Las aguas residuales son cualquier agua que requiera limpieza después de su uso. Esto incluye el agua que se ha utilizado para lavar la ropa, bañarse, lavar platos, inodoros, trituradores de basura y fines industriales. Las aguas residuales también incluyen el agua de lluvia que ha acumulado contaminantes a medida que corre hacia los océanos, lagos y ríos. Los contaminantes son sustancias químicas o materiales no deseados que contaminan el aire, el suelo y el agua.
El objetivo de la gestión de aguas residuales es limpiar y proteger el agua. Esto significa que el agua debe ser lo suficientemente limpia para que pueda ser utilizada por las personas para beber y lavar, y por la industria con fines comerciales. También debe ser lo suficientemente limpio como para liberarse en los océanos, lagos y ríos después de haber sido utilizado.
Las aguas residuales generalmente se dividen en dos grupos principales: aguas residuales de fuente puntual y aguas residuales de fuente no puntual. Las aguas residuales de origen puntual incluyen aguas residuales que ingresan a aguas naturales (como lagos, ríos y océanos) desde ubicaciones definidas. Las fuentes puntuales más comunes son las alcantarillas sanitarias y los desagües pluviales. Las aguas residuales de origen no puntual son aguas residuales que no están conectadas a una fuente específica. Esto incluye la escorrentía (agua que drena) de la agricultura y las áreas urbanas (urbanas), y las aguas ácidas de las minas. En muchos sentidos, las aguas residuales de origen puntual son mucho más fáciles de manejar porque se conoce su fuente y los contaminantes que contiene. Las aguas residuales de origen no puntual, por otro lado, son difíciles de identificar y tratar.
Tratamiento de aguas residuales
Una de las mayores fuentes de aguas residuales es la que proviene de hogares e industrias. Todas estas aguas residuales fluyen hacia las alcantarillas sanitarias, que las dirigen a las plantas de tratamiento de aguas residuales. Las aguas residuales de los hogares contienen desechos humanos, alimentos, jabones y detergentes. También contienen patógenos, que son organismos que pueden causar enfermedades. Las aguas residuales industriales contienen contaminantes tóxicos (venenosos), que pueden poner en peligro la salud humana y dañar a otros organismos. Estos incluyen pesticidas, bifenilos policlorados (PCB) y metales pesados como el plomo, el mercurio y el níquel. Estos metales son generalmente tóxicos para la vida vegetal y animal. El objetivo del tratamiento de aguas residuales es eliminar todos estos contaminantes de las aguas residuales para que puedan volver a las aguas naturales.
El tratamiento de aguas residuales implica tres etapas: tratamiento primario, tratamiento secundario y tratamiento terciario. El tratamiento primario separa físicamente sólidos y líquidos. Las aguas residuales pasan a través de una rejilla que filtra partículas grandes. El agua restante se deja reposar en un tanque, donde los sedimentos más pequeños (partículas de arena, arcilla y otros materiales) se depositan en el fondo. Estos sedimentos se llaman lodos. En este punto, la parte líquida de las aguas residuales todavía contiene muchos contaminantes y no es segura para la exposición de los seres humanos o el medio ambiente.
En el segundo paso, llamado tratamiento secundario, la parte líquida de las aguas residuales pasa a través de un filtro de goteo o un tanque de aireación. Un filtro de goteo es un conjunto de tuberías con pequeños agujeros que gotea agua sobre un lecho de piedras o plástico corrugado. Las bacterias en los cálculos o el plástico absorben los contaminantes del agua y los descomponen en sustancias que no son dañinas. Un tanque de aireación es un tanque que contiene bacterias que descomponen los contaminantes. La parte líquida de las aguas residuales del tratamiento primario se bombea al tanque y se mezcla con las bacterias. El aire burbujea a través del tanque para ayudar a que las bacterias crezcan. A medida que las bacterias se acumulan, se asientan en el fondo del tanque y forman lodo. El lodo se elimina del fondo del tanque y se entierra en vertederos.
Después del tratamiento secundario, el agua generalmente está libre de la mayoría de patógenos y metales pesados. Todavía contiene altas concentraciones de nitrato y fosfato, minerales que pueden sobreestimular el crecimiento de algas y plantas en aguas naturales, lo que en última instancia puede causar que ellos y los organismos circundantes mueran.El tratamiento terciario elimina estos nutrientes de las aguas residuales. Un método de tratamiento terciario implica el uso de procesos biológicos, químicos y físicos para eliminar estos nutrientes. Otro método es pasar el agua a través de un humedal o laguna (cuerpo de agua poco profundo separado de un cuerpo más grande).
Alcantarillas pluviales
En la mayoría de las ciudades de los Estados Unidos, las alcantarillas que transportan aguas pluviales se enrutan a través de plantas de tratamiento de aguas residuales. Gran parte de la escorrentía de las tormentas contiene fertilizantes, aceites y otros productos químicos que deben eliminarse del agua antes de que entre en lagos, ríos y océanos. Sin embargo, cuando hay lluvias muy fuertes, las plantas de tratamiento de aguas residuales pueden verse abrumadas por el volumen de agua que ingresa a la instalación. En estos momentos, las aguas residuales y las aguas residuales de las tormentas se pueden verter directamente en masas de agua naturales. Muchas ciudades tienen programas en marcha para separar las alcantarillas pluviales de las alcantarillas sanitarias, pero estos proyectos son muy costosos y requieren mucho tiempo.
Escorrentía agrícola
La escorrentía agrícola se produce cuando la lluvia cae al suelo y luego corre a través de campos agrícolas o granjas de cría de ganado. El agua de lluvia puede acumular fertilizantes, aceites y desechos animales antes de que desemboque en ríos, lagos y océanos. Estos materiales contaminan las aguas naturales y pueden causar la muerte de peces, contaminar el agua potable y acelerar la velocidad de sedimentación (partículas que se depositan en el fondo de un canal) en lagos y arroyos. En el verano de 1995, la escorrentía de granjas de cerdos en Carolina del Norte causó el rápido crecimiento de las algas Pfisteria. Estas algas liberaron toxinas que afectaron el sistema nervioso de los peces y de los seres humanos de la zona.
En un intento de gestionar la escorrentía agrícola, la Oficina de Gestión de Aguas Residuales (OWM) de los EE. La Agencia de Protección Ambiental ha designado granjas como Operaciones de Alimentación Animal (AFOS). En 1998 se habían identificado casi medio millón de AFO. Mediante la designación de AFOS, el OWM puede regular la eliminación de productos de desecho animal. Esto traslada una gran parte de la escorrentía agrícola de la categoría de fuente no puntual a la categoría de fuente puntual, y permite una mejor gestión de los contaminantes agrícolas.
Drenaje ácido de mina
En lugares donde se extrae carbón, la pirita mineral es un material de desecho. Una serie de reacciones complejas entre pirita, oxígeno y agua dan lugar al drenaje ácido de la mina. El drenaje ácido de la mina es el agua residual que es extremadamente ácida y contiene altas concentraciones de metales pesados. El drenaje ácido de las minas es una de las principales fuentes de contaminación de los arroyos en la región de los montes Apalaches. El drenaje ácido de la mina ha dañado gravemente más de la mitad de los arroyos en Pensilvania y Virginia Occidental. Hay al menos 200.000 minas abandonadas en todo Estados Unidos que producen drenaje ácido de minas.
El drenaje ácido de la mina se puede tratar con tratamientos químicos que disminuyen la acidez del agua y permiten que los metales pesados se precipiten (separados del agua). Este tipo de tratamiento suele ser muy costoso. Otra forma de tratar el drenaje ácido de la mina es pasarlo a través de una laguna o humedales, lo que elimina los metales pesados y disminuye la acidez del agua. El drenaje ácido de la mina también se trata pasándolo a través de un canal de piedra caliza (una roca que es muy alcalina), que también neutraliza la acidez del agua.
Escorrentía urbana
Cuando la lluvia cae en tierras naturales como bosques y prados, parte de ella se empapa en el suelo y luego se dirige lentamente a ríos, lagos y océanos. En las ciudades, gran parte de la tierra está pavimentada con cemento y asfalto, y el agua no puede hundirse en el suelo. En su lugar, se mueve rápidamente a los desagües pluviales y luego a las vías fluviales naturales. Este gran volumen de agua causa mucha erosión (desgaste de la tierra) y sedimentación. Además, a medida que el agua de lluvia corre sobre superficies pavimentadas, acumula aceite y grasa de automóviles, fertilizantes y pesticidas de la jardinería, patógenos que forman desechos animales, sales de carreteras y metales pesados. Estos se vierten directamente en aguas naturales con aguas residuales urbanas. La escorrentía de las zonas urbanas es la mayor fuente de contaminación en los estuarios (la parte ancha de un río donde se acerca al mar) y la tercera fuente de contaminación en los lagos.
Controlar la escorrentía urbana es extremadamente difícil porque sus fuentes son difíciles de identificar. La Agencia de Protección Ambiental trabaja para influir en los desarrolladores para que tengan en cuenta la escorrentía urbana al planificar nuevos edificios. Algunas ideas para minimizar la escorrentía incluyen agregar vegetación y áreas de drenaje a nuevas obras de construcción. Algunas ciudades han instituido programas de plantillas de alcantarillado que recuerdan a las personas que el agua de lluvia fluye directamente a las aguas naturales. Las estaciones de servicio también han sido atacadas como negocios que pueden ayudar a controlar los aceites y grasas de los automóviles. Las escuelas también han desarrollado programas para enseñar a los estudiantes sobre la escorrentía urbana y las aguas residuales de fuentes no puntuales.
Juli Berwald, Ph. D.
Para más información
Libros
Cunningham, William P. y Barbara Woodworth Saigo. Environmental Science: A Global Concern (en inglés). Boston, WCB/McGraw-Hill, 1999.
Raven, Peter H, Linda R. Berg y George B. Johnson. Medio Ambiente, Segunda Edición. Orlando, FL: Saunders College Publishing, 1998.
Sitios web
» Gestión de Escorrentía Agrícola.»Wisconsin Department of Natural Resources.http://www.dnr.state.wi.us/org/water/wm/nps/animal.htm (consultado el 24 de agosto de 2004).
» Gestión de Escorrentía Urbana.»United States Environmental Protection Agency.http://www.epa.gov/OWOW/NPS/facts/point7.htm (consultado el 24 de agosto de 2004).
» La Ciencia del Drenaje Ácido de Minas y el Tratamiento Pasivo.»Pennsylvania Department of Environmental Protection.http://www.dep.state.pa.us/dep/deputate/minres/bamr/amd/science_of_amd.htm (consultado el 24 de agosto de 2004).
«Imprimación de aguas residuales.»United States Environmental Protection Agency.http://www.epa.gov/owm/primer.pdf (consultado el 24 de agosto de 2004).