Las aguas residuales (o aguas residuales domésticas , aguas residuales domésticas , aguas residuales municipales ) son un tipo de aguas residuales que se producen por una comunidad de personas. Por lo general, se transportan a través de un sistema de alcantarillado . [1] : 175 Las aguas residuales consisten en aguas residuales descargadas de residencias y de instalaciones comerciales, institucionales y públicas que existen en la localidad. [2] : 10 Los subtipos de aguas residuales son las aguas grises (de lavabos, bañeras, duchas, lavavajillas y lavadoras de ropa) y las aguas negras (el agua utilizada para descargar los inodoros , combinada con los desechos humanos que se eliminan). Las aguas residuales también contienen jabones y detergentes. Puede haber residuos de alimentos presentes en el lavado de platos y las cantidades de alimentos pueden aumentar cuando se utilizan unidades de eliminación de basura . En las regiones donde se utiliza papel higiénico en lugar de bidés , ese papel también se agrega a las aguas residuales. Las aguas residuales contienen macrocontaminantes y microcontaminantes, y también pueden incorporar algunos desechos sólidos municipales y contaminantes de aguas residuales industriales .
Las aguas residuales suelen viajar desde las tuberías de un edificio a un alcantarillado , que las llevará a otro lugar, o a una instalación de alcantarillado en el lugar . La recolección de aguas residuales de varios hogares juntos generalmente se lleva a cabo en alcantarillas sanitarias o alcantarillas combinadas . El primero está diseñado para excluir los flujos de aguas pluviales , mientras que el segundo está diseñado para recibir también las aguas pluviales. La producción de aguas residuales generalmente corresponde al consumo de agua. Una variedad de factores influyen en el consumo de agua y, por lo tanto, en los caudales de aguas residuales por persona. Estos incluyen: Disponibilidad de agua (lo opuesto a escasez de agua ), opciones de suministro de agua , clima (los climas más cálidos pueden conducir a un mayor consumo de agua), tamaño de la comunidad, nivel económico de la comunidad, nivel de industrialización , medición del consumo doméstico, costo del agua y presión del agua. [2] : 20
Los principales parámetros de las aguas residuales que se miden para evaluar la fuerza o calidad de las aguas residuales, así como las opciones de tratamiento, incluyen: sólidos, indicadores de materia orgánica, nitrógeno, fósforo e indicadores de contaminación fecal. [2] : 33 Estos pueden considerarse los principales macrocontaminantes de las aguas residuales. Las aguas residuales contienen patógenos que se derivan de la materia fecal . Los siguientes cuatro tipos de patógenos se encuentran en las aguas residuales: bacterias patógenas , virus , protozoos (en forma de quistes u ooquistes) y helmintos (en forma de huevos). [3] [4] Para cuantificar la materia orgánica, se utilizan comúnmente métodos indirectos: principalmente la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) y la Demanda Química de Oxígeno (DQO). [2] : 36
La gestión de las aguas residuales incluye la recogida y el transporte para su liberación al medio ambiente, después de un nivel de tratamiento compatible con los requisitos locales de vertido en cuerpos de agua, en el suelo o para aplicaciones de reutilización. [2] : 156 Las opciones de eliminación incluyen la dilución (autodepuración de los cuerpos de agua, aprovechando su capacidad de asimilación si es posible), los emisarios marinos , la eliminación en tierra y las granjas de aguas residuales . Todas las opciones de eliminación pueden entrañar riesgos de causar contaminación del agua .
Las aguas residuales (o aguas residuales domésticas) consisten en aguas residuales descargadas de residencias y de instalaciones comerciales, institucionales y públicas que existen en la localidad. [2] : 10 Las aguas residuales son una mezcla de agua (del suministro de agua de la comunidad ), excrementos humanos ( heces y orina ), agua usada de los baños , desechos de preparación de alimentos, aguas residuales de lavandería y otros productos de desecho de la vida normal.
Las aguas residuales de los municipios contienen aguas residuales de actividades comerciales e instituciones, por ejemplo, aguas residuales vertidas de restaurantes , lavanderías , hospitales , escuelas , prisiones , oficinas , tiendas y establecimientos que prestan servicio al área local de comunidades más grandes. [2] : 21
Las aguas residuales se pueden distinguir en "aguas residuales sin tratar" (también llamadas "aguas residuales crudas") y "aguas residuales tratadas" (también llamadas "efluente" de una planta de tratamiento de aguas residuales ).
En la actualidad, el término "aguas residuales" se utiliza a menudo indistintamente con "aguas residuales", lo que implica "aguas residuales municipales", en muchos libros de texto, documentos de políticas y la literatura. [2] [5] [6] Para ser precisos, aguas residuales es un término más amplio, porque se refiere a cualquier agua después de haber sido utilizada en una variedad de aplicaciones. [5] : 1 Por lo tanto, también puede referirse a " aguas residuales industriales ", aguas residuales agrícolas y otros flujos que no están relacionados con las actividades domésticas.
En el contexto del saneamiento , las aguas negras son las aguas residuales de los inodoros que probablemente contienen patógenos que pueden propagarse por vía fecal-oral . Las aguas negras pueden contener heces , orina , agua y papel higiénico de los inodoros . Las aguas negras se distinguen de las aguas grises , que provienen de lavabos, bañeras, lavadoras y otros electrodomésticos domésticos aparte de los inodoros. Las aguas grises son el resultado del lavado de alimentos, ropa, platos, así como de la ducha o el baño. [7]
Las aguas negras y grises se almacenan por separado en "edificios ecológicos", como los edificios autónomos . Los vehículos recreativos suelen tener tanques de retención separados para las aguas grises de las duchas y los lavabos, y las aguas negras de los inodoros.Las aguas grises (o aguas grises, sullage, también escritas gray water en los Estados Unidos) se refieren a las aguas residuales domésticas generadas en hogares o edificios de oficinas a partir de arroyos sin contaminación fecal, es decir, todos los arroyos excepto las aguas residuales de los inodoros. Las fuentes de aguas grises incluyen lavabos , duchas , baños , lavadoras o lavavajillas . Como las aguas grises contienen menos patógenos que las aguas negras , generalmente son más seguras de manipular y más fáciles de tratar y reutilizar en el sitio para la descarga de inodoros , el riego de jardines o cultivos y otros usos no potables . Las aguas grises aún pueden tener algún contenido de patógenos del lavado de ropa sucia o la limpieza del área anal en la ducha o el baño.
La aplicación de la reutilización de aguas grises en los sistemas de agua urbanos proporciona beneficios sustanciales tanto para el subsistema de suministro de agua , al reducir la demanda de agua limpia y fresca , como para los subsistemas de aguas residuales, al reducir la cantidad de aguas residuales transportadas y tratadas. [8] Las aguas grises tratadas tienen muchos usos, como la descarga de inodoros o el riego. [9].jpg/1280px-Pumping_station_lifting_the_wastewater_(6908385151).jpg)
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El aspecto general de las aguas residuales es el siguiente: [2] : 30 La temperatura tiende a ser ligeramente más alta que en el agua potable, pero es más estable que la temperatura ambiente. El color de las aguas residuales frescas es ligeramente gris, mientras que las aguas residuales más viejas (también llamadas "aguas residuales sépticas") son gris oscuro o negras. El olor de las aguas residuales frescas es "aceitoso" y relativamente desagradable, mientras que las aguas residuales más viejas tienen un olor desagradable debido al gas de sulfuro de hidrógeno y otros subproductos de descomposición. [10] : 9–38 Las aguas residuales pueden tener una alta turbidez debido a los sólidos suspendidos.
El valor de pH de las aguas residuales suele ser casi neutro y puede estar en el rango de 6,7 a 8,0. [2] : 57
Las aguas residuales se componen principalmente de agua y normalmente contienen menos de una parte de materia sólida por cada mil partes de agua. En otras palabras, se puede decir que las aguas residuales se componen de alrededor del 99,9% de agua pura, y el 0,1% restante son sólidos, que pueden estar en forma de sólidos disueltos o sólidos suspendidos . [2] : 28 La relación de mil a uno es una estimación de un orden de magnitud en lugar de un porcentaje exacto porque, además de la variación causada por la dilución, los sólidos pueden definirse de manera diferente dependiendo del mecanismo utilizado para separar esos sólidos de la fracción líquida. Los lodos de sólidos sedimentables eliminados por sedimentación o sólidos suspendidos eliminados por filtración pueden contener cantidades significativas de agua arrastrada, mientras que el material sólido seco que queda después de la evaporación elimina la mayor parte de esa agua pero incluye minerales disueltos no capturados por filtración o separación gravitacional. [11] Los sólidos suspendidos y disueltos incluyen materia orgánica e inorgánica más microorganismos. [2] : 28
Aproximadamente un tercio de esta materia sólida se encuentra suspendida por la turbulencia , mientras que el resto se encuentra disuelta o en estado coloidal . En la situación de los Estados Unidos en la década de 1950, se estimó que los desechos contenidos en las aguas residuales domésticas son aproximadamente la mitad orgánicos y la otra mitad inorgánicos . [10] : 9–38
La materia orgánica en las aguas residuales se puede clasificar en términos de forma y tamaño: suspendida (partículas) o disuelta (soluble). En segundo lugar, se puede clasificar en términos de biodegradabilidad : inerte o biodegradable. [2] : 35 La materia orgánica en las aguas residuales se compone de compuestos proteicos (alrededor del 40%), carbohidratos (alrededor del 25-50%), aceites y grasas (alrededor del 10%) y urea , surfactantes , fenoles , pesticidas y otros (cantidad menor). [2] : 35 Para cuantificar el contenido de materia orgánica, es común utilizar "métodos indirectos" que se basan en el consumo de oxígeno para oxidar la materia orgánica: principalmente la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) y la Demanda Química de Oxígeno (DQO). [2] : 36 Estos métodos indirectos están asociados al mayor impacto de la descarga de materia orgánica en los cuerpos de agua: la materia orgánica será alimento para los microorganismos, cuya población crecerá y conducirá al consumo de oxígeno, lo que luego puede afectar a los organismos vivos acuáticos.
La carga de masa de contenido orgánico se calcula como el caudal de aguas residuales multiplicado por la concentración de materia orgánica en las aguas residuales. [2] : 55
Más abajo se proporcionan valores típicos de las características físico-químicas de las aguas residuales sin tratar.
Además de materia orgánica, las aguas residuales también contienen nutrientes. Los principales nutrientes de interés son el nitrógeno y el fósforo . Si las aguas residuales se vierten sin tratamiento, su contenido de nitrógeno y fósforo puede provocar la contaminación de lagos y embalses mediante un proceso denominado eutrofización . [2] : 77
En las aguas residuales sin tratar, el nitrógeno existe en dos formas: nitrógeno orgánico o amoníaco . El amoníaco proviene de la urea presente en la orina . La urea se hidroliza rápidamente y, por lo tanto, no suele encontrarse en las aguas residuales sin tratar. [2] : 43
El fósforo total se encuentra principalmente presente en las aguas residuales en forma de fosfatos . Estos son inorgánicos (polifosfatos y ortofosfatos) y su principal fuente son los detergentes y otros productos químicos domésticos. La otra forma es el fósforo orgánico, cuya fuente son compuestos orgánicos a los que se une el fósforo orgánico. [2] : 45
Las heces humanas en las aguas residuales pueden contener patógenos capaces de transmitir enfermedades. [10] : 9–38 Los siguientes cuatro tipos de patógenos se encuentran en las aguas residuales: [3] [4]
En la mayoría de los casos prácticos, los organismos patógenos no se investigan directamente en los análisis de laboratorio. Una forma más sencilla de evaluar la presencia de contaminación fecal es evaluando las cantidades más probables de coliformes fecales (llamados coliformes termotolerantes), especialmente Escherichia coli . Escherichia coli es una bacteria intestinal excretada por todos los animales de sangre caliente, incluidos los seres humanos, y por lo tanto es fácil rastrear su presencia en las aguas residuales, debido a sus concentraciones sustancialmente altas (alrededor de 10 a 100 millones por 100 ml). [2] : 52
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Los niños pequeños pronto reconocen la capacidad de un inodoro con cisterna para hacer que las cosas "desaparezcan" y pueden experimentar con prácticamente cualquier cosa que puedan llevar al inodoro. [13] Los adultos pueden verse tentados a deshacerse de papel higiénico , toallitas húmedas , pañales , toallas sanitarias , tampones , aplicadores de tampones, condones y medicamentos vencidos , incluso a riesgo de causar bloqueos. La privacidad de un inodoro ofrece un medio clandestino de eliminar evidencia embarazosa al tirar cosas como parafernalia de drogas , kits de prueba de embarazo , dispensadores combinados de píldoras anticonceptivas orales y el embalaje de esos dispositivos. Puede haber renuencia a recuperar artículos como juguetes de niños o cepillos de dientes que caen accidentalmente en los inodoros, y se pueden encontrar prendas de vestir en las aguas residuales de las prisiones u otros lugares donde los ocupantes pueden ser descuidados. [14] La basura y los desechos en las calles pueden ser arrastrados a las alcantarillas combinadas por la escorrentía de aguas pluviales.
Las aguas residuales contienen contaminantes farmacéuticos ambientales persistentes . Los trihalometanos también pueden estar presentes como resultado de desinfecciones anteriores . Las aguas residuales pueden contener microplásticos como perlas de polietileno y polipropileno, o fragmentos de poliéster y poliamida [15] de prendas sintéticas y tejidos de cama desgastados por el uso y el lavado, o de envases de plástico y productos de papel recubiertos de plástico desintegrados por las bombas de las estaciones elevadoras . Los productos farmacéuticos , los compuestos disruptores endocrinos y las hormonas [16] [17] [18] pueden excretarse en la orina o las heces si no se catabolizan dentro del cuerpo humano.
Algunos usuarios residenciales tienden a verter líquidos no deseados como aceite de cocina usado , [19] : 228 lubricantes , [19] : 228 adhesivos , pintura , solventes , detergentes , [19] : 228 y desinfectantes en sus conexiones de alcantarillado. Esta conducta puede generar problemas para el funcionamiento de la planta de tratamiento y, por lo tanto, se desaconseja.
La composición de las aguas residuales varía con el clima, la situación social y económica y los hábitos de la población. [2] : 28 En regiones donde el uso de agua es bajo, la fuerza de las aguas residuales (o las concentraciones de contaminantes) es mucho mayor que en los Estados Unidos, donde el uso de agua por persona es alto. [5] : 183 Los ingresos familiares y la dieta también juegan un papel: por ejemplo, para el caso de Brasil, se ha encontrado que cuanto mayor es el ingreso familiar, mayor es la carga de DBO por persona y menor es la concentración de DBO. [2] : 57
Se han publicado los siguientes valores típicos de las características físico-químicas de las aguas residuales sin tratar en los países en desarrollo : 180 g/persona/día para sólidos totales (o 1100 mg/L cuando se expresa como concentración), 50 g/persona/día para DBO (300 mg/L), 100 g/persona/día para DQO (600 mg/L), 8 g/persona/día para nitrógeno total (45 mg/L), 4,5 g/persona/día para amoníaco-N (25 mg/L) y 1,0 g/persona/día para fósforo total (7 mg/L). [2] : 57 Los rangos típicos para estos valores son: 120–220 g/persona/día para sólidos totales (o 700–1350 mg/L cuando se expresa como concentración), 40–60 g/persona/día para DBO (250–400 mg/L), 80–120 g/persona/día para DQO (450–800 mg/L), 6–10 g/persona/día para nitrógeno total (35–60 mg/L), 3,5–6 g/persona/día para amoniaco-N (20–35 mg/L) y 0,7–2,5 g/persona/día para fósforo total (4–15 mg/L). [2] : 57
En los países de altos ingresos, se ha determinado que la "carga de materia orgánica por persona" es de aproximadamente 60 gramos de DBO por persona por día. [6] Esto se denomina equivalente de población (EP) y también se utiliza como parámetro de comparación para expresar la fuerza de las aguas residuales industriales en comparación con las aguas residuales.
Los valores para los hogares en los Estados Unidos se han publicado de la siguiente manera, con estimaciones basadas en el supuesto de que el 25% de los hogares tienen trituradoras de residuos de cocina (las aguas residuales de dichos hogares contienen más residuos): 95 g/persona/día de sólidos suspendidos totales (concentración de 503 mg/L), 85 g/persona/día de DBO (450 mg/L), 198 g/persona/día de DQO (1050 mg/L), 13,3 g/persona/día de la suma de nitrógeno orgánico y nitrógeno amoniacal (70,4 mg/L), 7,8 g/persona/día de nitrógeno amoniacal (41,2 mg/L) y 3,28 g/persona/día de fósforo total (17,3 mg/L). Los valores de concentración que se dan aquí se basan en un caudal de 190 L por persona por día. [5] : 183
Una fuente de los Estados Unidos publicada en 1972 estimó que el peso seco diario de desechos sólidos per cápita en las aguas residuales se estima en 20,5 g (0,72 oz) en heces, 43,3 g (1,53 oz) de sólidos disueltos en orina, 20 g (0,71 oz) de papel higiénico, 86,5 g (3,05 oz) de sólidos de aguas grises, 30 g (1,1 oz) de sólidos alimentarios (si se utilizan unidades de eliminación de basura ) y cantidades variables de minerales disueltos dependiendo de la salinidad de los suministros de agua locales, el volumen de uso de agua per cápita y el grado de uso de ablandadores de agua . [19] : 234
Las aguas residuales contienen orina y heces. La masa de las heces varía según la ingesta de fibra dietética. Una persona promedio produce 128 gramos de heces húmedas por día, o una masa seca media de 29 g/persona/día. [20] La tasa media de generación de orina es de aproximadamente 1,42 L/persona/día, según lo determinó una revisión bibliográfica mundial. [20]
El volumen de aguas residuales domésticas producidas por persona (o " per cápita ", abreviado como "cap") varía con el consumo de agua en la localidad respectiva. [2] : 11 Una serie de factores influyen en el consumo de agua y, por lo tanto, en los caudales de aguas residuales por persona. Estos incluyen: disponibilidad de agua (lo opuesto a escasez de agua ), opciones de suministro de agua , clima (los climas más cálidos pueden conducir a un mayor consumo de agua), tamaño de la comunidad, nivel económico de la comunidad, nivel de industrialización , medición del consumo doméstico, costo del agua y presión del agua. [2] : 20
La producción de aguas residuales generalmente corresponde al consumo de agua. Sin embargo, el agua utilizada para el riego de jardines no ingresa al sistema de alcantarillado, mientras que las aguas subterráneas y pluviales pueden ingresar al sistema de alcantarillado además de las aguas residuales. [2] : 22 Por lo general, hay dos caudales pico de aguas residuales que llegan a una planta de tratamiento por día: un pico se produce al comienzo de la mañana y otro pico se produce al comienzo de la tarde. [2] : 24
En lo que respecta al consumo de agua, una cifra de diseño que puede considerarse como "promedio mundial" es de 35 a 90 L por persona por día (datos de 1992). [5] : 163 La misma publicación enumeró el consumo de agua en China como 80 L por persona por día, África como 15 a 35 L por persona por día, el Mediterráneo oriental en Europa como 40 a 85 L por persona por día y América Latina y el Caribe como 70 a 190 L por persona por día. [5] : 163 Incluso dentro de un país, puede haber grandes variaciones de una región a otra debido a los diversos factores que determinan el consumo de agua enumerados anteriormente.
En los países de altos ingresos se suele utilizar como estimación un valor de caudal de 200 litros de aguas residuales por persona y día , y se emplea, por ejemplo, en el diseño de plantas de tratamiento de aguas residuales. [6]
A modo de comparación, los caudales típicos de aguas residuales de fuentes residenciales urbanas en los Estados Unidos se estiman de la siguiente manera: 365 L/persona/día (para hogares de una persona), 288 L/persona/día (hogares de dos personas), 200 L/persona/día (hogares de cuatro personas), 189 L/persona/día (hogares de seis personas). [5] : 156 Esto significa que el rango general para este ejemplo sería 189–365 L (42–80 gal imp; 50–96 gal EE.UU.).
Las aguas residuales se pueden controlar para detectar organismos patógenos y benignos con una variedad de técnicas. Las técnicas tradicionales implican filtrar, teñir y examinar muestras bajo un microscopio. Se pueden lograr pruebas mucho más sensibles y específicas con la secuenciación de ADN , como cuando se buscan organismos raros, se intenta erradicarlos , se realizan pruebas específicas para cepas resistentes a los medicamentos o se descubren nuevas especies. [22] [23] [24] La secuenciación de ADN de una muestra ambiental se conoce como metagenómica .
También se han analizado las aguas residuales para determinar las tasas relativas de uso de medicamentos recetados e ilegales entre las poblaciones municipales. [25] También se pueden inferir datos demográficos socioeconómicos generales. [26]
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Las aguas residuales se recogen y transportan habitualmente en alcantarillas de gravedad , ya sea en un alcantarillado sanitario o en un alcantarillado combinado . Este último también transporta escorrentías urbanas ( aguas pluviales ), lo que significa que las aguas residuales se diluyen durante los episodios de lluvia. [2] : 9
La infiltración es el agua subterránea que entra en las tuberías de alcantarillado a través de tuberías, conexiones, juntas o pozos defectuosos . [2] : 26 [5] : 164 El agua subterránea contaminada o salina puede introducir contaminantes adicionales a las aguas residuales. La cantidad de dicha agua infiltrada depende de varios parámetros, como la longitud de la red de recolección, los diámetros de las tuberías, el área de drenaje, el tipo de suelo, la profundidad del nivel freático, la topografía y el número de conexiones por unidad de área. [2] : 26 La infiltración aumenta por procedimientos de construcción deficientes y tiende a aumentar con la edad del alcantarillado. La cantidad de infiltración varía con la profundidad del alcantarillado en comparación con el nivel freático local . [10] : 9–1, 9–9 Los sistemas de alcantarillado más antiguos que necesitan rehabilitación también pueden exfiltrar aguas residuales en las aguas subterráneas desde las juntas de alcantarillado y las conexiones de servicio con fugas. [5] : 167 Esto puede provocar la contaminación de las aguas subterráneas . [28]
Los alcantarillados combinados están diseñados para transportar aguas residuales y aguas pluviales juntas. Esto significa que las aguas residuales se diluyen durante los episodios de lluvia. Existen otros tipos de entradas que también diluyen las aguas residuales, por ejemplo, "el agua descargada de los desagües de sótanos y cimientos, las descargas de agua de refrigeración y cualquier conexión directa de escorrentía de aguas pluviales al sistema de recolección de aguas residuales". [5] : 163 Las "entradas directas" pueden dar lugar a caudales máximos de aguas residuales similares a los de los alcantarillados combinados durante los episodios de clima húmedo. [5] : 165
Las aguas residuales de comunidades con instalaciones industriales pueden incluir algunas aguas residuales industriales , generadas por procesos industriales como la producción o fabricación de bienes. Los volúmenes de aguas residuales industriales varían ampliamente según el tipo de industria. [2] : 27 Las aguas residuales industriales pueden contener contaminantes muy diferentes en concentraciones mucho más altas que las que se encuentran típicamente en las aguas residuales. [5] : 188 Los contaminantes pueden ser desechos tóxicos o no biodegradables , incluidos productos farmacéuticos , [29] biocidas , metales pesados , radionucleidos o contaminación térmica .
Una industria puede tratar sus aguas residuales y verterlas al medio ambiente (o incluso utilizar las aguas residuales tratadas para aplicaciones específicas) o, en caso de que esté ubicada en el área urbana, puede verter las aguas residuales en el sistema de alcantarillado público. En este último caso, las aguas residuales industriales pueden recibir un pretratamiento en las fábricas para reducir la carga contaminante . [2] : 27 Mezclar aguas residuales industriales con aguas residuales no hace nada para reducir la masa de contaminantes a tratar, pero el volumen de aguas residuales reduce la concentración de contaminantes propios de las aguas residuales industriales, y el volumen de aguas residuales industriales reduce la concentración de contaminantes propios de las aguas residuales.
Cuando se vierten aguas residuales en un cuerpo de agua (río, lagos, mar) o en la tierra, su impacto relativo dependerá de la capacidad de asimilación del cuerpo de agua o ecosistema . [2] : 78 Los cuerpos de agua tienen una capacidad de autodepuración, de modo que la concentración de un contaminante puede disminuir a lo largo de la distancia desde el punto de descarga. Además, los cuerpos de agua proporcionan una dilución a las concentraciones de contaminantes vertidos, aunque no disminuye su masa. En principio, cuanto mayor sea la capacidad de dilución (relación entre el volumen o caudal del agua receptora y el volumen o caudal de aguas residuales vertidas), menor será la concentración de contaminantes en el agua receptora, y probablemente menores serán los impactos negativos. Pero si el cuerpo de agua ya llega muy contaminado al punto de descarga, la dilución tendrá un valor limitado. [30]
En muchos casos, una comunidad puede tratar parcialmente sus aguas residuales y seguir contando con la capacidad de asimilación del cuerpo de agua. Sin embargo, esto debe analizarse con mucho cuidado, teniendo en cuenta la calidad del agua en el cuerpo receptor antes de recibir la descarga de aguas residuales, la calidad del agua resultante después de la descarga y el impacto en los usos previstos del agua después de la descarga. También existen requisitos legales específicos en cada país. Diferentes países tienen diferentes regulaciones con respecto a las especificaciones de la calidad de las aguas residuales que se descargan y la calidad que se debe mantener en el cuerpo de agua receptor. [2] : 152 La combinación de tratamiento y eliminación debe cumplir con las regulaciones locales existentes.
La capacidad de asimilación depende, entre varios factores, de la capacidad del agua receptora para mantener las concentraciones de oxígeno disuelto necesarias para sustentar a los organismos que catabolizan los desechos orgánicos. [19] : 9, 673 Por ejemplo, los peces pueden morir si los niveles de oxígeno disuelto se reducen por debajo de 5 mg/L. [31] : 573
La aplicación de aguas residuales al suelo puede considerarse una forma de eliminación final o de tratamiento, o de ambos. [2] : 189 Las alternativas de eliminación en el suelo requieren tener en cuenta la disponibilidad de tierra, la calidad del agua subterránea y el posible deterioro del suelo. [32]
Las aguas residuales pueden descargarse en una cuenca de evaporación o infiltración . [10] : 9–41 La recarga de agua subterránea se utiliza para reducir la intrusión de agua salada o para reabastecer los acuíferos utilizados para el riego agrícola . Por lo general, se requiere tratamiento para mantener la capacidad de percolación de las cuencas de infiltración, y puede requerirse un tratamiento más extenso para los acuíferos utilizados como suministro de agua potable . [19] : 700–703
Antes del siglo XX, en Europa, las alcantarillas solían descargarse en un cuerpo de agua como un río, un lago o un océano. No había tratamiento, por lo que la descomposición de los desechos humanos se dejaba en manos del ecosistema . Esto podía dar resultados satisfactorios si la capacidad de asimilación del ecosistema era suficiente, lo que hoy en día no suele ser el caso debido a la creciente densidad de población. [35] : 78
En la actualidad, la situación en las zonas urbanas de los países industrializados suele ser que las alcantarillas dirigen su contenido a una planta de tratamiento de aguas residuales en lugar de directamente a un cuerpo de agua. Sin embargo, en muchos países en desarrollo , la mayor parte de las aguas residuales municipales e industriales se vierten a los ríos y al océano sin ningún tratamiento o solo después de un tratamiento preliminar o primario. Hacerlo puede provocar contaminación del agua . Existen pocas cifras confiables sobre la proporción de aguas residuales recolectadas en las alcantarillas que se están tratando en todo el mundo. Una estimación global del PNUD y ONU-Hábitat en 2010 fue que el 90% de todas las aguas residuales generadas se vierten al medio ambiente sin tratamiento. [36] Un estudio más reciente en 2021 estimó que, a nivel mundial, alrededor del 52% de las aguas residuales son tratadas. [37] Sin embargo, las tasas de tratamiento de aguas residuales son muy desiguales entre los diferentes países del mundo. Por ejemplo, mientras que los países de altos ingresos tratan aproximadamente el 74% de sus aguas residuales, los países en desarrollo tratan un promedio de solo el 4,2%. [37] A partir de 2022, sin un tratamiento suficiente, más del 80% de todas las aguas residuales generadas a nivel mundial se vierten al medio ambiente. Los países de altos ingresos tratan, en promedio, el 70% de las aguas residuales que producen, según ONU-Agua. [38] [39] [40] Solo el 8% de las aguas residuales producidas en los países de bajos ingresos recibe algún tipo de tratamiento. [38] [41] [42]El tratamiento de aguas residuales es beneficioso para reducir la contaminación ambiental. Las rejillas de rejilla pueden eliminar los desechos sólidos grandes de las aguas residuales, [19] : 274–275 y el tratamiento primario puede eliminar la materia flotante y sedimentable . [19] : 446 Las aguas residuales tratadas primariamente suelen contener menos de la mitad del contenido de sólidos original y aproximadamente dos tercios de la DBO en forma de coloides y compuestos orgánicos disueltos . [43] El tratamiento secundario puede reducir la DBO de los residuos orgánicos en aguas residuales sin diluir, [31] : 575 pero es menos eficaz para las aguas residuales diluidas. [44] Se puede intentar la desinfección del agua para matar los patógenos antes de la eliminación, y es cada vez más eficaz después de que se hayan completado más elementos de la secuencia de tratamiento anterior. [19] : 359
Una alternativa al vertido al medio ambiente es la reutilización de las aguas residuales de forma productiva (para usos agrícolas, urbanos o industriales), de conformidad con las reglamentaciones y requisitos locales para cada aplicación de reutilización específica. Los riesgos para la salud pública de la reutilización de aguas residuales en la agricultura se pueden minimizar siguiendo un "enfoque de barreras múltiples" según las directrices de la Organización Mundial de la Salud . [45]
También existe la posibilidad de recuperación de recursos que podría hacer que la agricultura sea más sostenible mediante el uso de carbono , nitrógeno , fósforo , agua y energía recuperados de las aguas residuales. [46] [4]
La gestión de las aguas residuales incluye la recolección y el transporte para su liberación al medio ambiente después de un nivel de tratamiento que sea compatible con los requisitos locales para la descarga en cuerpos de agua, en el suelo o para aplicaciones de reutilización. [2] : 156 En la mayoría de los países, las descargas incontroladas de aguas residuales al medio ambiente no están permitidas por ley y se deben cumplir estrictos requisitos de calidad del agua. Para conocer los requisitos en los Estados Unidos, consulte Clean Water Act .
Las normas de gestión de aguas residuales suelen formar parte de las políticas de saneamiento más amplias de un país . También pueden incluir la gestión de los excrementos humanos (de los sistemas de recolección sin alcantarillado ), los residuos sólidos y las aguas pluviales.
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