CTM. Ud.  11.- CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS.

1.- INTRODUCCIÓN.

Gran parte del agua de nuestro planeta, alrededor del 97%, corresponde a agua salada que se encuentra en mares y océanos. El 3% restante es agua dulce, que se reparte en un 69% como agua atrapada en glaciares y nieves perpetuas, un 30% como aguas subterráneas y una cantidad no superior al 0,7% en los ríos y lagos.

El agua tiene unas propiedades únicas y excepcionales: tiene un gran poder disolvente, una gran capacidad amortiguadora y de absorción de radiaciones, lo que la convierte en un vehículo natural para eliminar los residuos generados por el hombre.

Los ríos, lagos y mares recogen, desde tiempos inmemoriales, las basuras producidas por la actividad humana. Cierto es que el ciclo natural del agua tiene una gran capacidad de purificación, pero esta misma facilidad de regeneración del agua, y su aparente abundancia, hace que sea el vertedero habitual en el que arrojamos los residuos producidos por nuestras actividades.

2.- CONTAMINACIÓN DEL AGUA.

            Según la Ley de Aguas, la contaminación es “la acción y efecto de introducir materias o formas de energía o inducir condiciones en el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una alteración perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores o con su función ecológica”.

            La OMS dice que el agua está contaminada cuando su composición es alterada de modo que no conserva las propiedades que le corresponden.

2.1.- Origen y tipos de contaminación.

            La contaminación puede ser:

a) Natural. Cuando contiene sustancias sin que intervenga la acción humana. Puede contener:

Ø  Partículas sólidas producidas por la erosión.

Ø  Gases arrastrados por la lluvia o el deshielo.

Ø  Pólenes, esporas, hojas y otros residuos procedentes de los seres vivos.

Ø  Excrementos de peces, de aves, de insectos, etc.

Estos restos sufren procesos químicos y biológicos que forman parte de su autodepuración, con lo que serán eliminados.

b)  Antropogénica o artificial.

            Hay 4 focos principales de contaminación antropogénica:

Ø  Origen urbano. El uso del agua en viviendas, sectores comerciales y servicios genera residuos orgánicos que la contaminan, como residuos fecales, desechos alimentarios (restos de grasas, etc.) e incluso productos químicos (lejías, detergentes).

Ø  Origen agrícola y ganadero, La contaminación agrícola se deriva del uso de plaguicidas, pesticidas, fertilizantes y abonos que son arrastrados por el agua de riego, llevando disueltas sales de N, P, S y elementos organoclorados. Pueden llegar al suelo y de aquí filtrarse hasta llegar a las aguas subterráneas. Las explotaciones ganaderas producen restos orgánicos que caen al suelo y también vertidos con aguas cargadas de materia orgánica que pueden contaminar las aguas subterráneas.

Las industrias agroalimentarias también aportan al agua gran cantidad de materia orgánica.

Ø  Origen industrial. Es una de las fuentes contaminantes que más impacto producen. 

Según el tipo de industrias, se producen distintos tipos de residuos:

 Las industrias que más contaminan son: petroquímicas, energéticas, papeleras, siderúrgicas, alimenticias, textiles y mineras.

Ø  Navegación. Produce diferentes tipos de contaminación, especialmente con hidrocarburos. Los vertidos de petróleo, accidentales o no, provocan importantes daños ecológicos. P. ej.- el vertido del petrolero Prestige en las costas gallegas.

2.2.- Contaminantes del agua: físicos, químicos y biológicos.

2.2.1.- Alteraciones físicas del agua.

Alteraciones físicas	Características y contaminación que indica
Color	El agua no contaminada suele tener ligeros colores rojizos, pardos, amarillentos o verdosos debido, principalmente, a los compuestos húmicos, férricos o los pigmentos verdes de las algas que contienen. Las aguas contaminadas pueden tener muy diversos colores pero, en general, no se pueden establecer relaciones claras entre el color y el tipo de contaminación.
Olor y sabor	Compuestos químicos presentes en el agua como los fenoles, diversos hidrocarburos, cloro, materias orgánicas en descomposición o esencias liberadas por diferentes algas u hongos pueden dar olores y sabores muy fuertes al agua, aunque estén en muy pequeñas concentraciones. Las sales o los minerales dan sabores salados o metálicos, en ocasiones sin ningún olor.
Temperatura	El aumento de temperatura disminuye la solubilidad de gases (oxígeno) y aumenta, en general, la de las sales. También aumenta la velocidad de las reacciones del metabolismo, acelerando la putrefacción. La temperatura óptima del agua para beber está entre 10 y 14º C. Las centrales nucleares, térmicas y otras industrias contribuyen a la contaminación térmica de las aguas, a veces de forma importante.
Materiales en suspensión	Partículas como arcillas, limo y otras, aunque no lleguen a estar disueltas, son arrastradas por el agua de dos maneras: en suspensión estable (disoluciones coloidales); o en suspensión que sólo dura mientras el movimiento del agua las arrastra. Las suspendidas coloidalmente sólo precipitarán después de haber sufrido coagulación o floculación (reunión de varias partículas).
Radiactividad	Las aguas naturales tienen unos valores de radiactividad, debidos sobre todo a isótopos del K. Algunas actividades humanas pueden contaminar el agua con isótopos radiactivos.
Espumas	Los detergentes producen espumas y añaden fosfato al agua (eutrofización). Disminuyen mucho el poder autodepurador de los ríos al dificultar la actividad bacteriana. También interfieren en los procesos de floculación y sedimentación en las estaciones depuradoras.
Conductividad	El agua pura tiene una conductividad eléctrica muy baja. El agua natural tiene iones en disolución y su conductividad es mayor y proporcional a la cantidad y características de esos electrolitos. Por esto se usan los valores de conductividad como índice aproximado de concentración de solutos.

2.2.2.- Alteraciones químicas del agua.

Alteraciones químicas	Contaminación que indica
pH	Las aguas naturales pueden tener pH ácidos por el CO2 disuelto desde la atmósfera o procedente de los seres vivos, por el H2SO4 procedente de algunos minerales o por ácidos húmicos disueltos del mantillo del suelo. La principal sustancia básica en el agua natural es el carbonato cálcico (CaCO3) que puede reaccionar con el CO2 formando el sistema tampón carbonato/bicarbonato. Las aguas contaminadas con vertidos mineros o industriales pueden tener pHs muy ácidos. El pH tiene una gran influencia en los procesos químicos que tienen lugar en el agua, actuación de los floculantes, tratamientos de depuración, etc.
Nitrógeno total	Varios compuestos de nitrógeno son nutrientes esenciales. Su presencia en las aguas en exceso es causa de eutrofización. El nitrógeno se presenta en muy diferentes formas químicas en las aguas naturales y contaminadas. En los análisis habituales se suele determinar el NTK (nitrógeno total Kendahl) que incluye el nitrógeno orgánico y el amoniacal. El contenido en nitratos y nitritos se da por separado.
Fósforo total	El fósforo, como el nitrógeno, es un nutriente esencial para la vida. Su exceso en el agua provoca eutrofización. Su determinación se realiza por análisis químico de ortofosfatos presentes en el agua.
Aniones: Cloruros Nitratos Nitritos Fosfatos Sulfuros Cianuros Fluoruros	Indican salinidad. Indican contaminación agrícola. Indican actividad bacteriológica. Indican detergentes y fertilizantes Indican acción bacteriológica anaerobia (aguas negras, etc.) Indican contaminación de origen industrial En algunos casos se añaden al agua para la prevención de las caries, aunque es una práctica muy discutida.
Cationes: Sodio Calcio y magnesio Amonio Metales pesados	Indica salinidad Están relacionados con la dureza del agua Contaminación con fertilizantes y heces De efectos muy nocivos; se bioacumulan en la cadena trófica.
Compuestos orgánicos	Los aceites y grasas procedentes de restos de alimentos o de procesos industriales (automóviles, lubricantes, etc.) son difíciles de metabolizar por las bacterias y flotan formando películas en el agua que dañan a los seres vivos. Los fenoles pueden estar en el agua como resultado de contaminación industrial y cuando reaccionan con el cloro que se añade como desinfectante forman clorofenoles, que son un serio problema porque dan al agua muy mal olor y sabor.

2.2.3.- Alteraciones biológicas del agua.

Alteraciones biológicas del agua	Contaminación que indican
Bacterias coliformes	Desechos fecales
Virus	Desechos fecales y restos orgánicos
Animales, plantas, microorganismos diversos	Eutrofización

Cuadro de enfermedades por patógenos contaminantes de las aguas

Tipo de  Microorganismo	Enfermedad	Síntomas
Bacterias	Cólera	Diarreas y vómitos intensos. Deshidratación. Frecuentemente es mortal si no se trata adecuadamente
Bacterias	Tifus	Fiebres. Diarreas y vómitos. Inflamación del bazo y del intestino.
Bacterias	Disentería	Diarrea. Raramente es mortal en adultos, pero produce la muerte de muchos niños en países poco desarrollados
Bacterias	Gastroenteritis	Náuseas y vómitos. Dolor en el digestivo. Poco riesgo de muerte
Virus	Hepatitis	Inflamación del hígado e ictericia. Puede causar daños permanentes en el hígado
Virus	Poliomelitis	Dolores musculares intensos. Debilidad. Temblores. Parálisis. Puede ser mortal
Protozoos	Disentería amebiana	Diarrea severa, escalofríos y fiebre. Puede ser grave si no se trata
Gusanos	Esquistosomiasis	Anemia y fatiga continuas

2.3.- Efectos de la contaminación del agua.

2.3.1.- En ríos y lagos (eutrofización).

Los ríos tienen un gran poder autodepurativo, pues arrastran todo tipo de partículas, sales, materia orgánica (contaminación natural) y vertidos domésticos, industriales, agrícolas y ganaderos (contaminación antropogénica) a lo largo de su curso.

El problema es que llega un punto en que son tantos los vertidos que los ríos ya no dan abasto en su depuración natural, desencadenándose procesos de contaminación con efectos como alteraciones en la fauna y flora acuáticas, olor, color y sabor desagradables, restricciones en el uso del agua para consumo humano, agrícola y ganadero, etc.

            La contaminación de los lagos crea más problemas, puesto que no poseen salidas del agua (son aguas estancadas). En las aguas sin contaminar existe un equilibrio entre flora y fauna, mientras que la contaminación va a producir la llamada eutrofización.

            Un río, un lago o un embalse sufren eutrofización cuando sus aguas contienen nutrientes en exceso, sobre todo nitratos y fosfatos, con lo que crecen en abundancia las plantas y otros organismos. Al morir se pudren y llenan el agua de malos olores, además de darle un aspecto nauseabundo, disminuyendo drásticamente su calidad. El proceso de putrefacción consume una gran cantidad del oxígeno disuelto, y las aguas dejan de ser aptas para la mayor parte de los seres vivos. El resultado final es un ecosistema casi destruido.

            Comparemos un lago oligotrófico (pobre en nutrientes) con uno eutrófico. En el oligotrófico, las aguas son claras, la luz penetra bien, no hay muchas algas y abundan las plantas y animales típicos de aguas bien oxigenadas, como las truchas. Un lago eutrófico posee un excesivo crecimiento de algas, con lo que el agua se enturbia, no pasa bien la luz, y los organismos que viven allí se adaptan a aguas poco ventiladas, como barbos y percas.

            Dentro de un lago eutrófico se distinguen 3 zonas:

a)     Zona superficial. Aquí se acumula P y N de los vertidos y materia orgánica, lo que da lugar al crecimiento de algas y bacterias descomponedoras. La producción de fitoplancton es muy alta, formándose mucho O₂ por fotosíntesis y N₂ por desnitrificación.

b)     Zona media. Como a esta zona no pasa la luz, hay menos fotosíntesis y por tanto menos O₂, lo cual supone la muerte de muchos organismos aerobios, que se depositan en el fondo. La falta de nitrógeno produce el desarrollo de algas cianofíceas, oportunistas, que lo captan del aire, proliferando hasta que se agota el fósforo, tras lo cual empiezan a morir.

c)      Zona profunda. En esta zona se dan procesos de descomposición de los restos orgánicos por bacterias aerobias en principio, y de fermentación por bacterias anaerobias cuando escasea el O₂. Debido a ello se producen gases malolientes como CH₄, CO₂ y H₂S.

            Para reducir la eutrofización que puede aparecer en mares interiores:

• Limitar vertidos urbanos, agrícolas y ganaderos.
• Depurar las aguas residuales.
• Disminuir los polifosfatos de los detergentes.
• Añadir nitrógeno al agua para evitar el crecimiento de algas azules.
• Inyectar O₂ en lagos y embalses.

Otro fenómeno a comentar son las mareas rojas, caracterizado por el aumento de ciertos microorganismos del fitoplancton, no necesariamente asociado a un cambio de coloración del agua del mar. Estos organismos producen toxinas, creando problemas sanitarios y económicos.

2.3.2.- En aguas subterráneas.

            Las aguas subterráneas son una de las principales fuentes de suministro para uso doméstico y para el riego en muchas partes de España y del mundo. En España, alrededor de la tercera parte del agua que se usa en las ciudades y la industria y la cuarta parte de la que se usa en agricultura son aguas subterráneas. En muchos lugares en los que las lluvias son escasas e irregulares pero el clima es apto para la agricultura, son un recurso vital y una gran fuente de riqueza, ya que permiten cultivar multitud de productos.

            Las aguas subterráneas suelen ser más difíciles de contaminar que las superficiales, pero cuando esta contaminación se produce, es más difícil de eliminar. Esto sucede porque las aguas del subsuelo tienen un ritmo de renovación muy lento, de cientos de años, lo que hace muy difícil su purificación. (En ríos el tiempo de renovación es de días)

            A las aguas subterráneas les afecta la contaminación, la sobreexplotación y la salinización.

a)     Sobreexplotación.

Se produce explotación intensiva cuando se extrae más agua del acuífero de la que es capaz de recargar, con lo que disminuye el nivel freático del mismo.

b)     Salinización.

Cuando los acuíferos se encuentran en la costa, al ir vaciándose de agua dulce, van siendo invadidos por agua salada (intrusión), quedando inutilizados para el uso humano. En la costa mediterránea española prácticamente todos los acuíferos están afectados por este problema, necesitando una mejora de su explotación o de sus sistemas de control, incluso permitir que se recarguen de agua dulce antes de seguir explotándolos.

c)      Contaminación.

Se distinguen dos tipos de procesos contaminantes de las aguas subterráneas: los puntuales, que afectan a zonas muy localizadas, y los difusos, que provocan contaminación dispersa en zonas amplias.

            Entre las actividades que pueden provocar contaminación puntual se hallan:

• Lixiviados de vertederos de residuos urbanos y fugas de aguas residuales que se infiltran en el terreno. 
• Lixiviados de vertederos industriales, derrubios de minas, depósitos de residuos radiactivos o tóxicos mal aislados, gasolineras con fugas en sus depósitos de combustible, etc.
• Pozos sépticos y acumulaciones de purines procedentes de las granjas. 

La contaminación difusa suele estar provocada por: 

• Uso excesivo de fertilizantes y pesticidas en la agricultura. 
• Explotación excesiva de los acuíferos, facilitando que las aguas salinas invadan la zona de aguas dulces.

            Los acuíferos tienen cierta capacidad de autodepuración, mayor o menor según el tipo de roca y otras características. Las sustancias contaminantes, al ir el agua avanzando entre las partículas del subsuelo, se filtran y dispersan, siendo neutralizadas, oxidadas, reducidas o degradadas mediante otros procesos químicos o biológicos. De esta manera el agua va limpiándose.

De todas formas, hay que tener en cuenta que las posibilidades de depuración en el acuífero son limitadas y que el mejor método de protección es la prevención: no contaminar, controlar los focos contaminantes y evitar que las sustancias contaminantes lleguen al acuífero. Una vez el acuífero está contaminado, el proceso de limpieza es muy difícil y costoso. Se han usado procedimientos que extraen el agua, la depuran y la vuelven a inyectar en el terreno, pero no siempre son eficaces.

2.3.3.- En el mar.

            El vertedero final para una gran parte de nuestros desechos es el océano. Como la capacidad purificadora de las grandes masas de agua marina es tan grande, en ellas se diluyen, dispersan o degradan enormes cantidades de aguas fecales, hidrocarburos, desechos urbanos e industriales, e incluso materiales radiactivos. Es muy tentador recurrir al barato sistema de arrojar al mar los residuos de los que queremos deshacernos; pero en muchos lugares, los excesos cometidos han convertido grandes zonas del mar en desiertos de vida o en cloacas malolientes.

            La contaminación por vía natural es pequeña; el problema radica en la causada por ríos contaminados, vertidos incontrolados, accidentes en barcos petroleros, etc.

En las costas, los vertidos son la principal fuente de contaminación. En la mayor parte de los países en vías de desarrollo y en muchos lugares de los países desarrollados, los vertidos de las ciudades se suelen hacer directamente al mar, sin tratamientos previos de depuración. Como alrededor del 60% de las especies viven en la franja de 60 Km más próxima a la costa, todos ellos se ven especialmente afectados por estos vertidos. Además, las zonas donde la renovación del agua es más lenta (marismas, estuarios, bahías, puertos) son las más maltratadas. En ellas es frecuente encontrar peces con tumores y graves enfermedades, o moluscos y crustáceos cuya pesca y consumo están prohibidos debido a que contienen altas dosis de productos tóxicos.

            El caso de las mareas negras es muy preocupante. Los vertidos de petróleo pueden deberse a múltiples causas, como accidentes de barcos petroleros, como el caso del “Prestige”, actividades en plataformas petrolíferas que pueden producir escapes, lavado de petroleros, por explotaciones de petróleo en el mar, etc.

Crema de chocolate es el nombre que recibe el petróleo vertido al mar cuando se le incorpora progresivamente agua y se alteran sus propiedades. La crema de chocolate presenta hasta un 90% de agua, así que imagina la extensión que puede llegar a alcanzar…

Los vertidos causan un gran daño a los ecosistemas: muertes de productores por falta de luz, muerte de organismos marinos por hundimiento al perder su flotabilidad, perdida de aislamiento térmico, envenenamiento, etc. También producen pérdidas en la actividad pesquera y en el turismo, pues las zonas contaminadas estropean la calidad visual del paisaje.

Entre las medidas preventivas se encuentran la legislación y el empleo de naves de doble casco, por si se rompe uno, que tengan otro que proteja la carga.

En cuanto a las medidas correctivas, se pueden construir barreras flotantes, emplear geles químicos absorbentes, dispositivos de succión, agentes dispersantes, siembra de bacterias “comedoras” de hidrocarburos, etc.

3.- CALIDAD DEL AGUA.

            Para medirla se emplean parámetros e índices que nos permiten cuantificar el grado de alteración de sus características naturales.

3.1.- Parámetros que miden la calidad del agua.

3.1.1.- Físicos. Transparencia o turbidez (que depende de las partículas sólidas y de los microorganismos), color, olor, sabor y conductividad eléctrica (depende de las sales).

3.1.2.- Químicos. Son más útiles. Entre ellos se encuentran:

• Presencia de iones bicarbonato, hidroxilo, cloruros y sulfatos.
• Oxígeno disuelto (OD). Las aguas limpias suelen estar saturadas de oxígeno. Si el nivel de oxígeno disuelto es bajo, indica contaminación con materia orgánica, septicización, mala calidad del agua e incapacidad para mantener determinadas formas de vida. A niveles iguales o superiores a 7 mg/L de OD, las aguas están oxigenadas; entre 3 y 5 mg/L o por debajo de dicha cantidad de OD, son aguas poco oxigenadas.
• Demanda Biológica o Bioquímica de Oxígeno (DBO₅). Es la cantidad de oxígeno disuelto requerido por los microorganismos para la oxidación aerobia de la materia orgánica biodegradable presente en el agua. Se mide a los cinco días.
• Demanda Química de Oxígeno (DQO). Es la cantidad de oxígeno que se necesita para oxidar los materiales contenidos en el agua con un oxidante químico. Se determina en tres horas y, en la mayoría de los casos, guarda una buena relación con la DBO por lo que es de gran utilidad al no necesitar los cinco días de ésta. Sin embargo, la DQO no diferencia entre materia biodegradable y el resto y no suministra información sobre la velocidad de degradación en condiciones naturales. Remarcar que si el cociente entre DBO / DQO es < 2, el vertido es inorgánico.
• Contenido total de carbono (COT). Mide la cantidad total de carbono en los compuestos orgánicos del vertido.
• pH. Mide la acidez o basicidad de las aguas a través de la concentración de sus iones disueltos.
• Dureza. Se debe a la presencia de iones Ca²⁺ y Mg²⁺ en el agua, por lo que se expresa en concentración de CaCO₃ o de MgCO₃ en una cierta cantidad de agua. Si las aguas son duras existirá un riesgo para la salud (formación cálculos renales). Las aguas blandas tienen una concentración < 50 mg/L de CaCO₃, mientras que serán duras si su concentración supera los 200 mg/L. El agua apta para el consumo humano debe tener unos 100 mg/L de CaCO₃.
• Nitrógeno. Orgánico, amoniacal, en forma de nitritos o de nitratos, etc.

3.1.3.- Biológicos. Nos indican la cantidad de microorganismos que se encuentran en el agua: bacterias, virus, hongos, algas verde-azuladas, protozoos, etc.

            Estos organismos provocan cambios en el olor, en el sabor, en la turbidez del agua, etc.,  y muchos causan enfermedades si son ingeridos con ella.

            Existen indicadores biológicos de la contaminación de las aguas, especies cuya presencia o ausencia en las aguas nos determinan el nivel de contaminación. Son indicadores de aguas limpias las larvas de dípteros (moscas y mosquitos), los Gammarus, las perlas (larvas de insectos Plecópteros) y las larvas de efímeras, mientras que indican aguas contaminadas las colas de rata (larvas de dípteros del género Eristalis), las larvas de gusanos Tubifex, y los crustáceos Asellus.

4.- SISTEMAS DE TRATAMIENTO Y DEPURACIÓN DE LAS AGUAS.

La mayoría de los vertidos de aguas residuales que se hacen en el mundo no son tratados. Simplemente se descargan en el río, mar o lago más cercano y se deja que los sistemas naturales, con mayor o menor eficacia y riesgo, degraden los desechos de forma natural. En los países desarrollados, una proporción de los vertidos es tratada antes de que llegue a los ríos o mares en E.D.A.R. (Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales). 

La depuración absoluta es imposible o impracticable desde el punto de vista económico; algunos procesos como la decantación de materiales en suspensión y la neutralización de la materia orgánica son relativamente simples, pero otros como la eliminación de pesticidas o metales pesados resultan demasiado largos, complejos, y a veces no se consigue el objetivo. En concreto, ninguna técnica depuradora conocida garantiza la eliminación de nitratos y pesticidas de las aguas residuales.  

4.1.- Tratamiento de aguas para consumo.

            El agua natural tiene unas características físico-químicas y biológicas tales que impiden su consumo directo por la población, por lo que debe ser sometida a tratamientos y procesos que la potabilicen.

            Un agua es potable cuando se halla carente de microorganismos patógenos, sustancias tóxicas, sabor, olor, color y turbidez desagradables.

            La potabilización se lleva a cabo en Estaciones de Tratamiento de Agua Potable (ETAP), y los procesos a los que deben someterse las aguas son:

a)     Tratamiento global. Consiste en aplicar procesos físicos como la decantación, el filtrado y el tamizado, y procesos químicos, como la coagulación-floculación, empleando sales que forman agregados de partículas que luego precipitarán.

b)     Tratamiento especial: desinfección. Puede hacerse por cloración, ya que el cloro es un poderoso oxidante y desinfectante que destruye los procesos enzimáticos de los microorganismos, o con ozono y radiación ultravioleta, tratamientos más caros pero más efectivos, pues el cloro aporta un sabor desagradable al agua.

c)      Tratamiento de afine. Como la neutralización, que reduce la acidez del agua empleando sosa o cal, y el ablandamiento, que reduce la dureza del agua (elimina los restos de cal).

4.2.- Autodepuración.

            La autodepuración se produce en aguas naturales, y consiste en una serie de mecanismos de sedimentación de las partículas que hay en ellas y de procesos químicos y biológicos que degradan la materia orgánica presente en ella, obteniéndose materia inorgánica que captarán los organismos acuáticos fotosintéticos, enriqueciéndose el agua en O₂ producido por fotosíntesis. Así se restablece el equilibrio original de dichas aguas.

            El proceso de autodepuración en las aguas naturales depende del tiempo, de la temperatura y de la cantidad de O₂ disuelto.

4.3.- Sistemas de depuración de aguas residuales.

Son una serie de procedimientos cuyo objetivo es reducir la carga de contaminantes que llevan las aguas residuales antes de devolverlas al medio natural con unas características físico-químicas y biológicas lo más parecidas a las que tenía en su estado natural, para que en el receptor de esas aguas (los ríos) se complete su limpieza con una autodepuración.

4.3.1.- Sistemas de depuración natural o blanda.

Reproducen procesos de autodepuración, sirven para lograr una depuración suficiente de las aguas residuales de núcleos de poca población. Requieren poco gasto de instalación y mantenimiento, y cierto es que estos métodos pueden ser suficientemente eficaces y mucho más rentables que las EDAR.

Los principales métodos son:

a)     Lagunaje. Consiste en la construcción de lagunas artificiales poco profundas que se llenan con las aguas residuales que se quieren depurar y se dejan allí durante unos meses. Los materiales sólidos se sedimentan y la materia orgánica se degrada por vía aerobia o anaerobia. El tiempo y la acción de los microorganismos depuran el agua. Hay tres tipos de lagunas:

§  Aerobias. De poco fondo y superficie extensa, donde se produce la descomposición de materia orgánica por bacterias aerobias.

§  Anaerobias. De mayor fondo y poca superficie, donde se favorece la ausencia de oxígeno y por tanto, la descomposición es anaerobia.

§  Facultativas. Combinan ambos procesos.

b)     Lechos bacterianos o filtros biológicos.

Son unos recintos circulares que contienen filtros de arena y gravas, alrededor de los cuales se establecen películas de bacterias y otros microorganismos que asimilan la materia orgánica del agua. El O₂ se toma del aire gracias a unas ventanas que tiene el lecho bacteriano.

c)      Filtros verdes.

Consiste en una plantación forestal, normalmente de chopos, en la que se riega con aguas residuales. Los microorganismos del suelo del bosque van a ir depurando los vertidos.

4.3.2.- Sistemas de depuración tecnológica o dura.

            En las E.D.A.R. o Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales tienen lugar procesos físicos, químicos y biológicos con el objetivo de concentrar y transformar los contaminantes y así poder retirarlos del agua, devolviendo ésta al receptor (los ríos) en las mejores condiciones posibles. Requieren inversiones importantes en instalaciones, equipos y energía. Son más rápidas que las demás técnicas explicadas anteriormente y abarcan un mayor volumen de aguas residuales a depurar.

            En una E.D.A.R. convencional podemos diferenciar tres líneas de tratamiento:

a) Línea de agua. Es el camino que recorre el agua residual desde su llegada a la instalación, pasando por distintos tratamientos, hasta su vertido final al receptor.

b) Línea de fangos, lodos o biosólidos. Resulta de concentrar los contaminantes presentes en el agua residual, que siguen un recorrido distinto dentro de la depuradora y sufren otros tratamientos.

c) Línea de gas. Proceso al que es sometido el biogás generado en el tratamiento de lodos.

4.3.2.1.- Línea de agua.

En ella se producen los siguientes tratamientos:

             I.      Pretratamiento. Es la separación de sólidos en suspensión o flotantes de gran tamaño (trapos, plásticos grandes, palos, troncos, etc.) que podrían ocasionar obstrucciones en las siguientes conducciones o bombas. Este proceso incluye varios tratamientos de tipo físico:

a.      Rejas de desbaste o retención incluidas en pozos de gruesos. Estas gruesas rejas retienen el avance de los materiales más voluminosos, que serán sacados y mediante cintas transportadoras depositados en contenedores para su transporte a vertederos o a incineradoras.

b.      Desarenado. Consiste en un sistema de circulación del agua por cámaras a distintas velocidades para provocar el depósito de arenas en el fondo, facilitándose así su posterior extracción y eliminación. Para evitar los malos olores se inyecta aire.

c.       Desengrasado. La eliminación de grasas, aceites y otros materiales flotantes como pelos o fibras se realiza mediante el mismo procedimiento anterior. La velocidad controlada permite que las grasas más densas queden en la superficie, pudiéndose retirar desde ahí. La inyección de aire facilita que las grasas floten durante más tiempo. Desarenado y desengrasado se hacen a la vez.

          II.      Tratamiento primario. Consiste en un conjunto de procesos físico-químicos que persiguen la separación de sólidos en suspensión y materias flotantes que no han sido retenidas en el pretratamiento. Los procesos básicos son tres:

a.      Decantación en decantadores primarios, tanques circulares o rectangulares con mecanismos de arrastre y extracción de fangos y grasas.

b.      Coagulación-floculación mediante empleo de sustancias químicas (iones, sales metálicas) que se adhieren a las partículas contaminantes, formando agregados cada vez mayores que flotan en la superficie, de donde serán retirados.  

c.       Neutralización o ajuste de pH. Sirve para tratamientos posteriores.

       III.      Tratamiento secundario o biológico. Incluye un conjunto de procesos biológicos complementados con un decantador secundario para eliminar la materia orgánica. Uno de los procesos más empleados es el de los fangos activos, que consiste en colocar el agua residual en tanques de grandes dimensiones bajo condiciones aerobias, dejando que las bacterias presentes en el agua más las que se añaden degraden la materia orgánica mediante procesos de oxidación. Para que se produzca bien hay que inyectar O₂ mediante turbinas o difusores. Además de las bacterias, crecen otros microorganismos, como hongos, protozoos, rotíferos, etc. que forman una masa de lodos que serán eliminados por un proceso de decantación secundaria. Este proceso necesita ciertas condiciones que han de vigilarse, como Tª y pHs adecuados, suficiente cantidad de O₂, sustancias tóxicas que pueden introducirse…

Los lechos bacterianos son depósitos que contienen una extensa masa de material inerte (cantos, gravas, piedras trituradas, arenas, etc.) donde se adhieren los microorganismos descomponedores formando una biopelícula. El agua residual se deja caer sobre dicha película a modo de lluvia, con lo que los microorganismos van degradando la materia orgánica; el agua depurada va siendo recogida por abajo.

        IV.      Tratamiento terciario. Son métodos más avanzados orientados a extraer la materia orgánica no eliminada anteriormente o para reducir los compuestos de N y P (nitratos, fosfatos, amoníaco, metales pesados y otros). Estos procedimientos son muy caros y no se aplican en todas las depuradoras; su empleo posibilita la reutilización del agua depurada con fines industriales e incluso agrícolas.

A veces las aguas se infiltran en el terreno, pero lo normal es que se incorporen a cursos de agua fluviales para terminar su depuración.

           V.      Desinfección. Es un tratamiento final destinado a evitar problemas de salud debido a la existencia de virus y bacterias patógenos en las aguas. Para acabar con ellos se emplea la cloración (con cloro gaseoso) y la ozonización (más caro).

Como consecuencia de estos procesos se han ido acumulando microorganismos en forma de flóculos, formando fangos o lodos de apariencia líquida, cuyo tratamiento se realiza en la llamada línea de fangos:

4.3.2.2.- Línea de fangos o biosólidos.

Comprende los siguientes procesos:

             I.      Espesamiento de fangos. Consiste en una reducción del volumen de los fangos eliminando el agua que contienen. Para ello se emplean espesadoras, basadas en mecanismos de gravedad o flotación.

          II.      Estabilización de fangos. Se utiliza para eliminar la materia orgánica presente en ellos. Este proceso se puede realizar por vía aerobia o anaerobia. Por vía aerobia se produce la oxidación de la materia orgánica, para lo que se necesita un aporte de O₂ y se deben airear los fangos. Como resultado se produce materia inorgánica, CO₂ y H₂O. Esto eleva mucho el gasto, por lo que este sistema se emplea en pocas instalaciones. En la mayoría se realiza la estabilización anaerobia en digestores, depósitos cerrados donde tienen lugar reacciones de fermentación que estabilizan la materia orgánica, transformándola en ácidos y gases, como CH₄ y CO₂, que forman el biogás utilizado como combustible.

       III.      Acondicionamiento químico. Se realiza adicionando compuestos como cal o cloruro férrico, o calor o presión para provocar la coagulación de sólidos y facilitar el siguiente proceso.

        IV.      Deshidratación de fangos. Se lleva a cabo mediante secado, filtros prensa y centrífugas, siendo su objetivo la eliminación del agua. Una vez deshidratados, los fangos son recogidos para su traslado a vertederos, o son incinerados, o son empleados para fabricar compost que posteriormente se aplicará en agricultura.

4.3.2.3.- Línea de gas.

El gas resultante de la digestión de los fangos constituye la llamada línea de gas, ya que puede ser reutilizado para aportar energía a la propia depuradora. El biogás que no se utiliza se suele quemar en una antorcha que tienen las estaciones depuradoras.

4.4.- Control de la calidad de las aguas.

            Existe una red de vigilancia de la calidad de las aguas que tiene como objetivo detectar con rapidez las alteraciones y su origen. Se lleva a cabo mediante Sistemas de Redes de Control, y los órganos encargados del control y vigilancia de las aguas públicas son las Comisarías de Aguas de las diferentes Cuencas Hidrográficas.