HDT 59: Uso De Aguas Residuales

Julio Moscoso, Asesor CEPIS en uso de Aguas Residuales. Guillermo León, Asesor CEPIS en Tratamiento de Aguas Residuales. Setiembre 1994.

English version: HDT 59: Wastewater Use

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Indice general

• Disposición y uso indiscriminado de las aguas residuales
• Tratamiento y uso sanitario de las aguas residuales
• Uso de aguas residuales en acuicultura
• Uso de aguas residuales en agricultura
• Modelos integrados de tratamiento y uso
• Bibliografía

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Disposición y uso indiscriminado de las aguas residuales

El 49% de la Región de América Latina y el Caribe tiene servicio de alcantarillado; diariamente se colectan 40 millones de metros cúbicos de aguas residuales que se vierten a los ríos, lagos y mares. Si en el año 2000 se lograra ampliar este servicio básico al 90% de la población, se produciría más de 100 millones de metros cúbicos de desagües que agravarían aún más la contaminación. Del volumen colectado por los sistemas de alcantarillado, menos del 10% recibe tratamiento antes de ser descargado en un cuerpo de agua superficial o antes de su uso para el riego directo de productos agrícolas.

El uso de aguas residuales para el riego de cultivos de consumo humano incrementa los factores de riesgo para la salud de la población. Las situaciones endémicas de diarreas, parasitismo, fiebre tifoidea y salmonellosis que imperan en nuestro continente no son más que el reflejo de esta crítica situación, a la que vino a sumarse el cólera.

El desbalance entre el recurso hídrico y el crecimiento explosivo de las grandes ciudades, ha obligado a priorizar el uso de aguas superficiales para abastecimiento público y generación de energía eléctrica. Como lógica consecuencia, la actividad agrícola ubicada en la periferia de las ciudades se ha visto seriamente afectada y ha optado por el uso de aguas residuales como única alternativa de supervivencia. Esto se refleja en la existencia de más de 400 000 ha agrícolas irrigadas con estas aguas en forma directa, la mayoría sin tratamiento previo. En 1992 México reportó 350,000 hectáreas agrícolas regadas directamente con aguas residuales y en la costa del Perú existen más de 4 000 ha regadas con estas aguas.

Esta situación es sólo la punta del iceberg, ya que una cantidad superior de tierra agrícola se irriga con aguas superficiales de ríos y canales que superan ampliamente el nivel máximo de mil coliformes fecales por 100 ml que recomienda la Organización Mundial de la Salud (OMS) para el riego de vegetales de consumo crudo. Con estos niveles de contaminación, el riesgo de consumir alimentos contaminados es alto.

Un estudio realizado por el CEPIS en Lima, Perú, permitió comparar la calidad sanitaria de los productos alimenticios regados con aguas de río no contaminado y con aguas residuales crudas y tratadas. También se evaluó la calidad de productos alimenticios que normalmente se expenden en los mercados de Lima.

Los resultados de la evaluación sanitaria de los productos agrícolas se resumen en la figura 1. El 91% de los productos regados con aguas crudas mostró presencia de enteroparásitos, el riesgo disminuyó en las verduras regadas con aguas residuales tratadas y aguas superficiales no contaminadas. En lo que respecta a la presencia de Salmonella y a concentraciones de Escherichia coli por encima de los niveles permisibles según las guías internacionales, el riesgo es alto con el uso de aguas residuales crudas. Se encontraron niveles de riesgo comparables con el uso de aguas residuales tratadas, sin embargo, se debe indicar que el exceso de coliformes fecales encontrados se debió a la sobrecarga del sistema de lagunas de estabilización evaluado.

Esta situación nos permite señalar que tan importante como implementar una planta de tratamiento es que ésta opere adecuadamente, evitando las sobrecargas que frecuentemente ocurren por falta de programas de ampliación y mejoramiento de los sistemas de tratamiento. Como era de esperarse, los productos irrigados con aguas superficiales no contaminadas presentaron un riesgo bajo.

En el mismo gráfico se muestra que los niveles de contaminación de los productos que se expenden en los mercados, independientemente de la calidad del agua de riego, son comparables a los irrigados con aguas residuales sin tratar. Estos niveles son resultado de: el uso de aguas residuales contaminadas, el refrescamiento de los productos con aguas superficiales contaminadas antes de su destino final en los grandes centros de abastecimiento, y la falta de higiene en el manipuleo de los alimentos a través de toda la ruta de comercialización, desde que el producto sale de los terrenos de cultivo hasta llegar a los hogares.

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Tratamiento y uso sanitario de las aguas residuales

En los países desarrollados el principal objetivo del tratamiento es la remoción de materia orgánica y nutrientes, pues una tifoidea o un caso de parasitismo son excepcionales. En cambio, en los países en desarrollo, el objetivo prioritario de tratamiento de las aguas residuales debe ser la remoción de parásitos, bacterias y virus patógenos que ocasionan enfermedades endémicas. La opción tecnológica mediante la cual se alcanza plenamente el objetivo de “no patógenos”, corresponde a las lagunas de estabilización.

Los efluentes de las lagunas de estabilización, por su calidad bacteriológica, pueden usarse en cualquier actividad agropecuaria, desde la horticultura, los cultivos agroindustriales y acuicultura hasta la forestación. El dimensionamiento de estos sistemas estará ligado a la calidad de los efluentes requerida para cada tipo de

Si el único objetivo fuese descontaminar el recurso hídrico, todos los proyectos serían inviables financieramente. Sin embargo, si se aprovecha la excelente calidad bacteriológica y la riqueza en nutrientes que ofrecen las aguas tratadas mediante lagunas de estabilización, es posible obtener otros beneficios como la producción agropecuaria próxima a los centros de consumo. Así, la pronta recuperación de nuestro limitado recurso hídrico en la Región sería una realidad.

El uso de las aguas residuales también permite obtener otros beneficios, como el uso eficiente del agua, provisión de abonos naturales y generación de alimentos, empleo e ingresos económicos, además de incrementar la frontera agrícola en zonas desérticas.

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Uso de aguas residuales en acuicultura

En los países con gran tradición piscícola se están incorporando las aguas residuales a los estanques de cultivo, sin ningún tratamiento previo. Es el caso de Calcuta en la India, en donde existen más de 10 000 ha de estanques alimentados con aguas crudas, lo que ocasiona un alto riesgo sanitario que aún no ha sido evaluado. En cambio, los países desarrollados están usando la crianza de peces como una forma de mejorar la remoción de materia orgánica, sin que importe la calidad del producto ya que no se destina al consumo humano directo.

Adoptando una situación intermedia, El CEPIS ejecutó el proyecto de acuicultura utilizando efluentes tratados de lagunas de estabilización ubicadas en San Juan, Lima, Perú. En este caso, las aguas residuales son tratadas previamente hasta alcanzar la calidad apropiada para obtener una elevada producción de peces aptos para el consumo humano directo. Durante dos años se realizaron cuatro cultivos experimentales de tilapia del Nilo, Oreochromis niloticus, en forma continua durante las épocas de calor y frío propias del clima de Lima.

El sistema de tratamiento permitió reducir los niveles de DBO total hasta rangos de 112 a 68 mg/l. La alta producción de algas se situó entre los 1 573 y 718 mg/l de clorofila A, de acuerdo al clima. El amonio total fluctuó entre 2.62 y 0.45 mg/l, valores tolerables por la tilapia del Nilo. La remoción de coliformes fecales en el proceso de tratamiento confirmó que el sistema es capaz de reducirlos hasta 5 logaritmos y permite lograr un efluente con niveles de 104. Debido a que los estanques piscícolas trabajan en “batch”, se logra reducir la concentración de coliformes en un logaritmo y obtener el nivel de 103 recomendado por la OMS.

En las condiciones de Lima, se puede obtener 4400 kg/ha de tilapia con un peso promedio de 250 g por unidad al final del verano, sin adicionar alimentos artificiales. El crecimiento es muy reducido durante el invierno porque la temperatura desciende hasta 17 °C. En las granjas convencionales de la Amazonía, sólo es posible obtener este nivel de producción si se abonan los estanques y se proporciona alimentos concentrados. La abundante biomasa de algas en las aguas residuales tratadas permite sustituir la alimentación artificial y por tanto reducir los costos de producción.

La calidad de los peces fue evaluada de acuerdo a una calificación estricta propuesta por Buras (1987), que establece como “muy buenos” a los peces con menos de 10 bacterias por gramo de músculo; son “aceptables” aquellos con 10 a 50 bacterias y son “rechazados” los peces con más de 50 bacterias. Es importante aclarar que el pescado comercializado en los mercados normalmente presenta mayor carga bacteriana en el músculo que los mencionados en la calificación.

En tres experimentos se logró una calificación de “muy buenos” para el 100% de los peces. Sólo en el tercer experimento se rechazó el 6% de los peces, situación que fue motivada por un incremento deliberado del nivel de coliformes fecales que sobrepasó 105 en el efluente. Ello permitió establecer el límite de calidad del efluente que debe utilizarse en el cultivo de tilapia; rebasado el límite, el sistema inmunológico de la tilapia se debilita y las bacterias ingresan al músculo. También se pudo observar la capacidad de autodepuración de estos peces, siempre que se reduzca el nivel de coliformes por un período mínimo de 30 días. Esto significa que en el caso eventual de un “accidente” de sobrecarga del sistema de tratamiento, la calidad sanitaria de los peces afectados puede recuperarse.

Los resultados obtenidos han permitido elaborar un modelo computarizado para dimensionar granjas comerciales en zonas tropicales y subtropicales. La temperatura elevada de las zonas tropicales permite reducir el período de crianza a siete meses, obteniéndose hasta tres cosechas al año.

Con el programa resulta fácil calcular, por ejemplo, que para lograr una producción de 60 toneladas anuales se requieren 19 ha en lugares con climas subtropicales, mientras que en los climas tropicales sólo se necesitan 9 ha, situación que además reduce el costo de producción.

Este modelo también permite efectuar una evaluación económica. Se puede tomar el caso de una granja tropical que produce 60 toneladas y requiere una inversión de EUA$76 000 con costos operativos anuales de EUA$16 000, determinando un costo de EUA$0,31/kg frente a un precio de EUA$1,00 a 3,00/kg. El bajo costo permite competir con la pesca y obtener una tasa interna de retorno de 45% que indica la alta rentabilidad del proyecto. Este caso no ha considerado costo del terreno, en el supuesto de aprovechar zonas eriazas, sin embargo, el modelo nos permite realizar un análisis de sensibilidad para estudiar la variación de dicha rentabilidad con diferentes costos de terreno o de tratamiento del agua.

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Uso de aguas residuales en agricultura

En 1991 el Ministerio de Agricultura del Perú inició un Proyecto Nacional de Riego con Aguas Servidas Tratadas, que pretendía ampliar la frontera agrícola de la costa con 18 000 ha regadas con 20 m³ de desagües producidos en las principales ciudades de la costa peruana.

El CEPIS brindó asistencia técnica y concentró sus esfuerzos en evaluar el grado de sustitución de fertilizantes por el aporte de nutrientes de las aguas tratadas. Se evaluaron diferentes dosis de fertilización, desde un testigo con aguas residuales solamente (sin fertilizantes) hasta niveles de fertilización que normalmente se aplican en los cultivos comerciales, además del riego con aguas residuales en cantidad similar al testigo. Se ensayaron diferentes cultivos comerciales como frijol, habichuelas, brócoli, col, maíz, etc.

Tal como se aprecia en los resultados obtenidos con el frijol “panamito” (figura 4), todos los cultivos evaluados mostraron rendimiento de producción muy similares en todos los tratamientos, incluyendo el testigo sin fertilización. Se demostró que las aguas residuales aportan todos los nutrientes requeridos por los cultivos, lo que permite ahorrar los costos de fertilización, que muchas veces representan más del 50% del costo de producción. Las investigaciones realizadas en Israel mencionan que ciertos cultivos de frutos y granos pueden ser afectados por los altos niveles de nitrógeno existentes en las aguas residuales tratadas, ya que sólo favorece el desarrollo vegetativo de la planta. Por lo tanto, sus sistemas de tratamiento están orientados a mejorar la remoción de este nutriente. Sin embargo, esta alta concentración de nitrógeno es favorable en los cultivos de forrajes, en donde sí es conveniente propiciar el crecimiento vegetativo de la planta.

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Modelos integrados de tratamiento y uso

Actualmente el CEPIS está promoviendo unidades integrales de tratamiento y uso, en donde se combinan diferentes componentes agrícolas, acuícolas y forestales con la finalidad de diversificar la producción para mejorar la eficiencia y reducir los riesgos de inversión.

Podemos citar como ejemplo un modelo dimensionado en una ciudad tropical de 50 000 habitantes que genera 100 l/s de desagües y requiere una planta de lagunas de 9 ha para irrigar 11 ha de hortalizas, 30 ha de espárragos, 39 ha de algodón y alimentar 9 ha de estanques piscícolas. Teniendo en cuenta el rendimiento de los cultivos, también se han calculado las variantes de los climas tropicales y subtropicales, los costos de inversión y operación, los ingresos anuales, el valor actual neto y la tasa interna de retorno. Estos módulos agropecuarios pueden alcanzar un tasa interna de retorno de 71 y 42% en zonas tropicales y subtropicales, respectivamente, tasas que pueden ser consideradas bastante rentables.

Hemos propuesto que el Programa Nacional de Riego con Aguas Servidas Tratadas sea financiado mediante un crédito rotativo. Un financiamiento externo de 13 millones de dólares, bajo condiciones blandas, permitiría desarrollar 180 empresas agropecuarias de 100 ha cada una durante un período de 20 años hasta abarcar las 18,000 ha.

Con la asistencia técnica del CEPIS se están implementando dos proyectos de tratamiento y reuso de aguas residuales en la Universidad de Ingeniería y la Universidad Agraria “La Molina” de Lima, Perú. Un adecuado modelo de gestión permitirá demostrar la factibilidad tanto técnica como económica de estos sistemas integrales.

Con el mismo propósito, se están desarrollando Unidades Demostrativas en los países de la Región. En México se ha propuesto la creación de un Centro Regional de Reuso de Aguas Residuales, que incluiría una Unidad Demostrativa. También se está elaborando un modelo similar para la zona semiárida del nordeste brasileño.

Consecuente con este afán de promoción, el CEPIS apoya las iniciativas de capacitación en los diferentes países de la Región, destacándose en los dos últimos años los cursos realizados en Costa Rica, Perú, México y Venezuela.

Hasta ahora, todos los esfuerzos realizados por el CEPIS en el campo del uso sanitario de aguas residuales han tenido como meta mejorar el tratamiento de desagües mediante la generación de actividades productivas que absorban el costo del tratamiento. Tenemos el compromiso de continuar realizando programas de capacitación y asistencia técnica para contribuir al desarrollo de tecnologías de tratamiento y uso de aguas residuales, adecuadas a la realidad de América Latina y el Caribe.

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Bibliografía

(Documentos disponibles en la Biblioteca del CEPIS)

1. Bartone, Carl R.; Castro de Esparza, María Luisa; Vargas de Mayo, Carmen; Rojas Chacón, Olga; Vitko, Tadeo G. (1985). San Juan Lagoons Supporting aquaculture; Integrated Recovery Project. Lima, The World Bank Washington, D.C., CEPIS/PAHO.
2. Buras, Netty; Duek, Lea; Niv, Sara; Hepher, Balfour; Sandbank, Enrico (1987). Microbiological aspects of fish grown in treated wastewater. Water Research, 21 (1):1-10.
3. Castro de Esparza, María Luisa; León Suematsu, Guillermo (1992). Estudio Preliminar de la Remoción de Vibrio cholerae en Lagunas de Estabilización – San Juan de Miraflores, Lima -Perú. Informe Técnico 387, CEPIS, Lima.
4. Castro de Esparza, María Luisa; Sáenz Forero, Rodolfo (1990). Evaluación de los Riesgos para la Salud por el Uso de las Aguas Residuales en Agricultura. CEPIS, Lima.
5. León Suematsu, Guillermo; Moscoso Cavallini, Julio (1995). Estrategias para el Uso de Efluentes de Lagunas de Estabilización en América Latina – El Modelo de Acuicultura en Lima, Perú. Presentado a la Tercera Conferencia Internacional de Especialistas sobre Tecnología y Aplicaciones de Lagunas de Estabilización, organizada por la Asociación Internacional de Calidad del Agua (IAQW), Joþo Pessoa, Brasil, 27-31 marzo.
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8. Moscoso Cavallini, Julio; Flórez Muñoz, Alberto (1991). Reuso en Acuicultura de las Aguas Residuales Tratadas en las Lagunas de Estabilización de San Juan, Sección I: Resumen Ejecutivo. CEPIS, Lima.
9. Moscoso Cavallini, Julio; León Suematsu, Guillermo; Gil Merino, Elena (1991). Reuso en Acuicultura de las Aguas Residuales Tratadas en las Lagunas de Estabilización de San Juan, Sección II: Tratamiento de las Aguas Residuales y Aspectos Sanitarios. CEPIS, Lima.
10. Moscoso Cavallini, Julio; Nava Cueto, Hugo (1991). Reuso en Acuicultura de las Aguas Residuales Tratadas en las Lagunas de Estabilización de San Juan, Sección III: Acuicultura. CEPIS, Lima.
11. Moscoso Cavallini, Julio; Egocheaga, Luis (1991).Reuso en Acuicultura de las Aguas Residuales Tratadas en las Lagunas de Estabilización de San Juan, Sección IV: Factibilidad Técnica, Económica y Social. CEPIS, Lima.
12. Roos, W. R. (1992). The Urban Pollution Problem in Latin America. Presentado en: Nagoya Seminar on Financing for the Environment, Nagoya, Japan.
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