor y apariencia desagradables. Afirma también que Latinoamérica no debería adoptar políticas oficiales a priori que promuevan tratamiento secundario, a menos que haya claras justificaciones. Para los países en desarrollo es muy importante determinar el costo del tratamiento de las aguas residuales, así como el grado de tratamiento necesario. La eliminación bacteriana y patógena de las aguas residuales ha sido directamente relacionada con la salud, pero aún quedan pendientes cuestiones acerca del impacto de DBO y SST en la salud.


SISTEMAS ALTERNATIVOS DE RECOLECCIÓN

El manual del EPA, Alternative Wastewater Collection Systems (U.S. EPA 1991), trata sobre alcantarillas a presión, alcantarillas al vacío, alcantarillas de gravedad convencional y alcantarillas de pequeño diámetro. Se discuten las aplicaciones potenciales para todo tipo de condiciones geográficas e hidrogeológicas, volumen de flujo, restricciones económicas y distribución de fuentes de aguas residuales. Se trata de un completo manual sobre los sistemas de recolección.

Guidelines for Improving Wastewater and Solid Waste Management (Andrews, R.N. 1993) presenta una breve lista de sistemas de recolección de aguas residuales. También se enumeran factores que deben considerarse al determinar si se opta por un sistema de recolección o por un sistema de tratamiento in-situ. La elección depende de factores como el tamaño del terreno, la densidad de población, la topografía, la elevación de las aguas subterráneas y las características del suelo. Según esta publicación, la eliminación in-situ es adecuada en las áreas de baja densidad de población, con topografía prácticamente plana, suelos de buena permeabilidad, y un manto acuífero de por lo menos un metro debajo de la superficie. Para las viviendas, las opciones in-situ son las letrinas o fosas sépticas que combinan recolección con tratamiento. Los tratamientos externos son apropiados para las zonas de alta densidad, con topografía ondulada, altas napas de agua, suelos arcillosos o rocosos de permeabilidad pobre, y siempre que se encuentre disponible el espacio para el tratamiento y la eliminación fuera del sitio.

Planning for Small Community Wastewater Treatment Systems (U.S. State Department et al. 1994) presenta ejemplos de alcantarillas simplificadas. Los principios básicos detrás de las alcantarillas simplificados son: determinar la fuerza de tracción necesaria para el movimiento de las partículas contra una velocidad mínima, la profundidad reducida de las alcantarillas, y además considerar la mejora de materiales, la construcción y la limpieza de los equipos. Se incluyen ejemplos de planes.

Una presentación de Charles Vanderlyn sobre "Small Diameter Sewers" (Inter-American Development Bank 1992) en el Seminario sobre Tecnologías Adecuadas e Innovadoras para Países Latinoamericanos trata de las tecnologías de los sistemas tradicionales de recolección con énfasis en las alcantarillas de diámetro pequeño. A las pequeñas comunidades les resulta prohibitivo el costo de instalación de las alcantarillas de gravedad convencionales. Estos sistemas necesitan caños costosos, de gran diámetro para poder asegurar un fluido fácil, con pozos de acceso cada 100 metros o cada cambio de dirección. Por medio de un pre-tratamiento en las viviendas o en pequeños grupos con fosas sépticas, pueden retenerse la mayoría de los sólidos, permitiendo así el uso de caños más pequeños en la construcción de la red. Como la mayoría de los sólidos es eliminada, no es necesario mantener un mínimo de velocidad a fin de evitar la acumulación de sólidos. Otra opción es el uso de una bomba moledora en lugar de una fosa séptica, para destruir los sólidos que pudiesen ocasionar taponamientos. El autor señala que a pesar de que estos sistemas son viables en función de sus costos en los Estados Unidos, se necesita mayor evaluación o estudios pilotos en otros países para determinar su viabilidad económica, debido a la diferencia en los costos relativos de la energía y de los materiales.

"The Feasibility Studies and Design of a Public Sewage Collecction, Treatment and Outfall Scheme for the South Coast of Barbados" (Fries, H. 1992) trata de la metodología y los procesos para diseñar un sistema de recolección para la zona sur de la isla de Barbados. Se instalarán cuarenta kilómetros de una alcantarilla sanitaria y ochenta kilómetros de conexiones de servicios, dependiendo de un financiamiento por parte del Banco Interamericano de Desarrollo. Se están investigando métodos de construcción sin zanjas debido al congestionamiento de la línea de servicios. Se esperan altos costos sociales directos e indirectos, que incluyen:

"Alteration in Sewage Characteristics Upon Aging" (Kaijun, W. 1995) debate el modo en que el rendimiento y la eficacia de un sistema de tratamiento dependen de las características de las aguas residuales cuando llegan a la planta de tratamiento. Los puntos principales indican que los componentes más olorosos del alcantarillado en las líneas de transporte provienen de la formación de productos de reducción de sulfatos. El autor señala que el olor puede ser controlado imponiendo condiciones aeróbicas en el alcantarillado. También sostiene que los sistemas de alcantarillado podrían contribuir mucho más con el pre-tratamiento de reacciones microbianas anaeróbicas que en la mayoría de los casos actuales. Una posibilidad que se recomienda para mayor investigación es la de "sembrar" las líneas de alcantarillado con una población microbiana activa para aumentar la reducción de DQO durante el transporte. Otra posibilidad es reciclar el fango acumulado en la parte inferior de la alcantarilla hacia la parte superior, a fin de aumentar la concentración bacteriana. Esta propuesta de "siembra" o aereación es muy costosa y no parece ser factible o viable económicamente.

"The option of Appropriate System for Wastewater Treatment in Low-Density Areas" (Ukita, M. 1993) es una revisión estadística de cuándo resultan más económicos en Japón los sistemas de recolección en lugar de los tratamientos in-situ. Los autores determinaron que los sistemas de recolección son más ventajosos cuando la densidad de viviendas excede las 9.5 viviendas por hectárea. Se presentan gráficos para los costos de sistemas de recolección por vivienda en relación con la densidad de viviendas en Japón. Se da énfasis a la elección del sistema de tratamiento adecuado en consideración de los factores económicos, la calidad de las aguas receptoras y el impacto ambiental total de los efluentes descargados.


OPCIONES DE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS DE ALCANTARILLADO DOMÉSTICAS PARA SISTEMAS DE VIVIENDAS

Appropriatre Sanitation Alternatives (Kalbermatten, J.M. 1982) contiene información sobre los sistemas de saneamiento para viviendas que pueden ser utilizados por países en desarrollo donde no se encuentran disponibles sistemas de recolección. Los retretes, son básicamente un pozo en el suelo donde caen los excrementos. Éstos se descomponen de forma anaeróbica, no obstante, el pozo eventualmente se llena. Cuando llega a completar los tres cuartos debe ser desafectado y sellado. Existen muchas variaciones de letrinas de pozo, tales como un excusado de chorro de agua, en el que los excrementos caen en curva a un compartimiento separado. Se utiliza agua o aguas grises para hacer circular los desechos. Su ventaja radica en que puede ser construido en el interior porque es inodoro. Otra alternativa son los excusados de compost, aunque éstos requieren más mantenimiento y capacitación para su manejo. Adicionalmente a los requisitos de mezcla y calentamiento ocasional, se debe agregar hierba, ceniza, aserrín u otro material orgánico para mantener el equilibrio necesario entre el material orgánico y los nutientes. Asimismo, existen complicaciones en los climas húmedos.

The Innovative and Alternative Technology Assessment Manual (U.S. EPA 1980) posee una hoja de datos sobre tres tipos diferentes de excusados que no requieren agua para su funcionamiento: excusados de incineración, excusados de compost, y excusados de circulación de aceite. Estas opciones pueden ser viables donde el agua es escasa o donde no existen otras opciones de tratamiento para las aguas residuales. Los excusados de incineración y de compost tienen potencial como opciones económicas, pero el de recirculación de óleo no se recomienda, ya que genera residuos oleosos y requiere separación de sólidos y óleos.

"Wastewater Treatment Technologies: Pit Latrines". (Kaltwasser, B.J. 1995) es una discusión exhaustiva de la teoría sobre las letrinas de pozo, las consideraciones de diseño, las variaciones en los diferentes diseños, los requisitos de mantenimiento y sus aplicaciones. Algunas de las consideraciones importantes son: el tamaño requerido, la contaminación de las aguas subterráneas (si hay tuberías), la ventilación, las medidas adecuadas para evitar problemas con alimañas (moscas, roedores), y la cesación del uso de la letrina cuando completa su capacidad. Otra consideración es que las letrinas húmedas pueden descomponer sólidos más rápidamente que las letrinas secas debido a que la microbiología puede migrar más rápido a fuentes de mayor alimento en el agua. El diseño de una letrina húmeda puede minimizar el mantenimiento requerido de remoción de sólidos o de desafectación.


OPCIONES DE TRATAMIENTO DE AGUAS DE ALCANTARILLADO DOMÉSTICO PARA SISTEMAS IN-SITU

El manual Innovative and Alternative Technology Assessmment Manual (U.S. EPA 1980) incluye algunas hojas de datos sobre fosas sépticas con diferentes opciones de eliminación de efluentes. Las fosas sépticas pueden usarse en tierras con suelos absorbentes para eliminación de efluentes siempre que la permeabilidad del suelo sea por lo menos de 25mm/hora. Los suelos arcillosos son los más permeables. Por lo menos se necesitan 660 mm entre la superficie de infiltración y el mayor nivel potencial de aguas subterráneas a fin de minimizar su contaminación. Si los índices de aplicación de efluentes no son excesivos, el suelo remueve eficazmente DBO, SST, bacterias, virus y metales. Si los niveles de aguas subterráneas son normalmente altos, se pueden utilizar sistemas terraplén o al nivel para disponer del efluente de la fosa séptica. Los sistemas de terraplén son fondos de absorción elevados que suministran tratamiento para el efluente antes de su descarga eventual en el subsuelo. The Municipal Wastewater Technology Fact Sheets (U.S Department of Commerce 1991) incluye las mismas hojas de datos sobre fosas sépticas con fondos de absorción y sistemas elevados.

El manual Onsite Wastewater Teatment and Disposal (U.S. EPA 1980) trata la misma información con mayor detalle. Se suministran datos para determinar si los suelos son adecuados como tierras de absorción, se informa sobre el tamaño y la forma requeridos por las fosas sépticas para tratamientos adecuados, sobre cómo asegurar la hidráulica correcta en la fosa, sobre procedimiento de mantenimiento periódico, y acerca de las opciones para la eliminación de efluentes. Además de los campos de absorción o de eliminación de terraplén, las posibilidades de eliminación incluyen filtros de arena, descarga en aguas de superficie y estanques de evaporación. Este es un libro de referencias detalladas sobre los sistemas de tratamiento de suelos.

El manual Wastewater Treatment/Disposal for Small Communities (U.S. EPA 1992) no trata el tema de las fosas sépticas en detalle, pero menciona que los tanques de retención o contención pueden usarse para almacenar agua hasta que ésta pueda ser recolectada a fin de ser tratada externamente o eliminada. Aunque esta opción elimina la necesidad de tratamiento, posee muchos inconvenientes. Requiere bombeado frecuente (según la medida del tanque) y puede resultar demasiado caro en el caso de una comunidad remota. El tanque de retención debe ser de alta calidad para que evite filtraciones de líquidos, sólidos y olores.

"Wastewater Treatment Technologies- Septic Tanks" (Kaltwasser, B.J. 1995) suministra una explicación académica del funcionamiento de las fosas sépticas, así como también importantes consideraciones sobre diseño. Si tienen el tamaño adecuado, las fosas sépticas necesitan ser vaciadas sólo una vez cada cinco o siete años, aunque es más corriente que se vacíen cada dos o tres años. Una opción de eliminación de efluentes es el uso de alcantarillas de gravedad de pequeño diámetro para transportar el efluente a otro proceso o planta de tratamiento. Este sistema puede resultar inapropiado en áreas muy rurales, pero puede ser económico en el caso de una densidad de población suficientemente alta.


OPCIONES DE TRATAMIENTO DE AGUAS DE ALCANTARILLADO DOMÉSTICAS PARA TRATAMIENTOS INTENSIVOS TERRESTRES DE BAJA TECNOLOGÍA

Cada uno de los manuales siguientes presenta información importante sobre diseño, funcionamiento, mantenimiento y otros asuntos aplicables en lagunas/estanques, procesos de película fija, infiltración/percolación, pantanos, escurrimientos superficiales y filtración de arena:

The Process Design Manual of Land Treatment of Municipal Wastewater (U.S. EPA 1984) constituye un recurso útil para los procesos de tratamiento por infiltración/percolación y de escurrimientos superficiales.

Los siguientes manuales presentan información sobre diseños de lagunas o estanques de estabilización, cada uno contiene excelentes datos para un ingeniero industrial que trabaje en las etapas de planificación o diseño de un proyecto:

Including Relevant Technologies in Operation Worldwide (Millette, E.M. 1992),

"BOD 5 Removal in Facultative Ponds: Experience in Tanzania" (Mayo, A.W. 1996) presenta los datos de nueve estanques facultativos en funcionamiento bajo condiciones tropicales. Los autores estiman que el funcionamiento inadecuado se debe al diseño incorrecto. Por ejemplo, los diseños deben tener en cuenta la tasa de reacción adecuada para la microbiología en los climas tropicales. Se exploran cuestiones como la remoción de DBO en relación con el tiempo de detención y la tasa de remoción de DBO constante en relación con la tasa de carga de DBO. Se indica un tasa de carga óptima de 450 kilogramos/hectárea/día.

"Comparison of the Purifying Efficiency of High Rate Algal Pond with Stabilisation Pond" (Picot, B. 1992) discute las ventajas y desventajas de dos tipos de sistemas de estanque para uso en áreas costeras con climas mediterráneos. En los estanques de altos índices de algas (HRSPs), se alienta la floración de algas (aumentando así la remoción de nutrientes), las profundidades son menores, se practica la mezcla mecánica y los tiempos de detención son menores (4 a 10 días). Esto reduce la superficie requerida. Este estudio muestra que las lagunas HRAP pueden proporcionar el mismo nivel de tratamiento que los estanques de estabilización en un quinto del área. Aunque los estanques de estabilización requieren áreas mayores, sus largos tiempos de detención promueven la sedimentación y la muerte o remoción de bacterias y patógenos.

La tendencia a las bajas concentraciones de patógenos en HRAPs y en estanques de estabilización sugiere que la elevación de la temperatura o la luz solar pueden remover patógenos en los estanques. "The Effect of Sunlight on Faecal Coliforms in Ponds: Implications for Research and Design" (Curtis, T.P. 1992) enfrenta el complejo problema de planear la remoción de coliformes fecales en los estanques de estabilización. La intensidad de la luz solar, el oxígeno disuelto en el agua y el pH de la laguna afectan los índices de remoción de coliformes. En su investigación, los autores descubrieron que: 1) la luz sólo tiene impacto sobre los coliformes fecales si está complementada con altas concentraciones de oxígeno disuelto (OD) y un pH alto, 2) la tendencia que poseen las algas de impedir la penetración de la luz se contrarresta por su capacidad de aumentar el pH y el OD, y 3) que la luz visible es más importante que los UV. En este informe se incluyen los antecedentes de un estudio previo sobre el tema.

"Efficiency of Faecal Bacterial Removal in Waste Stabilization Ponds in Kenya" (Mills, S. W. 1992) presenta tasas de mortandad de coliformes fecales para siete estanques de estabilización en Africa. Los resultados fueron menores que los previstos por los cálculos de diseño tradicionales basados en la temperatura. Se apreció que existe una buena correspondencia entre las constantes de los índices de remoción primaria de coliformes fecales y la temperatura y las concentraciones de coliformes fecales del afluente. Los autores señalan que antes se han registrado índices de remoción más altos, pero que pueden reflejar también la remoción por sedimentación. El valor del pH raramente supera el de 9, y los autores especulan que se podría lograr una remoción considerablemente mayor si el pH pudiese mantenerse en torno a 10.

En el trabajo "Influence of Climate on Stabilization Ponds" (Mendes, B.S. 1995) se desarrolla la correspondencia entre la remoción de DBO y el índice de carga de DBO para cinco climas diferentes en Portugal.

"Sustainability and Wastewater Treatment" (Panetta, 1992) enfoca al tratamiento de aguas residuales considerando su adecuación ambiental y económica. El documento describe una alternativa a la tecnología convencional de tratamiento de las aguas residuales en la forma de un sistema avanzado de estanques integrados (AIPS). Un AIPS es un sistema de tratamiento de laguna desarrollado por William J. Oswald, de la Universidad de California, que trata de optimizar las características de altos índices de algas anaeróbicas y facultativas, y de establecer estanques para el manejo integrado de las aguas residuales. Las aguas residuales sin tratar fluyen a través de estanques en serie. La primera unidad en la cadena de tratamiento es el estanque anaeróbico o primario. Este estanque está diseñado para un tiempo de retención hidráulica de 5-10 días y es relativamente profundo (4-5 metros). Las aguas residuales son dirigidas al centro de la unidad anaeróbica y al fondo del estanque para atrapar a la mayor parte de los sólidos, inclusive a los huevos de lombrices y a los quistes de parásitos. La segunda unidad de la serie es un estanque facultativo menos profundo (2-3 metros) donde tienen lugar tanto la floración de algas como la sedimentación. La tercera unidad de la serie es un estanque poco profundo (1-2 metros) de alto índice de algas que permite la total penetración de la luz solar a través de toda la columna de agua a fin de maximizar el crecimiento fotosintético, y que puede contener turbinas mezcladoras de fluidos de paletas axiales para evitar la sedimentación. Una porción del effluente rico en oxígeno de esta unidad puede ser recirculado por bombeo a la unidad anaeróbica a efectos de proporcionar una tapa aeróbica para el control del olor. La cuarta unidad en la serie de estanques es relativamente profunda (2-3 metros) y sin mezclado para favorecer la sedimentación de las algas. La serie de estanques puede contar con más unidades para asegurar una mayor sedimentación y exposición del efluente a la luz ultravioleta, así como pH elevados para desinfección. El autor suministra breves descripciones de plantas AIPS en ST. Helens, Ridgemark, Santee y Arcata, California.

"Experimental Plants for Very Small Communities" (Boutin, C. 1993) evalúa cinco procesos existentes de tratamiento de aguas residuales para pequeñas comunidades en Francia con equivalentes de flujos de aguas residuales para 50-400 personas. El autor señala que uno de los procesos de tratamiento más usados para esta gama de flujo no resulta satisfactorio para comunidades tan pequeñas. Si el estanque está sobredimensionado o si el índice de conexión permanece bajo en los primeros años, el estanque alcanza un nivel muy bajo. Esto causa una creciente concentración de contaminante en el estanque debido a falta de efluente. Además, en el caso de una tormenta importante, debido a la pequeña capacidad del estanque, la sobrecarga hidráulica puede sobrecargar el estanque, ocasionando una descarga con alto contenido orgánico.

"Rotavirus Removal in Experimental Waste Stabilisation Pond Systems" (Oragui, J. 1995) examina la remoción de rotavirus en diferentes configuraciones de estanques. Según los autores, la remoción de rotavirus es un proceso muy lento, que requiere mucho tiempo de detención en varios estanques de la serie. En una de las configuraciones, la remoción del rotavirus no fue relacionada con el pH, o los valores de clorofila, amoníaco o sulfuro. En la configuración "innovadora", la combinación de poca profundidad con largos tiempos de retención permitió el desarrollo de un pH alto en el estanque, lo que propició la muerte de los rotavirus.

"Treatment of Wastewater by Stabilisation Ponds-Application to Tunisian Conditions" (Ghrabi, A. 1993) concluye, luego de estudiar estanques de estabailización en Francia, que los climas cálidos mejoran considerablemente la eficiencia de los estanques debido a una mayor tasa de reacción microbiológica. Esto facilita tanto un índice mayor de carga como la necesidad de una superficie menor. Además, la acumulación se verificó especialmente en el primer estanque de la serie. El índice de deposición fue alto (5cm/año en el primer estanque y 1,3-1,6 cm/año en el estanque de maduración). Contrariamente a Boutin, (Boutin, C. 1993), el autor opina que los estanques de estabilización ofrecen muchas ventajas para comunidades pequeñas (con flujos de aguas residuales menores a 0,25 millones de galones por día [mgd]). Estas ventajas incluyen un fácil manejo de la planta con un mínimo de mantenimiento, bajos costos de construcción y funcionamiento, alto nivel de remoción de patógenos, el uso de energía solar como única fuente de energía externa, además del hecho de que estos estanques resultan útiles para el almacenamiento de agua para la agricultura.

"Land Treatment of Wastewater" (Goldstein, N. 1981) describe las operaciones de algunas ciudades en los Estados Unidos que hacen uso de la aplicación terrestre de las aguas residuales en bosques y cultivos. La aplicación terrestre sirve a tres propósitos:

Los costos de capital para la irrigación de rocío pueden resultar altos, pero los costos de funcionamiento y mantenimiento son por lo general mucho menores que los de los procesos mecánicos de tratamiento terciario. Una desventaja es que las cosechas irrigadas pueden asimilar metales tóxicos y patógenos.

"Natural Treatment Systems" (Kruzic, A. 1994) incluye una revisión de la literatura dedicada a los estanques. Cita algunas publicaciones que tratan de la sedimentación de sólidos suspendidos y de mecanismos de socavación de los suelos en el caso de las corrientes de flujo superficiales.

"Biomass Nutrient Recycling" (Braangart, M. 1997) describe un proyecto de tratamiento en Río de Janeiro, Brasil. Es un tratamiento exitoso en que las aguas residuales se tratan por medio de estanques de sedimentación y oxidación, estanques de pesca y de acuicultura. La idea detrás de este diseño de planta de tratamiento es reciclar los nutrientes regresándolos al suelo. El efluente es utilizado para el riego de frutas y cosechas vegetales. Los peces que crecen en los estanques son aptos para el consumo humano, sin embargo las frutas y vegetales sólo lo son para la producción de ganado debido a la presencia de patógenos en el efluente.

"The advantages of a Compact Filter for Individual or Semi-Collective Waste Water Treatment" (Fazio, A. 1993) trata de un filtro de arena compacto usado para el tratamiento y eliminación de los efluentes de fosas sépticas. El filtro se basa en la regulación y mejora del suministro en la distribución de los desechos en la superficie alrededor del medio del filtro. La purificación lograda en el estudio con un índice de dosificación de 150 litros/m2/día fue del 90 % para DBO, DQO, NH4, y nitrógeno total. El autor trató de optimizar la eficacia compartimentalizando la filtración media, ajustando la boquilla de distribución, y utilizando un biotextil sobre el medio del filtro a fin de distribuir al afluente en forma pareja. Desafortunadamente, una de las desventajas de los biotextiles es su tendencia a taponarse con el crecimiento biológico.

"Alternative Approaches for Upgrading Effluent Quality for Lagoon Based Systems" (Evans, B. 1993), evalúa dos procesos para el filtrado de efluentes en laguna: el filtrado intermitente de arena y las lagunas de filtrado. Los beneficios que cita el autor para el primero son que nitrifican muy bien y resultan eficaces en la remoción de algas, lo que constituye un problema crónico en las lagunas. Se efectuó un análisis de costo en el área de Toronto que reveló que los procesos de filtrado de arena/ laguna resultan más económicos que las plantas convencionales de aereación extendida hasta que el fluido alcanza cerca de 1mgd.

"Lateral Flow Sand-Filter for Septic-Tank Effluent" (Check, G.G. 1994) es un estudio de laboratorio de unidades de filtrado de fluido lateral, en las que cada una está llena de arenas diferente permeabilidad. La dosificación usada fue 3,3cm/día. Luego de la maduración del filtro, se verificaron resultados excelentes en los índices de remoción de DBO, de carbono orgánico total (COT), de sólidos suspendidos y de bacterias coliformes. El tiempo de maduración fue de alrededor de seis semanas para remoción de DBO, pero de hasta tres meses para la remoción de bacterias y la nitrificación. El sistema de distribución de los filtros de arena fue cargado con grava y separado de la arena por medio de un biotextil para mejorar la distribución del flujo. Se hicieron pruebas de arenas con tres valores diferentes de permeabilidad. La arena menos permeable desarrolló una gruesa biomasa más rápidamente, y el relleno más grueso desarrolló una biomasa más delgada. El modelo con el relleno más grueso obtuvo los mejores índices de remoción para coliformes y los peores para los virus (los virus son mucho más pequeños que los coliformes). Los autores recomiendan el uso de relleno de arena más gruesa debido al buen tratamiento, a la longevidad del sistema y al libre flujo de hidráulicos.

"Low-Tec Systems for High Levels of BOD and Ammonia Removal" (Rich, L.G. 1996) proporciona estudios de casos de lagunas combinadas con filtros de arena intermitentes que se desempeñan con alta eficacia en Carolina del Sur. Los filtros de arena resultan eficaces en la remoción de DBO, SST y patógenos, así como en la nitrificación. El autor señala que los filtros de arena intermitentes usados para los efluentes de fosas sépticas han perdido popularidad en los Estados Unidos luego de la Segunda Guerra Mundial debido a la necesidad de grandes extensiones de tierra y a problemas de olores. Sin embargo, cuando es utilizado como una etapa de filtrado siguiente a las lagunas, se puede aplicar el doble del índice de dosificación o bien, se necesita la mitad del terreno. En Carolina del Sur, se observó que el índice de dosificación de los filtros fue de 23 cm/día. Sin embargo, el autor cita estudios recientes que indican que pueden utilizarse índices de cargas tan elevados como de 60 cm/día si se selecciona la arena adecuada.

"Upflow Filters-Appropriate Technology for the West Indies?" (Sammy, G.K. 1978) presenta información general, datos de diseño y algunos estudios de casos acerca de filtros de flujo ascendente utilizados como un proceso de tratamiento de filtrado final. En esa fecha no había este tipo de filtro en funcionamiento en las Indias Occidentales.

"Actual Experiences with the Use of Reed Bed Systems for Wastewater Treatment in Single Households" (Perfler, R. 1993) es un estudio sobre los sistemas de lechos de cañas diseñados para viviendas individuales (equivalentes a 8-10 personas) en Austria que requieren una mejor remoción de nutrientes. Se examinaron tres configuraciones. Todas ellas recibieron tratamiento previo en pozos de sedimentación y en un tanque de estabilización antes de su aplicación en un lecho de caña de flujo subterráneo. Las tasas de eliminación de nitrógeno y fósforo variaron entre el 60 y el 70%. El nivel de agua controlable del lecho de caña afecta la remoción de nitrógeno. En un caso, se elevó el nivel del agua al máximo en el lecho sin ningún derrame. Esto causó un notable incremento del amoníaco en el efluente.

"Constructed Reed Beds: Appropriate Technology for Small Communities" (Green, M. B. 1995) considera a los lechos de caña de flujo superficial como un tratamiento secundario para grandes comunidades (hasta 2.000 personas). Las áreas requeridas para los lechos de caña como tratamiento secundario fueron determinadas en 5 metros cuadrados por persona para lograr 20 mg/L de DBO de concentración en el efluente. Como tratamiento terciario, se recomienda un metro cuadrado per capita para alcanzar entre 10 y 15 mg/L de DBO. Los lechos de caña construidos son excelentes sistemas de remoción de sólidos, pero no ofrecen una buena nitrificación debido a condiciones anaeróbicas. Los requisitos de mantenimiento incluyen la limpieza periódica del sistema de distribución y de las malezas que puedan crecen en los lechos de caña. Los autores comprobaron que se necesita más atención a la remoción de malezas en las primeras etapas, mientras que se requiere menor atención una vez que el lecho madura.

"Development of a Land Limited Wastewater Treatment Plant for Small and Rural Communities in the Tropics" (Yang, P.Y. 1994) opina que la combinación del flujo subterráneo unida a pantanos con un proceso de tratamiento aeróbico de película fija suministra una muy buena remoción de DBO al mismo tiempo que mantiene una baja presión . La conversión de DBO con este sistema combinado se realiza dos veces más rápido que en los casos de pantanos, estaques o zanjas solos. El autor señala que se suprime la cría de mosquitos y moscas por medio de la capa biológica de vegetación que se forma en la superficie de los pantanos.

"Integrated Constructed Wetland for Small Communities" (Urbanc-Bercic, O. considera la eficacia de la nitrificación y desnitrificación en los pantanos de lechos de caña de flujo subterráneo. Las regiones aeróbicas y anaeróbicas pueden producirse al variar la dirección y el volumen del flujo. Los autores hacen referencia a un documento que encuentra que el dosificado intermitente no siempre introduce suficiente oxígeno para la nitrificación. También descubrieron que los estanques de caña densos aumentan la eficacia de la descomposición del los componentes del nitrógeno por desnitrificación.

"Natural Treatment Systems" (Kruzic, A. 1994) presenta un resumen de los documentos escritos en 1992 y 1993 sobre los sistemas prefabricados de tratamiento de pantanos. Los pantanos ofrecen sistemas de bajo mantenimiento que remueven DBO, nitrógeno, fósforo y algunos metales tóxicos generalmente hallados en aguas residuales industriales. Pueden servir como procesos de tratamientos primarios, secundarios o terciarios.

"Planted Soil Filter-A Wastewater Treatment System for Rural Areas" (Netter, R. 1993) explora los parámetros de diseño para filtros de suelos cultivados y flujo subterráneo. El índice de carga hidráulica usado fue de 0,4 a 6,0 cm/día, mientras que los índices de carga de DBO fueron entre 0,9 y 9,7 gramos/m2/día.

El autor de "The use of Wetlands for Water Pollution Control in Australia" (Mitchcell, D.S. 1995) sostiene que no existe un consenso general en los cálculos de diseño o en la comprensión de los mecanismos involucrados en los procesos de tratamiento de los pantanos. Los problemas asociados con el diseño de los pantanos o con su uso incluyen la variabilidad de la eficacia en la remoción de fósforo entre los distintos pantanos, los cortos circuitos hidráulicos en los pantanos pequeños, un desempeño menor del esperado a partir de los experimentos de laboratorio en escala, y la incapacidad de cierta vegetación para tolerar cargas de choque. Los pantanos son predecibles y eficaces como procesos terciarios. Cuando se aplica demasiada carga o tensión, o cuando se utilizan los pantanos en procesos secundarios, su eficacia no es confiable.

"Long-Term Impacts of Sewage Effluent Disposal on a Tropical Wetland" (Osborne, P.L. 1994) advierte a los lectores que la vida útil de los pantanos como "tamices" eficaces es limitada. El autor presenta la historia del caso de un pantano en Nueva Guinea que recibía efluentes de estanques de estabilización. Se muestran fotos que prueban la declinación en la vegetación durante 25 años y una correspondiente disminución en la eficacia del tratamiento. El autor no puede afirmar con seguridad si la declinación en la vegetación se debe a los contaminantes de las aguas residuales o a la fluctuación en el volumen del flujo. Considera que se necesita más investigación sobre la capacidad que ofrecen los pantanos en el tratamiento de aguas residuales.

El autor de "Experimental Plants for Very Small Communities: Choice and Design Criteria for Five Different Processes" (Boutin, C. 1993) comprobó que la eficacia mejora cuando se dejan descansar los lechos de infiltración entre las dosis a fin de facilitar la transferencia de oxígeno en la matriz del suelo. Esto puede realizarse al alternar entre dos o más lechos. El autor opina que el problema mayor para un funcionamiento adecuado es la distribución uniforme del efluente en la superficie. Esto es difícil de lograr con flujo por gravedad (el modo normal de flujo en áreas rurales o de densidad media), pero resulta fácil si se utiliza una pequeña bomba.

"Natural Treatment Systems" (Kruzic, A. 1994) presenta una revisión de los estudios sobre las técnicas de infiltración rápida y de tratamiento de suelos. Uno de los documentos incluidos descubrió un óptimo índice de infiltración de 2,13m/día y una óptima relación húmedo a seco de 1:1. La remoción de coliformes se encontró en la gama de 2 a 3 órdenes de magnitud. Se realizaron otros ensayos para la utilización de efluentes tratados como aguas recuperadas para uso potable y no potable. Según un estudio, se verificó una nitrificación significativa durante el ciclo de secado en un sistema con régimen de dosificado intermitente. Las concentraciones de nitrato en las aguas subterráneas aumentaron mucho en ese caso.

"Wastewater Treatment of Greater Agadir (Morroco): an Original Solution for Protecting the Bay of Agadir by Using the Dune Sands" (Bennani, A.C. 1992) describe los procesos de tratamiento de infiltración/percolación seguidos a los estanques de estabilización anaeróbicos para una ciudad de 350.000 habitantes. A un índice de carga de cerca de 1 metro por día, se remueven casi el 100% de los sólidos suspendidos y el 95 % de COD, mientras que se oxigena el 85% del nitrógeno. Asimismo, se logra una remoción de cuatro a cinco en escala logarítmica de coliformes.

"Development of a Biofilter Using an Organic Medium for On-site Wastewater Treatment" (Talbot 1996) describe el desarrollo y la comercialización de un biofiltro de turba adecuado para el uso in-situ en áreas donde las técnicas de percolación e infiltración no resultan viables debido a la poca permeabilidad del suelo o a las altas napas de aguas. Este proceso está destinado al tratamiento de efluentes de fosas sépticas y consiste de una gruesa capa de turba sobre un delgado fondo de grava. En el tratamiento de efluentes de fosas sépticas se obtuvieron resultados iniciales de remoción del 97% de DBO, del 99% de coliformes fecales, del 60% de amoníaco, del 22% del total de nitrógeno y del12% del total de fósforo. El límite superior del índice de carga hidráulica diaria (donde la eficiencia del tratamiento empieza a decaer considerablemente) es de 300 litros/metro2. Durante este período, generalmente se imparte un color amarillo en el efluente, y el pH puede alcanzar 4,0 o aun menos.

"Experimental Plants for Very Small Communities: Choice and Design Criteria for Five Different Processes" (Boutin, C. 1993) evalúa cinco opciones de tratamiento diferentes para comunidades equivalentes a 50-400 habitantes. En una de las opciones se usó un filtro percolador, pero resultó ser la opción más cara per capita.

The Cyclic Activated Sludge System for Resort Area Wastewater Treatment" (Goronszy, M. 1995) describe un proceso de tratamiento patentado de reactor batch (SBR). Lo que resulta especial en este tratamiento es el uso de una zona de contacto o selección en el reactor de dosificación. El afluente llega primero a una región anóxica que está separada del resto de la pileta de aereación. La idea es mantener una relación elevada de biomasa en los organismos de la zona de contacto o selección, la que selecciona a los microorganismos que sedimentan bien. Los organismos de buena sedimentación se proliferan en ambientes muy alimentados y con oxígeno altamente disuelto, mientras que los filamentosos (de mala sedimentación) crecen en condiciones de oxígeno poco disuelto y de alimentación pobre. La zona de contacto o selección posibilita que microorganismos de buena sedimentación lleguen a ser la semilla dominante en la mezcla líquida. Se pueden ajustar los tiempos en las piletas a fin de acomodar las condiciones bajas, medias y altas de flujo al mismo tiempo que se asegura un tratamiento adecuado. Otra de las ventajas de la tecnología de este reactor batch de dosificación secuencial es la baja presión comparada con los sistemas continuos de fango activado con tanques de sedimentación separados. Los SBRs son clarificadores primarios, piletas de aereación y clarificadores secundarios, cumpliendo todas estas funciones en un solo reactor. Además no se necesita el bombeo de recirculación de lodo a menos que se use un tanque selector. El principal inconveniente de los procesos de SBR es que las plantas de desinfección de efluentes deben ser agrandadas para poder acomodar el flujo intermitente.


OPCIONES DE TRATAMIENTO PARA LAS AGUAS DE ALCANTARILLADO DOMÉSTICAS POR TRATAMIENTO MECÁNICO CONVENCIONAL

Los siguientes son buenos libros de texto o manuales sobre tecnologías de tratamiento mecánico convencional:

"15 Years of Practical Sewage Treatment in Venezuela" (Lansdell, M. 1996) describe algunas plantas de tratamiento municipal en Venezuela que usan procesos de fango activado para tratar fluidos de una población de hasta 5 millones. Se da énfasis a la simplicidad de la operación y a la independencia tecnológica de otros países suministradores de repuestos (la mano de obra no calificada es abundante y las divisas extranjeras son escasas). Las tecnologías incluidas son los sistemas simples de fango activado, los reactores batch de dosificación secuencial modificada (MSBRs), las zanjas de oxidación y las lagunas.

"An Evaluation of the Efficiency and Impact of Raw Wastewater Disinfection with Peracetic Acid Prior to Ocean Discharge" (Ruiz, C.S. 1995) explora una estrategia de desinfección alternativa para las aguas residuales. La desinfección por ácido peracético (PAA) fue observada durante 5 a 10 minutos usando dosis de 2 a 80 mg/L. Una de las ventajas del PAA es que se degrada rápidamente en componentes benignos, ácido acético y oxígeno activo. El PAA es muy adecuado para desinfectar las aguas residuales a ser descargadas en el mar. El autor sugiere que la dosis óptima es de 20 mg/L con un tiempo de contacto de 10 minutos. Concentraciones más altas de PAA no mejoraron significativamente la eficacia de la desinfección. Las aguas neutrales o ligeramente ácidas mejoraron la eficiencia de la desinfección por PAA, mientras que en las aguas alcalinas (pH>8,1; pKa PAA=8,2) el resultado de la desinfección fue menor. A una muestra de aguas residuales con un pH de 7,9 se aplicó una dosis de 20 mg/L de PAA con 15 minutos de tiempo de contacto; el resultado fue un índice de inactivación de coliformes de 6,45 unidades logarítmicas. Los principales inconvenientes de la desinfección por ácido peracético son que es casi tan peligroso de manipular como el cloro y además puede disminuir el pH de las aguas receptoras.

"Feasiblility of Anaerobic Sewage Treatment in Sanitation Strategies in Developing Countries" (Alaerts, G.J. 1993) discute la factibilidad de los tratamientos anaeróbicos de las aguas de alcantarillado para sistemas in-situ, para comunidades o municipios medianos, así como sistemas centralizados externos en países en desarrollo. El autor destaca que el tratamiento anaeróbico es el más económico en los esquemas de tratamiento centralizados externos. Aunque la remoción de DBO no es tan eficiente como en la mayoría de las unidades de tratamiento aeróbico, existen muchas ventajas para el tratamiento anaeróbico. La producción de metano puede ser significativa en plantas de gran flujo, la producción de biomasa es cerca de la mitad de la producida por procesos aeróbicos, el fango producido puede ser bien estabilizado y espesado (de 5 a 8 veces más espeso), la remoción de huevos de lombrices es muy exitosa, y el efluente es alto en nutrimentos, lo que lo hace adecuado para el riego. Algunas de las desventajas son que la remoción de DBO se encuentra en la franja de 25 a 80%, y virtualmente no se remueven nutrimentos. En consecuencia, se necesita algún tipo de unidad de tratamiento para cubrir las necesidades de los efluentes. Si uno de los requisitos es la nitrificación, los sistemas anaeróbicos son una alternativa mucho menos atractiva, según el autor.

"Mexican Project Combines Industrial and Municipal Wastewater Treatment" (Autor desconocido, 1994) presenta un debate sobre una planta de tratamiento de aguas residuales para aguas de alcantarillado tanto domésticas como industriales. La planta de tratamiento, en Salamanca, México, recibe aguas residuales domésticas de una población de 500.000 habitantes, además de aguas residuales de una refinería de petróleo. El flujo combinado atraviesa primero una flotación de aire disuelto (DAF), donde se separa la mayor parte del óleo, que se envía a centrifugación para continuar la separación. Del DAF el efluente va hacia digestores aeróbicos. Luego del tratamiento aeróbico, se agrega carbonato de calcio para clarificación, y luego el efluente es clorificado. Parte del efluente vuelve a la refinería de petróleo para su reutilización, y el resto se descarga en un río.

"Submarine Outfalls-General Overview, Basic Design Concepts and Data Requirements for Latin America and the Caribbean " (UNEP 1994) presenta una visión alternativa de la eliminación de las aguas residuales en las comunidades costeras. La descarga submarina puede ser casi tan eficaz como el tratamiento de aguas residuales, siempre que la dilución de las aguas de alcantarillado descargadas sea suficiente para reducir las concentraciones de los contaminantes por debajo de las normas de calidad del agua. Es común una dilución mínima de 100:1 , lo que es suficiente para alcanzar la mayoría (y tal vez la totalidad) de las normas de calidad del agua. Se calculan tres mecanismos para dilución de las alcantarillas: dilución inicial, transporte horizontal y dispersión y reacción cinética. El contaminante más preocupante de las alcantarillas de las aguas residuales en océanos abiertos es el contenido patógeno. En las bahías o en los estuarios (o en otras áreas con intercambio limitado con los océanos), son preocupantes los nutrientes y la DBO. La dilución total es el producto de la dilución inicial, de la dilución horizontal, y de la reacción o desaparición de coliformes. La dilución inicial y la muerte de bacterias son en general mucho más significativas que la dilución horizontal. Para las sustancias no degradables, la dilución inicial es el factor más importante para determinar la dilución total. Esta puede ser una alternativa económica a los tratamientos de aguas residuales convencionales. Sin embargo, se deben caracterizar primero la calidad de las aguas receptoras y las corrientes, antes de considerar las alcantarillas submarinas.

Una extensión de este artículo es el trabajo "Submarine Outfalls-A Viable Alternative for Sewage Discharge of Coastal Cities in Latin America and the Caribbean" (UNEP 1993). El autor presenta un panorama de la distribución de la población en esta región y de las ciudades o regiones que utilizan alcantarillas submarinas para la eliminación de aguas residuales. En el momento de su escritura, se contabilizaron 84 alcantarillados en Latinoamérica y el Caribe, casi la mitad están en Venezuela, y existe sólo uno en Martinica en el Mar Caribe.

"Wastewater Treatment and Reuse Aspects of Lake Valencia, Venezuela" (Landsdell, M. 1991) describe los problemas ambientales de la cuenca del Lago Valencia y el plan de tratamiento que ha sido financiado por el Banco Interamericano de Desarrollo. Según el autor, los planes de reutilización para países en desarrollo deben evitar la excesiva dependencia tecnológica. La disponibilidad de tierras y climas cálidos favorece el funcionamiento eficaz de lagunas y pantanos. Los objetivos primarios del plan para Valencia incluyen: el tratamiento de los desechos domésticos e industriales, la reutilización de los efluentes en la irrigación, la recarga acuífera subterránea, la desalinización de las aguas subterráneas y la reducción del uso de fertilizantes artificiales por parte de los agricultores.


AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES

Algunos libros de amplia referencia sobre el tratamiento de las aguas residuales industriales son:

Todos estos libros de referencia suministran importante información sobre diversos tipos de contaminantes provenientes de diferentes industrias, sobre tecnologías de tratamientos adecuados para contaminantes específicos y sobre asuntos de gestión.

Management of Industrial Wastewater in Developing Nations (High Institute of Public Health 1981) es una recopilación de artículos de "Proceedings of the International Symposium" (Actas del Simposio Internacional), que tuvo lugar en Alejandría, Egipto en marzo de 1981. Esta recopilación cuenta con 41 artículos, muchos de los cuales resultan de relevante importancia para este proyecto. Se incluyen procesos de tratamiento específicos para ciertas industrias, junto con cuestiones de calidad de efluentes, recuperación y reutilización de aguas y desarrollo de políticas, además de otros asuntos relativos a la planificación.

"Industrial Wastewater Management in the Caribbean Region" (Sammy, G.K. 1995) estudia los tipos y volúmenes de aguas residuales producidas por 13 industrias en el Caribe. Se discuten los límites de los efluentes y se enfatiza el concepto de "reducción, reutilización y reciclado". El autor afirma que se necesita realizar más progreso en este asunto, ya que se ha hecho poco en el pasado.

La industria del petróleo es la mayor contribuyente de DBO en las aguas costeras del Caribe. Los tres libros siguientes presentan informaciones útiles acerca de los contaminantes presentes en las aguas residuales típicas de la industria petrolera, y acerca de los tratamientos que pueden reducir estos contaminantes antes de su descarga:

"Biodegradation of Petroleum Refinery Wastewater in a Modified Rotating Biological Contactor with Polyurethane Foam Attached to the Disks" (Tyagi, R.D. 1993) estudia la tecnología de un contactador biológico aeróbico rotativo (CBR) para la remoción significativa de DBO de las aguas residuales provenientes de la refinerías de petróleo. El material espumoso actúa como soporte poroso para una biomasa mayor que en un CBR convencional, creando así una mayor oportunidad de contacto entre la biomasa y los materiales orgánicos solubles. Se observó hasta un 87% de eliminación con esta técnica.

Management of Water Discharge: Design and Operation of Oil-Water Separators (American Petroleum Institute 1990) presenta una guía de diseño para separadores de aguas oleosas de tipo gravitacional para uso en refinerías de petróleo. El manual también suministra consejos prácticos para resolver problemas de funcionamiento y para mejorar el desempeño de las plantas de separación de agua y aceites.

"Innovative Technologies for Treatment of Oily Wastewater" (Benedek, A. 1992) discute la tecnología de energía intensiva para las técnicas de filtración por membranas para eliminar el aceite emulsificado de las aguas residuales.

"Petrochemical Wastewater Treatment with Aerated Submerged Fixed-Film Reactor (ASFFR) Under High Organic Loading" (Park, T.J. 1996) afirma que es posible eliminar entre un 92 y un 97 % de DQO a una velocidad volumétrica de carga orgánica de 0,9 a 6,3 kg DQO/cm/día. La remoción de DQO se incrementó con la relación de empaque. Se evito el taponamiento y la canalización típicos de los filtros fijos, ya que este filtro cuenta con una zona separada de sedimentación.

"Skimming Oily Wastewater" (Hobson, T. 1996) enfatiza los beneficios de la destilación primaria de aceites. Resulta útil no sólo como una etapa de tratamiento previo, sino que puede considerarse él mismo como un proceso de tratamiento a la luz de los recientes avances en la tecnología de destilación primaria. El autor estudia las condiciones de diseño, así como criterios tales como diseño del reservorio, turbulencia, profundidad del reservorio y los medios de destilación.

"Treatment of Wastewater From Oil Manufacturing Plant by Yeasts" (Chigusa, K. 1996) explora el proceso de la utilización de levaduras para degradar aguas residuales originadas en las plantas de fabricación de aceites de soja. Los filtros de levaduras fueron aislados de la corriente residual con resultados de desempeño bastante buenos de manera que no resultó necesaria la flotación de aire disuelto como tratamiento previo. Se estudiaron nueve tipos diferentes de filtros de levaduras.

Por medio de Purdue Industrial Waste Conference Proceedings se obtuvieron algunos otros artículos útiles sobre aceite y tratamiento de desechos provenientes de las refinerías petroquímicas. Estas actas anuales constituyen una excelente fuente sobre los avances actuales en el tratamiento y gestión de las aguas industriales y deberían ser el punto de partida de todo relevamiento de la literatura referente a las aguas residuales. Los artículos que se obtuvieron de las actas fueron los siguientes:

"Anaerobic / Aerobic Combination treats High-Strengh Wastewater" (Ulrix, R.P. 1994) examina un exitoso proceso de tratamiento para aguas residuales provenientes de refinerías de remolacha azucarera. Se utilizó un reactor anaeróbico de flujo vertical para tratar desechos de alta concentración. Luego del uso del reactor anaeróbico siguió una fase de filtrado aeróbico/anóxico para bajar aún más los niveles de DBO y de nitrógeno. La planta fue capaz de tratar una gran fluctuación estacional de carga orgánica en el tiempo, lo que constituye una característica de las industrias procesadoras de alimentos.

"Anaerobic Codigestion of Agricultural Industries’ Wastewater" (Gavala, H.N. 1996) examina la idea de combinar diferentes aguas residuales de industrias procesadoras de alimentos en una planta central, con el objetivo de minimizar el flujo estacional de las cargas orgánicas, que puede cancelar los procesos de tratamiento anaeróbicos. Se desarrolla un modelo matemático que describe el proceso de codigestión. El modelo es capaz de predecir la dependencia de DBO y de los ácidos grasos en condiciones de funcionamiento, y puede resultar útil en el diseño de procesos de codigestión.

"Anaerobic Digestion of High Strengh Molasses Wastewater Using Hybrid Anaerobic Baffled Reactor" (Boopathy, R. 1991) examina la eficacia del proceso del reactor baffled anaeróbico, que produce esencialmente condiciones de tapón de flujo. Este reactor (HABR) trató con éxito 20 kg de DQO/cm/día. La biomasa del reactor se ajustó rápidamente a un cambio en el volumen de alimentación, y se observaron altos índices de cargas sin pérdida importante de biomasa. También se logró una granulación más rápida que en otros sistemas anaeróbicos de flujo vertical.

"Wastewater Treatment Technologies" (Farmer, J.K. 1991) presenta un panorama de los requisitos de tratamiento para las industrias procesadoras de alimentos en los Estados Unidos y de los procesos de tratamiento previo utilizados para cumplirlos. La mayoría de las industrias procesadoras de alimentos en los Estados Unidos descargan sus desechos en los sistemas de desagüe públicos, que requieren un tratamiento previo. El autor señala que las unidades aeróbicas de tratamiento biológico constituyen la técnica predominante, y que la tecnología SBR es digna de consideración.

"Brewery Wastewater Treatment en UASB Reactor at Ambient Temperature" (Yan, Y.C. 1996) es un estudio académico sobre el desarrollo de gránulos. Se determinaron la DBO y las velocidades de carga hidráulica para un óptimo crecimiento de gránulos de fango cloacal.

"Using an Anaerobic Filter to Treat Soft-Drink Bottling Wastewater" (Carter, J.L. 1992) describe los procesos de tratamiento previo para las aguas residuales generadas en Shasta Beverage Company en Kansas. El efluente de la planta se descarga en el distrito de aguas residuales municipales. Las aguas residuales sin tratar, que varían en DBO de 200 a 4.000 mg/L deben ser reducidas a un nivel requerido por EPA de 200 mg/L de promedio semanal. Se provee de una detallada información sobre diseño. "Treatment of Soft Drink Syrup and Botltling Wastewater Using Anaerobic Upflow Packed Bed Reactors" (Capobianco; D.J. 1990) suministra resultados experimentales comparativos de cinco reactores anaeróbicos de flujo vertical. Se obtuvo una gran eliminación de DQO mayor al 85 % con menos de siete horas de tiempo de detención hidráulica. Los valores DQO de los afluentes eran a veces de cerca de 5.000 mg/L. Los reactores también demostraron una capacidad de resistencia a elevadas concentraciones de DQO en plazos cortos.

"Application of Anaerobic Digestion to the Treatment of Agroindustrial Effluents in Latin America" (Borzacconi, L. 1995) analiza el uso de los procesos de tratamiento aeróbico en América Latina. Las cuatro industrias más importantes en Latinoamérica son las cerveceras, las destilerías, las industrias lácteas y las plantas de levaduras. Cada vez hay más industrias que usan tratamientos anaeróbicos para reducir las cargas de DBO en las plantas de tratamiento municipales o en las aguas receptoras. Los reactores anaeróbicos se están tornando populares gracias el clima cálido de muchas regiones de Latinoamérica, la generación de biogas como fuente de energía, y la capacidad de manipular aguas residuales de elevada concentración.

"A New Process to Treat Strong Biological Waste" (Henry, D.P. 1993) explora la idea de gotear aguas residuales de cerveceras y porquerizas a una cortina vertical de dos capas de espuma de poliuretano. El tratamiento es suministrado por la masa adherida. La idea es suministrar una gran área para que se adhiera la biomasa y posibilite así un tratamiento más eficaz. El mantenimiento incluye la cosecha del crecimiento excesivo. Una superficie de 1 metro cuadrado con una caída de 4 metros puede tratar en forma adecuada 15 L/día de desechos que contengan una demanda total de oxígeno (DTO) de 60.000 mg.

"Strategies in Agroindustrial Wastewater Treatment" (Sendic, M.V. 1995) describe los procesos de tratamiento de desechos en las tres industrias más importantes del Uruguay: los mataderos, las fábricas desengrasadoras de lanas y las curtiembres. La corriente de desechos proveniente de las desengrasadoras de lanas transporta un significativo volumen de grasas y de DQO, los mataderos producen altas cargas de DQO y SST, y las curtiembres generan altas cargas de DQO junto con algunos metales como cromo y sulfuros. Las fábricas desengrasadoras de lanas y los mataderos requieren DAF (floración de aire disuelto) con reactores aeróbicos, mientras que las curtiembres necesitan tratamientos químicos para eliminar los metales de la corriente de desechos.

"Anaerobic Pre-treatment of Dairy Liquid Effluents" (Filho, B.C. 1996) describe un proyecto de superación para una planta de tratamiento de efluente líquido de la industria láctea en Brasil. Las lagunas que se usaban para tratar las corrientes de desechos no eran capaces de manipular la creciente DQO que acompañaba el crecimiento de la fábrica. A los fines de tratar la creciente carga de DQO (con concentraciones superiores a los 37.000 mg/L y un valor promedio de 6.300 mg/L), se agregó un reactor aeróbico de flujo vertical luego del proceso de filtrado. Con un tiempo de retención hidráulica de 7 a 28 horas, el desempeño en la eliminación de DQO varió entre en 40 y el 70%, con un desempeño promedio de 53%. La eliminación de los sólidos suspendidos fue algo inferior al 50% y la eliminación del nitrógeno total fue de cerca del 28%.

"Anaerobic Treatment of Swine Waste by Anaerobic Sequencing Batch Reactor (ASBR)" evalúa el desempeño de un reactor batch con un tiempo de detención hidráulica corto (dos a seis días). La reducción de los sólidos volátiles varió entre el 39-61 % y la reducción DBO, entre el 58 y 86%. Sorpresivamente, se logró una mejor eliminación con un tiempo de retención de tres días que con uno de seis días.

"Application of Constructed Wetlands to Treat Some Toxic Wastewaters Under Tropical Conditions" (Polprasert, C. 1996) examina la eliminación de fenólicos y de metales pesados por medio de pantanos artificiales con una superficie de agua libre. Las concentraciones de cromo y de níquel de 1 a 10 mg/L no tuvieron efectos significativos sobre el desempeño del pantano. Sin embargo, cuando la concentración de metal pesado aumentó a niveles de 20 a 50 mg./L, los resultados de eliminación de DQO cayeron de 70 a 35 %.

"Closed-Loop System Recycles VOCs from Refinery Wastewater" (Pollution Engeneering 1992) describe un sistema para eliminar compuestos orgánicos volátiles (VOCs) en dos importantes refinerías de petróleo de los Estados Unidos con más del 98% de eficacia. Esta tecnología combina burbujeo de nitrógeno, ajustes de la humedad relativa y tecnologías de carbón activado.


EL TRATAMIENTO Y LA ELIMINACIÓN DE LOS SÓLIDOS

El manual de diseño, Sludge Treatment and Disposal (U.S. EPA 1979) presenta diferentes y detallados criterios de diseño para varias opciones de tratamiento y de eliminación.

La guía de EPA, Septage Treatment and Disposal, (U.S. EPA 1984) presenta criterios para alternativas de tratamiento y eliminación para desechos sépticos.

"Treatment and Disposal of Domestic Sewage Sludde and Nightsoil Sludge for Bangkok" (Stoll, U. 1996) es un análisis de los métodos de tratamiento y eliminación de sólidos o de fango cloacal. Se suministran árboles de decisión para poder determinar el método de tratamiento adecuado. Algunas opciones identifdicadas son: el uso en la agricultura, rescate de terrenos, eliminación por relleno sanitario, monoincineración, coincineración y otras opciones de reciclado o de reutilización. Los autores señala que la minimización de los desechos debería ser la prioridad de las autoridades administrativas, aunque esto no siempre es económicamente posible. Con ello en mente, se recomienda preferentemente la monoincineración luego de deshidratación como proceso para los centros urbanos con grandes volúmenes de fango cloacal, seguido de un uso directo en la agricultura o para compost. La eliminación en vertederos sanitarios ha sido históricamente el método más barato en el pasado, no obstante esto está cambiando en los grandes centros urbanos.

"Treatment of Septage Using Single and Two Stage Activated Sluge Batch Reactor Systems" (Andreadakis, A.D. 1995) presenta una opción para el tratamiento de desechos sépticos. Los desechos sépticos se caracterizan por tener una alta concentración (2,5 veces más fuerte que las aguas típicas domésticas) Los sistemas por reactor batch cíclicos (SRB) pueden tratar este tipo de carga, debido a que los grumos formados por los desechos sépticos en general sedimentan bien y permiten mezcla de soluciones con alta concentración de sólidos suspendidos (MLSS), de hasta 8.000 mg/L. Un sistema primario por un reactor batch aereado con un volumen de reactor de 1,6 veces el flujo diario de desechos sépticos, un tiempo de retención de sólidos (SRT) de 15 días y una carga de DQO de 0,15 mg/mg MLSS/día produjo un fango bien estabilizado y una buena nitrificación. Se adelantaron los estudios en el caso de un sistema secundario con zonas anóxicas y aeróbicas para facilitar la desnitrificación.

 

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