Sistemas de Tratamiento de Aguas Residuales Domiciliares El presente manual es un documento de consulta para el conocimiento general de la temática de Aguas Residuales, problemática que conlleva y tipos de tratamiento posibles, con especial énfasis en el tratamiento de las aguas residuales a través de humedales artificiales y biodigestores. Es también el manual de uso para los biodigestores familiares ya instalados, con el fin de tener una referencia sobre cómo manejar y operar estos sistemas de tratamiento domiciliares de aguas residuales y conocer los mecanismos de limpieza y mantenimiento en el largo plazo. El documento presenta dos partes: una primera parte donde se explica los tipos de tratamientos de aguas residuales posibles; y una segunda parte específica para el manejo y mantenimiento de los biodigestores domiciliares.
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Tratamientos de Aguas Residuales
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¿Qué son las Aguas Residuales? Las aguas residuales son aquellas aguas que después de haber sido utilizadas por las personas para diferentes actividades, tienen presencia de contaminantes, productos agresivos y microorganismos patógenos. Se considera que ya no pueden utilizarse para el consumo humano o animal, para riego o para el mantenimiento de los ecosistemas. Provienen de los domicilios, de las industrias o de actividades agrícolas o pecuarias. Llamamos Agua Residual Doméstica al agua de desecho generada en el hogar, especialmente las que se han usado para higiene, como son las aguas que vienen del baño, de la cocina, de las pilas, de lavanderías, etc. Se distinguen 2 tipos:
Aguas Negras Inodoro
Aguas Grises o Jabonosas Ducha, pila, lavamanos, etc.
Agua Residual Doméstica 4
¿Por qué tratar las Aguas Residuales?
Las aguas residuales son fuente de contaminación de los ríos, lagos, lagunas, nacimientos y manantiales. Causan diversos problemas a la salud de las poblaciones y deterioran los recursos naturales. Producen enfermedades como la diarrea, el cólera, fiebre tifoidea, amebas, hepatitis A, etc. Son aguas de baja calidad no apta para consumo humano, animal o agrícola, que afectan a la vida de los ecosistemas acuáticos, las plantas y los animales se ven afectados y pueden desaparecer. Causan malos olores y afectan a la cuenca visual. Contribuyen a que se produzcan afloramiento de cianobacterias. Este efecto lo hemos vivido ya en la Cuenca del Lago Atitlán, y es necesario luchar contra ello.
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Tipos de tratamientos para aguas residuales Existen diferentes maneras de tratar las aguas residuales. Estos tratamientos van desde los sistemas más comunes de tratamiento a nivel municipal, hasta tratamientos más sencillos que se pueden aplicar en comunidades o en cada vivienda.
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PreTratamiento
Se eliminan las arenas, grasas, etc.
Tratamiento Primario
Se eliminan gran parte de los sólidos de mayor tamaño.
Tratamiento Secundario
Se produce la oxidación de la materia orgánica por medio de un proceso biológico.
Tratamiento Terciario
Se enfoca especificamente en la reducción de nutrientes como nitrógeno y fósforo.
Los tipos de tratamientos de aguas residuales existentes son, entre otros: Plantas convencionales municipales de tratamiento de agua residuales Estas estructuras reciben el agua residual de las familias y negocios de un municipio, y realizan la limpieza de dichas aguas, en mayor o menor grado dependiendo del tipo de sistema construido. Las aguas son recogidas en el sistema de tuberías o drenajes, que las conducen hasta la planta de tratamiento, donde son tratadas con el objetivo de producir agua con una mínima cantidad de contaminantes, y un residuo sólido o fango. El agua que sale de las plantas de tratamiento es conveniente que sea reutilizada para alguna actividad, y no descartadas a sistemas naturales, como ríos o lagos.
Filtros verdes Son un tipo de sistemas de saneamiento de aguas residuales que se hace a través de vegetación. Un tipo de filtro verde muy eficiente son los Humedales Artificiales, que funcionan a través de plantas que tienen los tallos y raíces sumergidas en el agua residual y de este modo absorben los nutrientes, disminuyendo los contaminantes que están en el agua y eliminando además las bacterias fecales. 7
Sistemas familiares o domiciliares Existen también sistemas que realizan el tratamiento a nivel domiciliar, es decir, sólo de las aguas que salen de un hogar o domicilio. Hay diferentes alternativas de sistemas, como el Círculo de Banano, que consiste en la construcción de un agujero donde desembocan las aguas grises domiciliares y que alrededor tienen bananos plantados, muy eficientes en la absorción de contaminantes. Otra alternativa son los Biodigestores, de los que hablaremos ampliamente más adelante. También existen Letrinas secas o Letrinas aboneras, que son específicamente para tratar aguas negras.
Círculo de Banano
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Tratamientos Sencillos: Humedales Artificales Los humedales artificiales pertenecen a los sistemas conocidos como sistemas blandos de tratamiento de aguas residuales. Estos sistemas se caracterizan porque tienen un consumo bajo de energía para operar y funcionar, y son de bajo presupuesto de construcción, por lo que son económicamente más viables. La desventaja es que requieren de mayor superficie de terreno por habitante para su construcción y para ser efectivos. Los humedales artificiales son zonas encharcadas en las que existe vegetación acuática, es decir, plantas como tul, ninfa o lirio de agua, entre otras, que logran reducir o eliminar contaminantes de las aguas residuales. Tul
Ninfas o Lírio de Agua
Lentejas de Agua
Plantas Sumergidas
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En estos humedales artificiales se logra reducir la cantidad de patógenos que vienen en las aguas residuales, así como las grasas y aceites, nutrientes, materia orgánica, y otros contaminantes que traen las aguas negras y grises. Consisten en estanques o canales con especies vegetales adaptadas a la vida acuática. La descontaminación se basa en procesos naturales de tipo microbiológico, biológico, físico y químico.
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Su diseño es muy variado, pero siempre incluye canalizaciones, aislamiento del suelo para evitar el paso de la contaminación a los ecosistemas naturales circundantes y el control del flujo del efluente en cuanto a su dirección, caudal, tiempo de retención, y nivel del agua. Los humedales artificiales tienen ventajas y limitaciones, en relación a otros sistemas de tratamiento de aguas residuales más tecnológicos, que se describen a continuación.
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Ventajas Tiene capacidad de limpieza de aguas residuales con contaminación principalmente orgánica. Bajo costo, mayor economía en la construcción y la implantación. Mantenimiento económico y sencillo. No se necesita mano de obra altamente especializada o tecnificada. Bajo impacto visual de las instalaciones ya que la vegetación proporciona una apariencia natural. Son eficientes si las dimensiones y el manejo son adecuados.
Limitaciones Requieren amplias superficies de terreno. No son apropiados para determinadas aplicaciones, como por ejemplo el tratamiento de aguas industriales con alta contaminación inorgánica.
Los humedales artificiales son especialmente apropiados para el tratamiento de aguas residuales de pequeñas poblaciones, en donde se suelen dar las circunstancias de bajo coste del terreno y mano de obra no tecnificada.
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Biodigestores Domiciliares
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Biodigestores Familiares El Biodigestor es un contenedor o tanque cerrado, hermético e impermeable, al cual llegan las aguas residuales del hogar o domésticas para que se descompongan, disminuyendo así sus efectos negativos en el ambiente. Se trata de un sistema de tratamiento aguas residuales domésticas. Elimina la contaminación química y bacteriológica del agua que pueda ser nociva para los seres humanos, la flora y la fauna; de esta manera el agua puede ser vertida al ambiente en forma segura y sin producir olores ofensivos hacia la comunidad. Permite así mejorar la calidad de vida en poblaciones que carecen de drenajes o plantas de tratamiento municipales. Como residuo de este tratamiento, se produce cierta cantidad de abono orgánico que pueden aplicarse en jardines. Es una solución valiosa para aquellas viviendas que no cuentan con red de drenaje sanitaria. Así mismo, es una alternativa más eficiente y limpia que los sistemas tradicionales como fosas sépticas. Los biodigestores se pueden instalar en cualquier vivienda, oficina o negocio que cuente con el espacio necesario para su ubicación, por lo que está indicado para cualquier tipo de habitáculo.
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¿Cómo Actúa? Para reducir la presencia de contaminantes, el biodigestor degrada la materia orgánica presente en las aguas residuales mediante un proceso denominado Digestión Anaeróbica. En este proceso ciertos microorganismos que generalmente son bacterias, en ausencia de oxígeno, descomponen la materia orgánica biodegradable y otras sustancias que se encuentran en el agua sucia.
¿Qué efectos tiene sobre las aguas residuales? Mediante el proceso anaeróbico y las bacterias que en él participan se consigue: Reducir el contenido en materia orgánica de las aguas residuales Reducir su contenido en nutrientes Eliminar los patógenos y parásitos Evitar los malos olores y la proliferación de moscas Un lodo resultante, que se puede utilizar como mejorador de suelos y abono de plantas no comestibles El sistema de tratamiento de aguas residuales a través de biodigestores presenta beneficios, como: Es un sistema fácil de instalar Tiene un funcionamiento sencillo sin costos de operación Tiene una limpieza fácil, con fácil mantenimiento Con un mantenimiento adecuado, tiene una vida útil de más de 35 años 15
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Componentes de la Instalación La instalación y funcionamiento del Biodigestor incluye el siguiente equipamiento: 1
Biodigestor En el contenedor o tanque se diferencian los siguientes componentes principales: tubo de entrada de agua, tubos de salida de aguas y salida de lodos y filtros de aros de plástico (tipo PET).
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Caja de Registro Esta caja es útil para evitar que los desechos sólidos que se cuelen por las tuberías lleguen al biodigestor. Estos residuos se separarán del flujo de agua al pasar por la caja, ya que su densidad y su peso son mayores al resto de residuos.
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Se debe retirar dichos residuos cada cierto tiempo, para evitar obstrucciones en el paso del agua o en el resto del sistema. 3
Caja de Lodos Situada antes de la entrada del biodigestor y de acuerdo a la posición de la válvula o llave de extracción de lodos. Permitirá la limpieza de los lodos ya procesados que se acumulan en el fondo del tanque.
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Pozo de Absorción El agua que sale del biodigestor ya tratada no se vierte directamente al medio, sino que se conduce a un pozo de absorción donde se irán filtrando de forma natural en el suelo el resto de partículas que hayan podido quedar en el agua. El pozo de absorción consiste en una excavación cilíndrica, que debe quedar a una distancia mínima de 1.20 metros respecto al nivel freático/agua subterránea. Es necesario tener en cuenta la subida de este nivel a causa de lluvias o crecidas. Este pozo contiene arena, piedra y piedrín que actúan como filtro.
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Tuberías de Conexión Las tuberías tienen como función unir todo el sistema: Entre la salida de agua de la vivienda y la caja de registro. Entre la caja de registro y la entrada de agua al biodigestor. Entre la salida de agua tratada y el pozo de absorción. 17
Funcionamiento 1 1
El agua residual es dirigida por el tubo de entrada de agua y se dirigen hasta la parte inferior del tanque.
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Los materiales transportados en el agua tienden a depositarse y acumularse en el fondo del tanque formando una acumulación de lodo, donde se produce la principal digestión anaeróbica.
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Las grasas transportadas por el agua, tienden a flotar subiendo a la superficie alrededor del filtro, donde las bacterias las descomponen transformándolas en gas, líquido o lodo espeso que desciende al fondo, el líquido con residuos asciende hacia los orificios laterales en la parte inferior del filtro, y recorre éste hacia el tubo de salida.
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Dentro del filtro, las bacterias fijadas en los aros de plástico PET completan el tratamiento y filtrado del agua, reteniendo gran parte de los sólidos ligeros que llegan arrastrados en ésta.
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El efluente saldrá por el tubo de salida de agua tratada hacia el pozo de absorción, campo de absorción o humedal artificial.
Con el paso del tiempo, se acumulan cada vez más sólidos en el fondo del tanque, y la cantidad de bacterias anaerobias se multiplica, acelerando el proceso de descomposición de contaminantes.
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Extracción de lodos La continua entrada de material orgánico aumenta la cantidad de lodos en el fondo del tanque, por lo que es necesario sacarlo para evitar que se reduzca el espacio disponible para la circulación de agua. El proceso para sacar el lodo del biodigestor es de la siguiente manera: 1
Abrir la llave de paso para extracción de lodo. Inicialmente, saldrá agua contenida en la parte superior del tubo de lodo, posteriormente el lodo alojado en el fondo sale sin mal olor, ya procesado por las bacterias. Si sale con dificultad es posible que exista alguna obstrucción, por lo que en estos casos es conveniente introducir un palo de escoba en el tubo de acceso para la limpieza y vaciado del biodigestor. Solamente cada 2 o 3 limpiezas
Solamente si es necesario
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Continuar la extracción hasta que empiece a salir lodo maloliente (sin digerir), o cuando el agua salga color beige.
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Cerrar la llave de paso.
Sobre la extracción de lodos Se recomienda hacerla en periodos de época seca o en verano, con espacio entre 12 y 24 meses. La primera extracción se hace a los 12 meses de la fecha de inicio de utilización del biodigestor. De acuerdo con el volumen de lodos acumulados se podrá estimar el tiempo necesario entre las siguientes extracciones de lodos. Éste suele ser entre 10 y 30 meses, según su uso. Se recomienda limpiar el filtro donde están las bacterias (los aros de plástico) después de una obstrucción en el vaciado, y cada tres o cuatro extracciones de lodos, levantando la tapa y agregando agua con una manguera hasta el nivel de salida del agua. La llave de salida de lodos deberá permanecer cerrada y sólo abrirse para limpieza. El lodo, una vez seco, se extrae en forma de ceniza gris oscura, y puede utilizarse como fertilizante o abono en plantas no comestibles. Es conveniente dejarlo secar en la caja de lodos, o en algún espacio soleado.
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Recomendaciones importantes para el correcto funcionamiento Para el correcto funcionamiento del biodigestor, es fundamental tener en cuenta las siguientes indicaciones:
No tirar basura en la taza del baño (papel, toallas sanitarias ni otros sólidos), ni en la pila, y evitar en lo máximo posible que restos de comida se vayan por las tuberias, ya que se pueden obstruir los conductos.
Realizar un consumo racional y limitado de detergentes e intentar evitar el uso de productos químicos agresivos en la limpieza cotidiana. Así se contribuirá a una mejor eficiencia y mantenimiento del sistema.
No limpiar las cañerías con cloro o sosa cáustica, ya que estos químicos afectan a la proliferación de las bacterias anaeróbicas responsables del proceso de biodigestión.
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Otras recomendaciones a tener en cuenta:
El biodigestor no debe descargar directamente en ríos, pozos de agua o alguna otra corriente. Es necesario preparar una zanja de oxidación o un pozo de absorción. Para el buen funcionamiento del biodigestor siempre deberá estar lleno de agua hasta el nivel de salida de agua, no rebosado por la tapa. En caso de que esté vacío, el biodigestor no está funcionando por lo que es necesario avisar al instalador. No destapar el biodigestor. No debe haber agua en la caja de lodos. En la medida de lo posible, no malgaste el agua innecesariamente. No retirar el material plástico (aros de PET) que están en el interior del biodigestor. Éstos son el material filtrante y soporte biológico fundamental para el buen funcionamiento del filtro anaeróbico. La garantía del buen funcionamiento del biodigestor depende de la correcta limpieza y mantenimiento de éste.
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Stiftung Ursula Merz
Hans und Wilma Stutz Stiftung