Post on 16-Oct-2021
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
T E S I S
GUÍAS TÉCNICAS Y ECONÓMICAS PARA LA SELECCIÓN Y DISEÑO DE PLANTAS DE
TRATAMIENTO DE AGUA
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO INDUSTRIAL
PRESENTA
HUESCAS AYALA JOSÉ CÉSAR
Asesor: M. en C. Saúl Cardoso Sánchez
México, D.F. Septiembre de 2013
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA
AGRADECIMIENTOS
A MI ESCUELA:
Ya que gracias a esta excelente
Institución de enseñanza, he
realizado una de mis metas más
difíciles hasta el momento…
Mi Titulación.
A MIS PROFESORES Y COMPAÑEROS:
Que fueron parte esencial
de mi formación y
realización profesional,
Gracias.
AL M. EN C. SAÚL CARDOSO SÁNCHEZ:
Por la invaluable cooperación y paciencia,
al compartir y transmitirme
sus conocimientos y experiencia
para el desarrollo de la presente.
A MIS PADRES:
El señor Ernesto y la señora Tere,
que gracias a su carácter
y apoyo incondicional,
me enseñaron que luchando
se obtiene un futuro mejor.
¡Espero no haberlos defraudado!
A MI ABUELITO:
Ruperto Huescas Venegas (†),
que me apoyo en todo momento
brindándome su cariño,
sin esperar nada a cambio.
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA
A MI ESPOSA:
María Guadalupe Hernández Ramírez,
por estar conmigo en los momentos
más difíciles, siendo un estimulo
para mi vida profesional y personal,
sabiendo que siempre podré contar
con sus consejos, paciencia, pero
sobre todo su amor incondicional.
A MIS HERMANOS:
Edgar y Gustavo,
por haberme apoyado
directa o indirectamente
en el cumplimiento de esta etapa
de mi vida.
A MIS SOBRINOS:
Iveth, Liam Isaí, Alison Itzel y Óscar,
por inyectarle alegría,
ternura y niñez a mi vida.
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA i
CONTENIDO
CONTENIDO …..…………………………….…………………………………..…….… i
ÍNDICE DE TABLAS …………….……………………………………………………… iii
ÍNDICE DE FIGURAS …………………………………………………………………... iv
RESUMEN …………………………………………………………………….……..…… v
INTRODUCCIÓN ..……………………………………….……………….……..……..... vi
1. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS AGUAS …….……………......……. 1
1.1. Aguas naturales .…………………………………….………………….…….….. 1
1.1.1. Características físicas .……………………….…………………….…… 2
1.1.2. Características químicas .…………………….……………………...…. 2
1.1.3. Características biológicas ……………………………………………… 3
1.2. Aguas residuales ………………………………………………………………… 4
1.2.1. Características físicas ……………………………….…………………. 6
1.2.2. Características químicas ……………………………………………...... 7
1.2.3. Características biológicas ……………………………………………… 9
2. LEGISLACIÓN AMBIENTAL EN MATERIA DE AGUA ……...….……….…….. 10
2.1. Leyes mexicanas en materia de agua ……………………………………….…… 10
2.2. Reglamentos …………………………………………………………………….. 16
2.3. Normas Oficiales Mexicanas ……………………………………………………. 16
2.4. Normas Mexicanas …………………………………………………………….… 26
3. PROCESOS UTILIZADOS EN EL TRATAMIENTO DE AGUA ………...……….. 29
3.1. Tratamiento preliminar ……………………………………………………….…. 30
3.1.1. Cribado ……………………………………………………………….… 30
3.1.2. Desarenadores ……………………………………………………….…. 31
3.2. Tratamiento primario ………………………………………………………....…. 32
3.2.1. Sedimentación …………………………………………………...….….. 32
3.2.2. Coagulación/floculación ……………………………………………...... 34
3.2.3. Flotación ……………………………………………………………….. 35
3.3. Tratamiento secundario ……………………………………………………....….. 36
3.3.1. Filtración ………………………………………………………...….….. 36
3.3.2. Lodos activados ……………………………………………………....... 37
3.3.3. Aireación prolongada (o proceso de oxidación total) …………….……. 39
3.3.4. Contacto-estabilización ……………………………………………….... 40
3.3.5. Lagunas aireadas ………………………………………………..….…... 41
3.3.6. Balsas de estabilización ……………………………………….…….…. 42
3.3.7. Filtros percoladores ………………………………………….……….… 43
3.3.8. Biodiscos (RBC) ………………………………………….……………. 44
3.3.9. Tratamiento anaerobio ………………………………….……………… 46
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA ii
3.4. Tratamiento terciario o avanzado ………………………………….……………. 47
3.4.1. Carbón activado ……………………………………….…………….…. 47
3.4.2. Intercambio iónico ………………………………….……………….…. 48
3.4.3. Ósmosis inversa ………………………………….………………….…. 49
3.4.4. Cloración ……………………………………………………………..... 49
3.4.5. Ozonización ………………………………….………………………… 50
3.4.6. Luz ultravioleta …………………………….……………………….….. 52
4. SELECCIÓN TÉCNICO-ECONÓMICO DEL PROCESO DE TRATAMIENTO .… 53
CONCLUSIONES ...………………………………………………………………….…... 60
BIBLIOGRAFÍA ……...………………………………………………………….………. 61
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA iii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla No. Nombre Página
1.1 Límites permisibles de características físicas y organolépticas ………….…….. 2
1.2 Constituyentes químicos expresados en mg/L (excepto cuando se indique
otra unidad) …………………………………………………………………….. 3
1.3 Límites permisibles de características bacteriológicas ………………………… 4
1.4 Características físicas, químicas y biológicas del agua residual y su
procedencia …………………………………………………………………….. 4
1.5 Límites máximos permisibles para metales pesados y cianuros, en las
descargas de aguas residuales en agua y bienes nacionales …………………… 5
2.1 Frecuencia de muestreo a la zona que genera descargas de aguas
Residuales ……………………………………………………………………… 17
2.2 Límites permisibles para contaminantes básicos en descargas de aguas
residuales a el alcantarillado …………………………………………………… 17
2.3 Límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas
residuales a los sistemas de alcantarillado ……………………………………... 20
2.4 Frecuencia de muestreo a un proceso generador ………………………………. 20
2.5 Fechas de cumplimiento de acuerdo al rango de población …………………… 21
2.6 Límites máximos permisibles de contaminantes según el promedio
mensual ………………………………………………………………………… 21
2.7 Especificaciones organolépticas y físicas del agua purificada envasada …….… 22
2.8 Especificaciones fisicoquímicas del agua purificada envasada …………...…… 22
2.9 Especificaciones microbiológicas del agua purificada envasada ……………… 23
2.10 Especificaciones para plaguicidas del agua purificada envasada ……………… 23
2.11 Límites permisibles de las características bacteriológicas del agua para
su potabilización ……………………………………………………………….. 24
2.12 Límites permisibles de características físicas y organolépticas del agua
para su potabilización ………………………………………………………….. 24
2.13 Límites permisibles de características químicas del agua para su
potabilización ………………………………………………………………….. 24
2.14 Límites permisibles de características radioactivas del agua para su
potabilización ………………………………………………………………….. 25
2.15 Tratamientos para la potabilización del agua ………………………………….. 25
4.1 Calidad de las fuentes de agua cruda …………………………………………... 56
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA iv
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura No. Nombre Página
1.1 Representación diagramática del ciclo del agua ………………...……….…….. 2
3.1 Rejilla rotativa para tratamiento de agua ……………………………………….. 30
3.2 Rejilla fina para tratamiento de agua …….…………………..………………… 31
3.3 Corte un desarenador-desengrasador …………………………………………… 31
3.4 Desarenador-desengrasador vacío ……………………………………………… 32
3.5 Cisterna de sedimentación de corriente horizontal …..………………………… 32
3.6 Cisterna de sedimentación de corriente vertical ……..………………………… 33
3.7 Coagulación-floculación ……………………………………………………..… 34
3.8 Técnica de flotación …………………………….……………...………………. 35
3.9 Equipo de flotación …………………………………………..………………… 35
3.10 Técnica de filtración ....………………………………………………………… 36
3.11 Filtro anaeróbico ………………………………………………………….….… 37
3.12 Diagrama convencional de lodos activados ……………………..………...…… 38
3.13 Diagrama de aireación prolongada ……………………………..……………… 39
3.14 Equipo de aireación prolongada …………………………………...…………… 40
3.15 Laguna aireada …...…………………………………………………………….. 41
3.16 Esquema del ciclo natural en una laguna facultativa .………………………….. 41
3.17 Proceso general de lagunaje …...……………………………………………….. 42
3.18 Balsas de estabilización ………………………………………………………... 42
3.19 Esquema de filtro percolador ……….………………………………………….. 44
3.20 Filtro percolador ……………………………………………………………….. 45
3.21 Biodiscos ……………………………………………………………………….. 43
3.22 Tratamiento anaerobio …………………………………………………………. 46
3.23 Filtros de carbón activado ……………………………………………………… 47
3.24 Intercambio iónico ……………………………………………………………... 48
3.25 Lecho mixto ……………………………………………………………………. 48
3.26 Ósmosis inversa ………………………………………………………………... 49
3.27 Cloración-desinfección ………………………………………………………… 50
3.28 Cámara de contacto con deflectores …………………………………………… 51
3.29 Difusor de turbina ……………………………………………………………… 51
3.30 Radiación ultravioleta ………………………………………………………….. 52
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA v
RESUMEN
Para la realización del presente trabajo, se realizó estudio un bibliográfico del agua y sus
características, sus tratamientos y legislación aplicable, así como de los aspectos básicos (pero no
únicos) a considerar para el desarrollo de proyectos relacionados al tema.
En el Capítulo I se presentan las características del agua, que permitan a toda persona
interesada, conocer lo básico y primordial del tema agua. Posteriormente, se mencionan las Leyes,
Reglamentos y Normas referentes al agua y su tratamiento, considerando que el lector deberá
mantenerse actualizado respecto a los cambios continuos en pro de una mejora de este tema.
En el Capítulo III se presentan los métodos de tratamiento recomendados para cada finalidad
en forma general, recordando que el conocimiento de las bases teóricas y la experiencia de trabajo
en el área, harán del lector un especialista en el tema.
Por último, se incluyen recomendaciones técnicas del proceso de tratamiento, para cumplir
con el objetivo económico del proyecto y se concluye con algunos tópicos y recomendaciones.
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA vi
INTRODUCCIÓN
El agua es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de
oxígeno. Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida. El término agua
generalmente se refiere a la sustancia en su estado líquido, pero ésta misma puede hallarse en su
forma sólida llamada hielo, y en forma gaseosa denominada vapor. El agua es un elemento común
del sistema solar, hecho confirmado en descubrimientos recientes. Puede ser encontrada,
principalmente, en forma de hielo; de hecho, es el material base de los cometas y el vapor que
compone sus colas. Desde el punto de vista físico, el agua circula constantemente en un ciclo de
evaporación o transpiración (evapotranspiración), precipitación, y desplazamiento hacia el mar.
Se estima que aproximadamente el 70% del agua dulce es usada para agricultura. El agua en
la industria absorbe una media del 20% del consumo mundial, empleándose en tareas de
refrigeración, transporte y como disolvente de una gran variedad de sustancias químicas. El
consumo doméstico absorbe el 10% restante. El agua es esencial para la mayoría de las formas de
vida conocidas por el hombre, incluida la humana. El acceso al agua potable se ha incrementado
durante las últimas décadas en la superficie terrestre, sin embargo, estudios de la FAO, estiman que
uno de cada cinco países en vías de desarrollo tendrá problemas de escasez de agua antes de 2030;
en esos países es vital un menor gasto de agua en la agricultura modernizando los sistemas de riego.
[46]
En ingeniería ambiental, el término tratamiento de aguas es el conjunto de operaciones
unitarias de tipo físico, químico o biológico cuya finalidad es la eliminación o reducción de la
contaminación o las características no deseables de las aguas, bien sean naturales, de abastecimiento,
de proceso o residuales —llamadas, en el caso de las urbanas, aguas negras—. La finalidad de estas
operaciones es obtener unas aguas con las características adecuadas al uso que se les vaya a dar, por
lo que la combinación y naturaleza exacta de los procesos varía en función tanto de las propiedades
de las aguas de partida como de su destino final.
Debido a que las mayores exigencias en lo referente a la calidad del agua se centran en su
aplicación para el consumo humano y animal estos se organizan con frecuencia en tratamientos de
potabilización y tratamientos de depuración de aguas residuales, aunque ambos comparten muchas
operaciones. [47]
El punto de la contaminación no es solo conocer el problema, sino empaparse del tema, es
decir, tener las bases y la información necesaria que sirvan de apoyo para entender y comprender la
magnitud del tema del que se está hablando.
Es por esto que se ha desarrollado el presente trabajo para establecer las bases técnico-
económicas, para la sustentación y la factibilidad en la selección, construcción y operación de una
planta de tratamiento de aguas.
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA vii
Para tratar de evitar un poco el problema, se crearon normas ambientales para el cuidado del
recurso vital; de esta manera, las industrias y/o sociedades se vieron en la necesidad de incluir
tratamiento de agua en sus descargas para el cumplimiento de las normas ambientales establecidas.
Las etapas que se desarrollaron fueron diversas, por lo que los tratamientos no siempre serán
los mismos debido a la forma en que se obtiene la fuente de agua, así como las características finales
a las que se requiera la misma. Pero no sólo es establecer un tratamiento y ya, sino de igual manera
se debe tomar en cuenta el aspecto económico para llegar a un equilibro con la parte técnica.
El presente material, servirá de apoyo para toda persona interesada en el tema de tratamiento
de agua, teniendo o no conocimientos de éste; con la cual podrá señalar los diversos procesos que
pueden ser partícipes en un proyecto de tratamiento de agua; identificar las leyes, reglamentos y
normas a cumplir para la instalación u operación de la planta y fijar los procedimientos para la
selección del proceso más adecuado, de acuerdo a la evaluación económica realizada.
Así, los Ingenieros Químicos que no llevaron algún curso o materia relacionado a Ingeniería
Ambiental o aún los que llevaron dicha área, cuando se les asigna una tarea o supervisión de una
planta de tratamiento de agua, no se puede decir que no, por lo que como Ingeniero Químico se tiene
la obligación de conocer y entender el tema o tarea que se le ha asignado, en pocas palabras, tendría
que empezar desde cero.
Por tal motivo, este material está orientado a este tipo de proyectos, ya sea cuando se
requiera la implementación de una planta de tratamiento o en dado caso, modificar una ya existente.
Es decir, tener un punto de referencia hacia los tratamientos de agua, identificar el amplio panorama
en que se puede realizar el tratamiento, así como la identificación de las bases que se tienen que
seguir o cumplir, tanto técnica como legislativamente, pero al mismo tiempo la comparación con la
parte económica.
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 1
CAPÍTULO 1
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS AGUAS
El agua es probablemente el recurso natural más importante del mundo, ya que sin ella no
podría existir la vida. A diferencia de muchas otras materias primas, el agua no tiene sustituto en
otras aplicaciones. El agua tiene un papel vital en el desarrollo de las comunidades, ya que es
indispensable que su abastecimiento sea seguro para que una población se establezca
permanentemente. Sin embargo, los desechos líquidos y sólidos de la sociedad tienen un potencial
considerable para contaminar el ambiente.
En las civilizaciones primitivas el remedio para el problema de la contaminación era
simplemente trasladar la comunidad en otro lugar; en las civilizaciones más avanzadas tal mudanza
es impracticable y se deben tomar medidas de proteger y aumentar el abastecimiento de agua y
eliminar satisfactoriamente los materiales de desechos. El concepto de agua como un recurso natural
que debe administrarse cuidadosamente es muy necesario ya que las poblaciones en desarrollo y los
complejos industriales tienen demandas de agua crecientes. [1]
1.1. Aguas naturales
El agua es un líquido insípido, incoloro e inodoro; se trata de un compuesto químico
representado por la fórmula H2O, la cual indica que es la combinación de dos átomos de hidrógeno y
uno de oxígeno. El agua químicamente pura es un líquido extremadamente escaso y difícil de
obtener, debido a que es un solvente casi universal y en el que prácticamente todas las sustancias
son solubles hasta cierto grado. A causa de esta propiedad, el agua se contamina frecuentemente por
las sustancias con las que entra en contacto. La mayor fuente de agua está constituida por los
océanos y eventualmente todas las aguas regresan a estos depósitos.
El ciclo del agua empieza a causa del calor solar, como se puede observar en la Figura 1.1, el
vapor de agua asciende de las superficies de depósitos de agua terrestre, formando ocasionalmente
nubes cargadas de humedad que se condensan al ponerse en contacto con corrientes de aire frío y
producen lluvia o nieve, las cuales al precipitarse formarán lagunas, arroyos, ríos, etc., y estos
posteriormente desembocarán en mares u océanos que originarán el vapor de agua ascendente. [2]
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 2
Figura 1.1. Representación diagramática del ciclo del agua. [48]
1.1.1. Características físicas
Son aquellas que se detectan sensorialmente. Para efectos de evaluación, el sabor y olor se
ponderan por medio de los sentidos, y el color y la turbiedad se determinan por medio de métodos
analíticos de laboratorio, indicados en la Tabla 1.1.
Tabla 1.1. Límites permisibles de características físicas y organolépticas. [3]
CARACTERISTICA LIMITE PERMISIBLE
Color 20 unidades de color verdadero en la escala de platino-cobalto.
Olor y sabor
Agradable (se aceptarán aquellos que sean tolerables para la mayoría de los consumidores,
siempre que no sean resultados de condiciones objetables desde el punto de vista biológico o
químico).
Turbiedad 5 unidades de turbiedad nefelométricas (UTN) o su equivalente en otro método.
1.1.2. Características químicas
Son aquellas debidas a elementos o compuestos químicos, que como resultado de
investigación científica se ha comprobado que pueden causar efectos nocivos a la salud humana. En
la Tabla 1.2, se presentan los límites máximos permisibles:
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 3
Tabla 1.2. Constituyentes químicos expresados en mg/L, excepto cuando se indique
otra unidad. [3]
CARACTERISTICA LMP
Aluminio 0.20
Arsénico 0.05
Bario 0.70
Cadmio 0.005
Cianuros (como CN-) 0.07
Cloro residual libre 0.2-1.50
Cloruros (como Cl-) 250.00
Cobre 2.00
Cromo total 0.05
Dureza total (como CaCO3) 500.00
Fenoles o compuestos fenólicos 0.001
Fierro 0.30
Fluoruros (como F-) 1.50
Manganeso 0.15
Mercurio 0.001
Nitratos (como NO3-) 10.00
Nitritos (como NO2-) 0.05
Nitrógeno amoniacal (como NH3) 0.50
pH (potencial de hidrógeno) en unidades de pH 6.5-8.5
Plaguicidas en µg/L: Aldrín y dieldrín (separados o combinados) 0.03
Clordano (total de isómeros) 0.30
DDT (total de isómeros) 1.00
Gamma-HCH (lindano) 2.00
Hexaclorobenceno 0.01
Heptacloro y epóxido de heptacloro 0.03
Metoxicloro 20.00
2,4 – D 50.00
Plomo 0.025
Sodio 200.00
Sólidos disueltos totales 1000.00
Sulfatos (como SO4=) 400.00
Sustancias activas al azul de metileno (SAAM) 0.50
Trihalometanos totales 0.20
Zinc 5.00
LMP: Límite Máximo Permisible
1.1.3. Características biológicas
Son aquellas debidas a microorganismos nocivos a la salud humana (Tabla 1.3), que para
efectos de control sanitario se determina el contenido de indicadores generales de contaminación
microbiológica, específicamente organismos coliformes totales y organismos coliformes fecales.
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 4
Tabla 1.3. Límites permisibles de características bacteriológicas. [3]
CARACTERISTICA LMP
Organismos coliformes totales
2 NMP/100 mL
2 UFC/100 mL
Organismos coliformes fecales
No detectable NMP/100 mL
Cero UFC/100 mL
Los resultados de los exámenes bacteriológicos se deben reportar en unidades de NMP/100
mL (número más probable por 100 mL), si se utiliza la técnica del número más probable o UFC/100
mL (unidades formadoras de colonias por 100 mL), si se utiliza la técnica de filtración por
membrana.
1.2. Aguas residuales
La ciencia y tecnología del agua es un tema interdisciplinario que comprende la aplicación de
principios biológicos, químicos y físicos asociados con las técnicas de ingeniería. El agua para beber
debe ser adecuada para el consumo humano, es decir, potable y agradable al paladar; en pocas
palabras, estéticamente atractiva. [1]
La contaminación del agua es un término poco preciso, ya que no dice nada acerca del tipo
de material contaminante ni de su fuente. La contaminación de los recursos hidráulicos puede ser
consecuencia directa del desagüe de aguas negras o de descargas industriales (fuentes puntuales) o
indirecta de la contaminación del aire o de desagües agrícolas o urbanos (fuentes no puntuales). Los
residuos que excretan los humanos se conocen como aguas negras sanitarias. Las aguas residuales
de áreas residenciales, se describen como aguas negras domésticas, incluyen residuos provenientes
de cocinas, baños, lavado de ropa y drenaje de pisos. Éstas, junto con los residuos líquidos de los
establecimientos comerciales e industriales, se designan como aguas residuales municipales
(también llamadas aguas negras), las cuales normalmente se recogen en un sistema de alcantarillado
público (alcantarillas, registros, estaciones de bombeo, etc.). [4]
La Tabla 1.4 indica que características presentan las aguas residuales dependiendo de su
origen.
Tabla 1.4. Características físicas, químicas y biológicas del agua residual y su procedencia. [5]
CARACTERÍSTICAS PROCEDENCIA
Propiedades físicas:
Color Aguas residuales domésticas e industriales, degradación natural de
materia orgánica
Olor Agua residual en descomposición, residuos industriales
Sólidos Agua de suministro, aguas residuales domésticas e industriales,
erosión del suelo, infiltración y conexiones incontroladas
Temperatura Aguas residuales domésticas e industriales
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 5
Continuación de la Tabla 1.4. Características físicas, químicas y biológicas del agua residual y su
procedencia. [5]
CARACTERÍSTICAS PROCEDENCIA
Constituyentes químicos:
Orgánicos:
Carbohidratos Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales
Grasas animales, aceites y grasa Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales
Pesticidas Residuos agrícolas
Fenoles Vertidos industriales
Proteínas Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales
Contaminantes prioritarios Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales
Agentes tensoactivos Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales
Compuestos orgánicos volátiles Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales
Otros Degradación natural de materia orgánica
Inorgánicos:
Alcalinidad Aguas residuales domésticas, agua de suministro, infiltración de
agua subterránea
Cloruros Aguas residuales domésticas, agua de suministro, infiltración de
agua subterránea
Metales pesados Vertidos industriales
Nitrógeno Residuos agrícolas y aguas residuales domésticas
pH Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales
Fósforo Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales; aguas de
escorrentía
La Tabla 1.5 obtenida de la NOM-001-SEMARNAT-1996 ―Que establece los límites
máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en agua y bienes
nacionales‖, nos indica:
Tabla 1.5. Límites máximos permisibles para metales pesados y cianuros. [6]
Ríos Embalses naturales y artificiales
Parámetros
(*)
(mg/L)
Uso en riego
agrícola
(A)
Uso público
urbano
(B)
Protección de vida
acuática
(C)
Uso en riego
agrícola
(B)
Uso público
urbano
(C)
P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D.
Arsénico 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2
Cadmio 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2
Cianuro 1.0 3.0 1.0 2.0 1.0 2.0 2.0 3.0 1.0 2.0
Cobre 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4 6.0
Cromo 1 1.5 0.5 1.0 0.5 1.0 1 1.5 0.5 1.0
Mercurio 0.01 0.02 0.005 0.01 0.005 0.01 0.01 0.02 0.005 0.01
Níquel 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4
Plomo 0.5 1 0.2 0.4 0.2 0.4 0.5 1 0.2 0.4
Zinc 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 6
Continuación de la Tabla 1.5. Límites máximos permisibles para metales pesados y cianuros. [6]
Aguas costeras Suelo
Parámetros
(*)
(mg/L)
Explotación pesquera, navegación
y otros usos
(A)
Recreación
(B)
Estuarios
(C)
Uso en riego
agrícola
(A)
Humedales
naturales
(B)
P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D.
Arsénico 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2
Cadmio 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.05 0.1 0.1 0.2
Cianuro 1.0 2.0 2.0 3.0 1.0 2.0 2.0 3.0 1.0 2.0
Cobre 4 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4 6.0 4.0 6.0
Cromo 0.5 1.0 1 1.5 0.5 1.0 0.5 1.0 0.5 1.0
Mercurio 0.01 0.02 0.01 0.02 0.01 0.02 0.005 0.01 0.005 0.001
Níquel 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4
Plomo 0.2 0.4 0.5 1 0.2 0.4 5 10 0.2 4.0
Zinc 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20
(*) Medidos de manera total (A), (B), y (C): Tipo de Cuerpo Receptor, según la Ley Federal de Derechos
P.D. Promedio Diario
P.M. Promedio Mensual
N.A. No es aplicable
1.2.1. Características físicas
Las características físicas son en muchos casos fáciles de medir, algunas de las cuales pueden
ser: el contenido de sólidos (engloba a la materia en suspensión, la materia sedimentable, materia
coloidal y materia disuelta), el sabor, el olor, la temperatura, la densidad, el color y la turbiedad. [5]
El contenido de sólidos totales (ST) es la materia que se obtiene como residuo después de
someter al agua a un proceso de evaporación entre 103 y 105 ºC. Se dividen en materia orgánica e
inorgánica; los sólidos disueltos totales (SDT) se deben a materiales solubles, mientras que los
sólidos en suspensión son partículas discretas que se pueden medir al filtrar una muestra a través de
un papel fino.
Los sólidos sedimentables (SS) son aquellos removidos en un procedimiento estándar de
sedimentación con el uso de un cilindro de 1 litro. Se determinan como la diferencia entre los SS en
el sobrenadante y los SS originales en la muestra. [1]
Los olores y los sabores, son debidos a los gases liberados durante el proceso de
descomposición de la materia orgánica; son propiedades subjetivas que son difíciles de medir. El
agua residual tiene un olor peculiar, algo desagradable, que resulta más tolerable que el del agua
residual séptica. El olor más característico del agua residual séptica es debido a la presencia del
sulfuro de hidrógeno que se produce al reducirse los sulfatos a sulfitos por acción de
microorganismos anaerobios.
La temperatura del agua residual suele ser siempre más elevada que a del agua de
suministro, hecho principalmente debido a la incorporación de agua caliente procedente de las casas
y los diferentes usos industriales. Dado que el calor específico del agua es mucho mayor que el del
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 7
aire, las temperaturas registradas de las aguas residuales son más altas que las temperaturas del aire
durante la mayor parte del año y sólo son menores que ella durante los meses calurosos de verano.
El agua pura no es incolora; tiene un tinte azul verdoso pálido en grandes volúmenes. Es
necesario diferenciar entre el color verdadero debido al material en solución y el color aparente
debido a la materia suspendida. El término de color se refiere a la edad del agua residual, que puede
ser determinada cualitativamente en función de color y de su olor. El agua residual reciente suele
tener un color grisáceo, sin embargo al aumentar el tiempo de transporte en las redes de
alcantarillado y al desarrollarse en condiciones más próximas a las anaerobias, el color del agua
residual cambia gradualmente de gris a gris oscuro, para finalmente adquirir color negro. [1]
La densidad del agua residual es una característica importante, dada que de ella depende la
potencial formación de corrientes de densidad de fangos de sedimentación y otras instalaciones de
tratamiento. La densidad de las aguas residuales domésticas que no contengan grandes cantidades de
residuos industriales es prácticamente la misma que la del agua a la misma temperatura.
La turbiedad es otro parámetro que se emplea para indicar la calidad de las aguas vertidas o
de las aguas naturales en relación con la materia coloidal y residual en suspensión. La presencia de
sólidos coloidales le da al líquido una apariencia poco nebulosa que es poco atractiva y puede ser
dañina. La medición de la turbiedad se lleva a cabo mediante la comparación entre la intensidad de
la luz dispersada en la muestra y la intensidad registrada en una suspensión de referencia en las
mismas condiciones. [5]
1.2.2. Características químicas
Las características químicas tienden a ser más específicas en su naturaleza que algunos de los
parámetros físicos y por eso son más útiles para evaluar las propiedades de una muestra de
inmediato.
La materia orgánica son sólidos que provienen de los reinos animal y vegetal, así como las
actividades humanas relacionadas con la síntesis de compuestos orgánicos. Los compuestos
orgánicos están formados normalmente por combinaciones de carbono, hidrógeno y oxígeno, con la
presencia, en determinados casos, de nitrógeno. De igual manera pueden estar presentes otros
elementos como azufre, fósforo o hierro. Los principales grupos de sustancias orgánicas presentes
en el agua residual son las proteínas (40-60%), hidratos de carbono (25-50%) y grasas y aceites
(10%). Otro compuesto orgánico con importante presencia en el agua residual es la urea, principal
constituyente de la orina.
Se han ido desarrollando diferentes ensayos para la determinación del contenido orgánico de
las aguas residuales. Pueden clasificarse en dos grupos, para determinar concentraciones de
contenido orgánico mayores a 1 mg/L y los empleados para determinar las concentraciones a nivel
de traza (0.001 mg/L a 1 mg/L). El primer grupo incluye los siguientes ensayos de laboratorio:
demanda bioquímica de oxígeno (DBO), demanda química de oxígeno (DQO) y carbono orgánico
total (COT). Como complemento, se emplea la demanda teórica de oxígeno (DTeO).
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 8
La DBO mide la cantidad de oxígeno que requieren los microorganismos mientras
descomponen la materia orgánica y la DQO es la oxidación química que usa una mezcla hirviendo
de dicromato de potasio y ácido sulfúrico concentrado.
Con respecto a la materia inorgánica, son varios los componentes inorgánicos de las aguas
residuales y naturales que tienen importancia para la determinación y control de calidad del agua.
Las concentraciones de las sustancias inorgánicas en el agua aumentan tanto por el contacto del agua
con las diferentes formas geológicas, como por las aguas residuales, tratadas o sin tratar, que a ella
se descargan. Puesto que las concentraciones de los diferentes constituyentes inorgánicos pueden
afectar mucho a los usos del agua, conviene examinar la naturaleza de algunos de ellos. [5]
El pH es la intensidad de acidez o alcalinidad de una muestra, pero que en realidad mide la
concentración de iones de hidrógeno presentes. El pH controla muchas reacciones químicas y la
actividad biológica normalmente se restringe a una escala bastante estrecha de pH entre 6 y 8. Las
aguas muy ácidas o muy alcalinas son indeseables debido a que son corrosivas o presentan
dificultades en su tratamiento.
El cloruro es responsable por el sabor salobre en el agua, es un indicador posible de
contaminación residual debido al contenido de cloruro de la orina. Los cloruros se encuentran en el
agua natural procedente de la disolución de suelos y rocas que los contengan y que están en contacto
con el agua. [1]
La alcalinidad del agua residual está provocada por la presencia de hidróxidos, carbonatos y
bicarbonatos de elementos como el calcio, el magnesio, el sodio, el potasio o el amoniaco, los más
comunes son el bicarbonato de calcio y el bicarbonato de magnesio. La alcalinidad ayuda a regular
los cambios de pH producidos por la adición de ácidos.
Los elementos de nitrógeno y fósforo son esenciales para el crecimiento de protistas y
plantas, razón por la cual reciben el nombre de nutrientes o bioestimuladores. Trazas de otros
elementos como el hierro, son necesarios para el crecimiento biológico. El nitrógeno y el fósforo son
en la mayoría de los casos, los principales elementos nutritivos. Cuando el contenido de nitrógeno
sea insuficiente, será preciso añadirlo para hacer tratable el agua residual. [5]
Existen cuatro formas principales: nitrógeno amoniacal (nitrógeno en la forma de proteínas,
aminoácidos y urea), nitrógeno amoniacal (nitrógeno con sales de amoniaco); nitrógeno de nitritos
(etapa intermedia de oxidación que normalmente no se presenta en grandes cantidades y nitrógeno
de nitritos (producto final de la oxidación). A la oxidación de los compuestos de nitrógeno se le
lama nitrificación y a la reducción del nitrógeno se le llama desnitrificación.
El fósforo también es esencial para el crecimiento de algas y otros organismos biológicos.
Debido a que en aguas superficiales tienen lugar nocivas proliferaciones incontroladas de algas,
actualmente existe mucho interés en limitar la cantidad de fósforo que alcanzan las aguas
superficiales por medio de aguas residuales domésticas, industriales y a través de escorrentías
naturales.
El ion sulfato se encuentra, de forma natural, tanto en la mayoría de las aguas de
abastecimiento como en el agua residual. Para la síntesis de proteínas, es necesario disponer de
azufre, elemento que posteriormente será liberado en el proceso de degradación de las mismas. Los
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 9
sulfatos se reducen químicamente a sulfuros y a sulfuros de hidrógeno (H2S) bajo la acción
bacteriana en condiciones anaerobias. [1]
Los gases que con mayor frecuencia se encuentran en aguas residuales brutas son el
nitrógeno (N2), el oxígeno (O2), el dióxido de carbono (CO2), el sulfuro de hidrógeno (H2S), el
amoniaco (NH3) y el metano (CH4). El oxígeno disuelto es necesario para la respiración de los
microorganismos aerobios, así como para otras formas de vida. Sin embargo, el oxígeno es sólo
ligeramente soluble en agua.
El sulfuro de hidrógeno se forma durante los procesos de descomposición de la materia
orgánica que contiene azufre o en la reducción de sulfitos y sulfatos de minerales, mientras que su
formación queda inhibida en presencia de grandes cantidades de oxígeno.
El principal subproducto de la descomposición anaerobia de la materia orgánica del agua
residual es el gas metano. El metano es un hidrocarburo combustible de alto valor energético,
incoloro e inodoro. En las plantas de tratamiento, el metano se genera en los procesos de tratamiento
anaeróbicos empleados para la estabilización de los fangos de aguas residuales. [5]
1.2.3. Características biológicas
Dondequiera que hay alimento adecuado, suficiente humedad y una temperatura idónea, los
microorganismos prosperan. Las aguas negras proporcionan un ambiente ideal para una inmensa
colección de microbios, sobre todo bacterias, más algunos virus y protozoarios. La mayor parte de
los microorganismos de las aguas residuales son inofensivos y se pueden emplear en procesos
biológicos para transformar materia orgánica en productos finales estables. No obstante, las aguas
negras también pueden contener patógenos (organismos causantes de enfermedades) provenientes de
los excrementos de personas con enfermedades infecciosas susceptibles de transmitirse en el agua
contaminada. [1]
Los principales grupos de microorganismos presentes tanto en aguas residuales como
superficiales se clasifican en organismos eucariotas, eubacterias y arquebacterias. Las categorías de
la mayoría de los organismos eucariotas pertenecen al grupo de la eubacterias. La categoría protista,
dentro de los organismos eucariotas, incluye las algas, los hongos y los protozoos. Las plantas tales
como los helechos, los musgos, las plantas hepáticas y las plantas de semillas están clasificadas
como eucariotas multicelulares. Los vertebrados y los invertebrados están clasificados como
animales eucariotas multicelulares. [5]
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 10
CAPÍTULO 2
LEGISLACIÓN AMBIENTAL EN MATERIA DE AGUA
En el presente capítulo, se tratará de enunciar solo algunas normas y legislaciones que se
consideran más importantes, sin menospreciar otras referentes al tema de tratamiento de agua; cabe
señalar que existen más normas, legislaciones y reglamentos en materia de agua, pero los puntos que
se van a manejar, serán los referidos al tratamiento de agua potable y residual, es decir, mencionar
los puntos claves a seguir para el establecimiento de una planta de tratamiento de agua, o bien, para
cumplir con los límites establecidos para los diferentes tipos de agua y que por consecuencia siga en
operación una tratadora ya existente.
La Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos, en referencia al agua, señala en
el Artículo 27: ―La propiedad de las tierras y aguas comprendidas dentro de los límites del territorio
nacional, corresponde originariamente a la Nación, la cual ha tenido y tiene el derecho de transmitir
el dominio de ellas a los particulares, constituyendo la propiedad privada (…), se dictarán las
medidas necesarias para ordenar los asentamientos humanos y establecer adecuadas provisiones,
usos, reservas y destinos de tierras, aguas y bosques, a efecto de ejecutar obras públicas y de planear
y regular la fundación, conservación, mejoramiento y crecimiento de los centros de población, para
preservar y restaurar el equilibrio ecológico (...)‖. [49]
Por tanto, a continuación se enuncian las principales Leyes, Reglamentos y Normas al
respecto.
2.1. Leyes mexicanas en materia de agua
En materia de agua, en la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente
(LEGEEPA), se puede encontrar un apartado referido al agua, ubicado en el Título Segundo:
Biodiversidad, Capítulo III: Flora y Fauna Silvestres, Título Tercero, el cual a la línea dice:
Título Tercero: Aprovechamiento Sustentable de los Elementos Naturales
Capítulo I: Aprovechamiento del agua y los ecosistemas acuáticos
Artículo 88. Para el aprovechamiento sustentable del agua y los ecosistemas acuáticos se
considerarán los siguientes criterios:
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 11
I.- Corresponde al Estado y a la sociedad la protección de los ecosistemas acuáticos y del
equilibrio de los elementos naturales que intervienen en el ciclo hidrológico;
II.- El aprovechamiento sustentable de los recursos naturales que comprenden los
ecosistemas acuáticos debe realizarse de manera que no se afecte su equilibrio ecológico;
III.- Para mantener la integridad y el equilibrio de los elementos naturales que intervienen en
el ciclo hidrológico, se deberá considerar la protección de suelos y áreas boscosas y
selváticas y el mantenimiento de caudales básicos de las corrientes de agua, y la capacidad
de recarga de los acuíferos, y
IV.- La preservación y el aprovechamiento sustentable del agua, así como de los ecosistemas
acuáticos es responsabilidad de sus usuarios, así como de quienes realicen obras o
actividades que afecten dichos recursos.
Artículo 89. Los criterios para el aprovechamiento sustentable del agua y de los ecosistemas
acuáticos, serán considerados en:
I.- La formulación e integración del Programa Nacional Hidráulico;
II.- El otorgamiento de concesiones, permisos, y en general toda clase de autorizaciones para
el aprovechamiento de recursos naturales o la realización de actividades que afecten o
puedan afectar el ciclo hidrológico;
III.- El otorgamiento de autorizaciones para la desviación, extracción o derivación de aguas
de propiedad nacional;
IV.- El establecimiento de zonas reglamentadas, de veda o de reserva;
V.- Las suspensiones o revocaciones de permisos, autorizaciones, concesiones o
asignaciones otorgados conforme a las disposiciones previstas en la Ley de Aguas
Nacionales, en aquellos casos de obras o actividades que dañen los recursos hidráulicos
nacionales o que afecten el equilibrio ecológico;
VI.- La operación y administración de los sistemas de agua potable y alcantarillado que
sirven a los centros de población e industrias;
VII.- Las previsiones contenidas en el programa director para el desarrollo urbano del
Distrito Federal respecto de la política de reuso de aguas;
VIII.- Las políticas y programas para la protección de especies acuáticas endémicas,
amenazadas, en peligro de extinción o sujetas a protección especial;
IX.- Las concesiones para la realización de actividades de acuacultura, en términos de lo
previsto en la Ley de Pesca, y
X.- La creación y administración de áreas o zonas de protección pesquera.
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 12
Artículo 90. La Secretaría, en coordinación con la Secretaría de Salud, expedirán las normas
oficiales mexicanas para el establecimiento y manejo de zonas de protección de ríos,
manantiales, depósitos y en general, fuentes de abastecimiento de agua para el servicio de las
poblaciones e industrias, y promoverá el establecimiento de reservas de agua para consumo
humano.
Artículo 91. El otorgamiento de las autorizaciones para afectar el curso o cauce de las
corrientes de agua, se sujetará a los criterios ecológicos contenidos en la presente Ley.
Artículo 92. Con el propósito de asegurar la disponibilidad del agua y abatir los niveles de
desperdicio, las autoridades competentes promoverán el ahorro y uso eficiente del agua, el
tratamiento de aguas residuales y su reuso.
Artículo 93. La Secretaría, realizará las acciones necesarias para evitar y en su caso,
controlar procesos de eutrofización, salinización y cualquier otro proceso de contaminación
en las aguas nacionales.
Artículo 94. La exploración, explotación, aprovechamiento y administración de los recursos
acuáticos vivos y no vivos, se sujetará a lo que establece la LEGEEPA, la Ley de Pesca, las
normas oficiales mexicanas y las demás disposiciones aplicables. [8]]
La Ley de Aguas Nacionales, en el Título Primero: Disposiciones Preliminares, Capítulo
Único, Artículo 1, señala que esta ley es reglamentaria del Artículo 27 de la Constitución Política de
los Estados Unidos Mexicanos en materia de aguas nacionales.
En el Artículo 2, señala que las disposiciones de esta ley son aplicables a todas las aguas
nacionales, sean superficiales o del subsuelo. Estas disposiciones también son aplicables a los bienes
nacionales que la presente dicha ley.
En el Título Sexto: Usos del Agua, Capítulo I: Uso Público Urbano, Artículo 44, indica que
la explotación, uso o aprovechamiento de aguas nacionales superficiales o del subsuelo por parte de
los sistemas del Distrito Federal, estatales o municipales de agua potable y alcantarillado, se
efectuarán mediante asignación que otorgue la ―la Autoridad del Agua‖ (órgano administrativo
desconcentrado de la Secretaría de Agricultura y Recursos Humanos), en la cual se consignará en su
caso la forma de garantizar el pago de las contribuciones, productos y aprovechamientos que se
establecen en la legislación fiscal y la forma prevista para generar los recursos necesarios para el
cumplimiento de estas obligaciones, lo anterior en los términos dispuestos en Título Cuarto de la
presente ley.
El Artículo 45, señala las asignaciones de aguas nacionales a centros de población que se
hubieran otorgado a los ayuntamientos o a las entidades federativas que administren los respectivos
sistemas de agua potable y alcantarillado, subsistirán aún cuando estos sistemas sean administrados
por entidades paraestatales o paramunicipales, o se concesionen a particulares por la autoridad
competente.
En el Título Séptimo: Prevención y Control de la Contaminación de las Aguas y
Responsabilidad por Daño Ambiental, Capítulo I, Artículo 85, menciona que es de interés público la
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 13
promoción y ejecución de las medidas y acciones necesarias para proteger la calidad del agua, en los
términos de la ley.
El Artículo 86, indica que ―la Autoridad del Agua‖, tendrá a su cargo:
I. Promover y, en su caso, ejecutar y operar la infraestructura federal y los servicios
necesarios para la preservación, conservación y mejoramiento de la calidad del agua en las
cuencas hidrológicas y acuíferos, de acuerdo con las normas oficiales mexicanas
respectivas y las condiciones particulares de descarga, en los términos de ley;
II. Formular programas integrales de protección de los recursos hidráulicos en cuencas
hidrológicas y acuíferos, considerando las relaciones existentes entre los usos del suelo y la
cantidad y calidad del agua;
III. Establecer y vigilar el cumplimiento de las condiciones particulares de descarga que deben
satisfacer las aguas residuales que se generen en bienes y zonas de jurisdicción federal, de
aguas residuales vertidas directamente en aguas y bienes nacionales, o en cualquier terreno
cuando dichas descargas puedan contaminar el subsuelo o los acuíferos; y en los demás
casos previstos en la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente;
IV. Autorizar, en su caso, el vertido de aguas residuales en el mar, y en coordinación con la
Secretaria de Marina cuando provengan de fuentes móviles o plataformas fijas;
V. Vigilar, en coordinación con las demás autoridades competentes, que el agua suministrada
para consumo humano cumpla con las normas de calidad correspondientes, y que el uso de
las aguas residuales cumpla con las normas de calidad del agua emitidas para tal efecto;
VI. Promover o realizar las medidas necesarias para evitar que basura, desechos, materiales y
sustancias tóxicas, y lodos producto de los tratamientos de aguas residuales, contaminen las
aguas superficiales o del subsuelo y los bienes que señala el artículo 113;
VII. Ejercer las atribuciones que corresponden a la Federación en materia de prevención y
control de la contaminación del agua y de su fiscalización y sanción, en los términos de la
Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente, salvo que corresponda a
otra dependencia conforme a la Ley Orgánica de la Administración Pública Federal.
En el Artículo 87, ―la Autoridad del Agua‖ determinará los parámetros que deberán cumplir
las descargas, la capacidad de asimilación y dilución de los cuerpos de aguas nacionales y las cargas
de contaminantes que éstos pueden recibir, así como las metas de calidad y los plazos para
alcanzarlas, mediante la expedición de Declaratorias de Clasificación de los Cuerpos de Aguas
Nacionales, las cuales se publicarán en el Diario Oficial de la Federación, lo mismo que sus
modificaciones, para su observancia. Las declaratorias contendrán:
I. La delimitación del cuerpo de agua clasificado;
II. Los parámetros que deberán cumplir las descargas según el cuerpo de agua clasificado
conforme a las períodos previstos en el reglamento de esta ley;
III. La capacidad del cuerpo de agua clasificado para diluir y asimilar contaminantes; y
IV. Los límites máximos de descarga de los contaminantes analizados, base para fijar las
condiciones particulares de descarga.
Las personas físicas o morales requieren permiso por "la Autoridad del Agua" para descargar
en forma permanente, intermitente o fortuita aguas residuales en cuerpos receptores que sean aguas
nacionales o demás bienes nacionales, incluyendo aguas marinas, así como cuando se infiltren en
terrenos que sean bienes nacionales o en otros terrenos cuando puedan contaminar el subsuelo o los
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 14
acuíferos. "La Autoridad del Agua" mediante acuerdos de carácter general por cuenca, acuífero,
zona, localidad o por usos podrá sustituir el permiso de descarga de aguas residuales por un simple
aviso; tal como lo indica el Artículo 88.
El Artículo 89, señala a "la Autoridad del Agua‖ para otorgar los permisos deberá tomar en
cuenta la clasificación de los cuerpos de aguas nacionales a que se refiere el artículo 87, las normas
oficiales mexicanas correspondientes y las condiciones particulares que requiera cumplir la
descarga. "La Autoridad del Agua" deberá contestar la solicitud de permiso de descarga presentada
en los términos del reglamento, dentro de los sesenta días hábiles siguientes a su admisión. En caso
de que no se conteste dentro de dicho lapso, estando integrado debidamente el expediente el
solicitante podrá efectuar las descargas en los términos solicitados, lo cual no será obstáculo para
que "la Autoridad del Agua" expida el permiso de descarga al que se deberá sujetar el permisionario
cuando considere que se deben de fijar condiciones particulares de descarga y requisitos distintos a
los contenidos en la solicitud. Cuando el vertido o descarga de las aguas residuales afecten o puedan
afectar fuentes de abastecimiento de agua potable o a la salud pública, "la Autoridad del Agua‖ lo
comunicará a la autoridad competente y dictará la negativa del permiso correspondiente o su
inmediata revocación y, en su caso, la suspensión del suministro del agua en tanto se eliminan estas
anomalías.
"La Autoridad del Agua" en los términos del reglamento expedirá el permiso de descarga de
aguas residuales, en el cual se deberá precisar por lo menos la ubicación y descripción de la descarga
en cantidad y calidad, el régimen al que se sujetará para prevenir y controlar la contaminación del
agua y la duración del permiso. Cuando las descargas de aguas residuales se originen por el uso o
aprovechamiento de aguas nacionales, los permisos de descarga tendrán, por lo menos, la misma
duración que el título de concesión o asignación correspondiente y se sujetarán a las mismas reglas
sobre la prórroga o terminación de aquéllas. Los permisos de descarga se podrán transmitir en los
términos del Capítulo V, Título Cuarto, siempre y cuando se mantengan las características del
permiso; indicado lo anterior en el Artículo 90.
En el Artículo 91, señala que la infiltración de aguas residuales para recargar acuíferos,
requiere permiso de "la Autoridad del Agua" y deberá ajustarse a las normas oficiales mexicanas
que al efecto se emitan.
―La Autoridad del Agua", en el ámbito de su competencia, podrá ordenar la suspensión de
las actividades que den origen a las descargas de aguas residuales, como lo indica el Artículo 92,
según:
I. Cuando no se cuente con el permiso de descarga de aguas residuales en los términos de esta
ley;
II. Cuando la calidad de las descargas no se sujete a las normas oficiales mexicanas
correspondientes, a las condiciones particulares de descarga o a lo dispuesto en esta ley y su
reglamento;
III. Cuando se deje de pagar el derecho por el uso o aprovechamiento de bienes del dominio
público de la Nación como cuerpos receptores de las descargas de aguas residuales; o
IV. Cuando el responsable de la descarga utilice el proceso de dilución de las aguas residuales
para tratar de cumplir con las normas oficiales mexicanas respectivas o las condiciones
particulares de descarga. La suspensión será sin perjuicio de la responsabilidad civil, penal
o administrativa en que se hubiera podido incurrir. Sin perjuicio de lo anterior, cuando
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 15
exista riesgo de daño o peligro para la población o los ecosistemas, "la Autoridad del Agua"
a solicitud de autoridad competente podrá realizar las acciones y obras necesarias para
evitarlo, con cargo a quien resulte responsable.
El Artículo 93, determina que son causas de revocación del permiso de descarga de aguas
residuales:
I. Efectuar la descarga en un lugar distinto del autorizado por "la Autoridad del Agua".
II. Realizar los actos u omisiones que se señalan en las fracciones II, III y IV del artículo
anterior, cuando con anterioridad se hubieren suspendido las actividades del permisionario
por "la Autoridad del Agua" por la misma causa; o
III. La revocación de la concesión o asignación de aguas nacionales, cuando con motivo de
dicho título sean éstas las únicas que con su explotación, uso o aprovechamiento originen la
descarga de aguas residuales. Cuando proceda la revocación, "la Autoridad del Agua",
previa audiencia al interesado, dictará y notificará la resolución respectiva, la cual deberá
estar debidamente fundada y motivada. El permiso de descarga de aguas residuales
caducará cuando en los términos de la presente ley caduque el título de concesión o
asignación de las aguas nacionales origen de la descarga.
Cuando la paralización de una planta de tratamiento de aguas residuales pueda ocasionar
graves perjuicios a la salud o la seguridad de la población o graves daños al ecosistema, "la
Autoridad del Agua", a solicitud de autoridad competente y por razones de interés público, ordenará
la suspensión de las actividades que originen la descarga y, cuando esto no fuera posible o
conveniente, nombrará un interventor para que se haga cargo de la administración y operación
temporal de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales, hasta que se suspendan las
actividades o se considere superada la gravedad de la descarga. Los gastos que dicha intervención
ocasione serán con cargo al titular o titulares del permiso de descarga. En caso de no cubrirse dentro
de los quince días hábiles siguientes a su requerimiento por "la Autoridad del Agua", los gastos
tendrán el carácter de crédito fiscal para su cobro; lo anterior manifestado en el Artículo 94.
El Artículo 95, indica que "la Autoridad del Agua" en ámbito de la competencia federal,
realizará la inspección o fiscalización de las descargas de aguas residuales con el objeto de verificar
el cumplimiento de la ley. Los resultados de dicha fiscalización o inspección se harán constar en
acta circunstanciada, producirán todos los efectos legales y podrán servir de base para que "la
Autoridad del Agua" y las demás dependencias de la Administración Pública Federal competentes,
puedan aplicar las sanciones respectivas previstas en la ley.
En el Artículo 96, señala que en las zonas de riego y en aquellas zonas de contaminación
extendida o dispersa, el manejo y aplicación de sustancias que puedan contaminar las aguas
nacionales superficiales o del subsuelo, deberán cumplir las normas, condiciones y disposiciones
que se desprendan de la presente ley y su reglamento. "la Autoridad del Agua" promoverá en el
ámbito de su competencia, las normas o disposiciones que se requieran para hacer compatible el uso
de los suelos con el de las aguas, con el objeto de preservar la calidad de las mismas dentro de un
ecosistema, cuenca o acuífero. [9]
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 16
2.2. Reglamentos
En lo que respecta al Reglamento de las Leyes de Aguas Nacionales, se pueden enunciar solo
algunos capítulos, los cuales nos ayudarán al presente trabajo en cuestión.
Título Primero.- Disposiciones Preliminares
Capítulo Único
Artículo 1o. El presente ordenamiento tiene por objeto reglamentar la Ley de Aguas
Nacionales. Cuando en el mismo se expresen los vocablos "Ley", "Reglamento", "La
Comisión" y "Registro", se entenderá que se refiere a la Ley de Aguas Nacionales, al
presente Reglamento, a la Comisión Nacional del Agua y al Registro Público de
Derechos de Agua, respectivamente.
Título Segundo.- Administración del Agua
Capítulo III.- Consejos de Cuenca
Artículo 17. "La Comisión", una vez constituido un Consejo de Cuenca, adecuará su
funcionamiento para el debido ejercicio de sus atribuciones en el ámbito territorial
correspondiente.
Título Cuarto.- Derechos de uso o aprovechamiento de aguas nacionales
Capítulo I.- Aguas Nacionales
Artículo 28. Para efectos del artículo 17 de la "Ley", es libre la explotación, uso o
aprovechamiento de aguas superficiales por medios manuales para uso doméstico o
abrevadero, siempre y cuando no exista una disminución significativa de su caudal.
Se presumirá que existe disminución cuando la extracción se efectúe mediante
sistemas de bombeo, equipo o cualquier otro medio mecánico o eléctrico que haga
presuponer un consumo mayor al que se requiere normalmente para uso doméstico o
abrevar el ganado, que conforme a la Ley Agraria se puede tener en los terrenos
colindantes con la ribera o zona federal respectiva. [10]
2.3. Normas Oficiales Mexicanas
En esta apartado, las normas existentes en el país se subdividen en:
- Normas Oficiales Mexicanas (NOM)
- Normas Mexicanas (NMX)
Las Normas Oficiales Mexicanas (NOM) referentes al tratamiento de agua se dividen en:
- Normas emitidas por la Comisión Nacional del Agua, CNA
- Normas emitidas por la Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales,
SEMARNAT
- Normas emitidas por la Secretaria de Salud, SSA
Las Normas Mexicanas (NMX) en:
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 17
- Análisis para las diversas determinaciones a realizarse al agua
- Tipos de muestreos
- Protección al ambiente referida a la calidad del agua
A continuación, se enlistarán las normas emitidas por la Secretaria de Medio Ambiente y
Recursos Naturales, SEMARNAT, en materia de agua, que servirán de apoyo y de gran importancia
para el presente trabajo.
NOM-001-SEMARNAT-1996. Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en
las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales.
Establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas
residuales vertidas a aguas y bienes nacionales, con el objeto de proteger su calidad y posibilitar sus
usos, las cuales son obligaciones para los responsables de dichas descargas. No aplica a las
descargas de aguas provenientes de drenajes pluviales independientes. El límite máximo permisible
es aquel valor o rango asignado a un parámetro, el cual no debe ser excedido en la descarga de aguas
residuales.
En la Tabla 2.1, indica la frecuencia de los muestreos que se tendrán que realizar a la zona o
al que genera las descargas de aguas residuales, señalando el número de muestras simples así como
el intervalo entre estas.
Tabla 2.1. Frecuencia de muestreo [6]
HORAS POR DÍA QUE OPERA EL PROCESO GENERADOR DE LA
DESCARGA
NÚMERO DE MUESTRAS
SIMPLES
INTERVALO ENTRE
TOMA DE MUESTRAS
SIMPLES (horas)
Mínimo Máximo
Menor que 4
De 4 a 8
Mayor que 8 y hasta 12
Mayor que 12 y hasta 18 Mayor que 18 y hasta 24
Mínimo 2
4
4
6 6
-
1
2
2 3
-
2
3
3 4
La Tabla 2.2, señala los límites máximos establecidos para los contaminantes básicos en
descargas de aguas residuales a el alcantarillado, donde contaminantes básicos se definen como
aquellos compuestos y parámetros que se presentan en las descargas de aguas residuales y que
pueden ser removidos o estabilizados mediante tratamientos convencionales.
Tabla 2.2. Límites máximos permisibles para contaminantes básicos [6]
PARÁMETROS RÍOS
mg/L Uso en riego agrícola Uso público urbano Protección de vida acuática
P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D.
Temperatura [ºC] N.A. N.A 40 40 40 40
Grasas y Aceites 15 25 15 25 15 25
Materia Flotante * * * * * *
Sólidos Sedimentables [mg/L] 1 2 1 2 1 2
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 18
Continuación de la Tabla 2.2. Límites máximos permisibles para contaminantes básicos [6]
PARÁMETROS RÍOS
mg/L Uso en riego agrícola Uso público urbano Protección de vida acuática
P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D.
Sólidos Suspendidos Totales 150 200 75 125 40 60
Demanda Bioquímica de Oxígeno 5 150 200 75 150 30 60
Nitrógeno Total 40 60 40 60 15 25
Fósforo Total 20 30 20 30 5 10
P.D.: Promedio Diario P.M.: Promedio Mensual N.A.: No Aplica (*) Ausente
Continuación de la Tabla 2.2. Límites máximos permisibles para contaminantes básicos [6]
PARÁMETROS EMBALSES NATURALES Y ARTIFICIALES
mg/L Uso en riego agrícola Uso público urbano
P.M. P.D. P.M. P.D.
Temperatura [ºC] 40 40 40 40
Grasas y Aceites 15 25 15 25
Materia Flotante * * * *
Sólidos Sedimentables [mg/L] 1 2 1 2
Sólidos Suspendidos Totales 75 125 40 60
Demanda Bioquímica de Oxígeno 5 75 150 30 60
Nitrógeno Total 40 60 15 25
Fósforo Total 20 30 5 10
P.D.: Promedio Diario P.M.: Promedio Mensual N.A.: No Aplica (*) Ausente
Continuación de la Tabla 2.2. Límites máximos permisibles para contaminantes básicos [6]
PARÁMETROS AGUAS COSTERAS
mg/L
Explotación pesquera,
navegación y otros usos Recreación Estuarios
P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D.
Temperatura [ºC] 40 40 40 40 40 40
Grasas y Aceites 15 25 15 25 15 25
Materia Flotante * * * * * *
Sólidos Sedimentables [mg/L] 1 2 1 2 1 2
Sólidos Suspendidos Totales 100 175 75 125 75 125
Demanda Bioquímica de Oxígeno 5 100 200 75 150 75 150
Nitrógeno Total N.A. N.A N.A. N.A. 15 25
Fósforo Total N.A. N.A. N.A. N.A. 5 10
P.D.: Promedio Diario P.M.: Promedio Mensual N.A.: No Aplica (*) Ausente
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 19
Continuación de la Tabla 2.2. Límites máximos permisibles para contaminantes básicos [6]
PARÁMETROS SUELO
mg/L Uso en riego agrícola Humedales naturales
P.M P.D. P.M. P.D.
Temperatura [ºC] N.A. N.A. 40 40
Grasas y Aceites 15 25 15 25
Materia Flotante * * * *
Sólidos Sedimentables [mg/L] N.A. N.A. 1 2
Sólidos Suspendidos Totales N.A. N.A. 75 125
Demanda Bioquímica de Oxígeno 5 N.A. N.A. 75 150
Nitrógeno Total N.A. N.A. N.A. N.A.
Fósforo Total N.A. N.A. N.A. N.A.
P.D.: Promedio Diario P.M.: Promedio Mensual N.A.: No Aplica (*) Ausente
Los contaminantes básicos en esta Norma Oficial Mexicana sólo se consideran los
siguientes: grasas y aceites, materia flotante, sólidos sedimentables, sólidos suspendidos totales,
demanda bioquímica de oxígeno 5 (DBO5), nitrógeno total (suma de las concentraciones de
nitrógeno ―Kjeldahl‖ de nitritos y de nitratos, expresadas como mg/L de nitrógeno), fósforo total,
temperatura y pH.
La concentración de contaminantes básicos, metales pesados y cianuros para las descargas de
aguas residuales a aguas y bienes nacionales de esta Norma Oficial Mexicana, indicado en la Tabla
1.5 (Página 5 y 6), señala que no debe exceder el valor indicado como límite máximo permisible
para las descargas de aguas residuales a el sistema de alcantarillado normal, referenciando el uso y
los principales cuerpos receptores.
La muestra simple es la que se toma en el punto de descarga, de manera continua, en día
normal de operación que refleje cuantitativa y cualitativamente el o los procesos más representativos
de las actividades que generan la descarga, completando un volumen suficiente para llevar a cabo
los análisis necesarios para conocer su composición, aforando el caudal descargado en el sitio y en
el momento del muestreo.
El rango permisible del potencial hidrógeno (pH) es de 5 a 10 unidades. El conjunto de
metales pesados y cianuros para la presente norma, son: arsénico, cadmio, cianuro, cobre, cromo,
mercurio, plomo, níquel y zinc.
NOM-002-SEMARNAT-1996. Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en
las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal.
Esta Norma Oficial Mexicana establece los límites máximos permisibles de contaminantes
en las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal con el fin de
prevenir y controlar la contaminación de las aguas y bienes nacionales, así como la protección de la
infraestructura de dichos sistemas.
Esta Norma no se aplica a la descarga de las aguas residuales domésticas, pluviales, ni a las
generadas por la industria, que sean distintas a las aguas residuales de proceso y conducidas por
drenaje separado.
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 20
La Tabla 2.3, indica los valores de los límites máximos permisibles que se deben de cumplir
en un promedio mensual, diario y una columna en la cual es instantáneo.
Los límites establecidos en la columna instantáneo, son valores de referencia, en el caso de
que el valor de cualquier análisis exceda el instantáneo, el responsable de la descarga quedará
obligado a presentar a la autoridad competente en el tiempo y forma que establecen los
ordenamientos legales locales, los promedios diario y mensual, así como los resultados de
laboratorio de los análisis que los respaldan.
El rango permisible de pH en las descargas de aguas residuales es de 10 y 5.5 para cada una
de las muestras simples. El pH no debe estar fuera del intervalo permisible, en ninguna de las
muestras simples.
Tabla 2.3. Límites máximos permisibles [11]
PARÁMETROS P.M. P. D. Instantáneo
mg/L
Grasas y aceites 50 75 100
Sólidos sedimentables [mL/L] 5 7.5 10
Arsénico total 0.5 0.75 1
Cadmio total 0.5 0.75 1
Cianuro total 1 1.5 2
Cobre total 10 15 20
Cromo hexavalente 0.5 0.75 1
Mercurio total 0.01 0.015 0.02
Níquel total 4 6 8
Plomo total 1 1.5 2
Zinc total 6 9 12
P.D.: Promedio Diario P.M.: Promedio Mensual
La Tabla 2.4, nos indica la frecuencia y el número de muestras simples que se deben realizar
al proceso generador, así como el intervalo entre estas.
Tabla 2.4. Frecuencia de muestreo [11]
Horas por día que opera el
proceso generador de la
descarga
Número de
muestras simples
Intervalo máximo entre toma de muestras
simples [Horas]
Mínimo Máximo
Menor que 4
De 4 a 8
Mayor que 8 y hasta 12
Mayor que 12 y hasta 18
Mayor que 18 y hasta 24
Mínimo 2
4
4
6
6
-
1
2
2
3
-
2
3
3
4
Los responsables de las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano
o municipal deben cumplir los límites máximos permisibles establecidos en esta Norma, en las
fechas establecidas en la Tabla 2.5.
El cumplimiento es gradual y progresivo, conforme al rango de población, tomando como
referencia el XI Censo General de Población y Vivienda, 1990.
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 21
Tabla 2.5. Fechas de cumplimiento de acuerdo al rango de población [11]
Fecha de cumplimiento, a partir de: Rango de población
1 de Enero de 1999 Mayor de 50,000 habitantes
1 de Enero de 2004 De 20,001 a 50,000 habitantes
1 de Enero de 2009 De 2,501 a 20,000 habitantes
NOM-003-SEMARNAT-1997. Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes
para las aguas residuales tratadas que sé reusen en servicios al público.
Esta Norma se refiere a dos puntos principales:
- Reuso en servicios al público con contacto directo
Se destina a actividades donde el público usuario esté expuesto directamente o en
contacto físico. En lo que corresponde a esta Norma, se consideran los siguientes
reusos: llenado de lagos y canales artificiales recreativos con paseos en lancha,
remo, canotaje y esquí; fuentes de ornato, lavado de vehículos, riego de parques y
jardines.
- Reuso en servicios al público con contacto indirecto u ocasional
Se destina a actividades donde el público en general esté expuesto indirectamente
o en contacto físico incidental y que su acceso es restringido, ya sea por barreras
físicas o personal de vigilancia. En esta Norma, se consideran los siguientes
reusos: riego de jardines y camellones en autopistas, camellones en avenidas,
fuentes de ornato, campos de golf, abastecimiento de hidrantes de sistemas contra
incendio, lagos artificiales no recreativos, barreras hidráulicas de seguridad y
panteones.
La Tabla 2.6, señala los límites máximos permisibles de contaminantes según los promedios
mensuales que deben cumplir los dos reusos antes mencionados de acuerdo a los contaminantes,
tales como: coliformes fecales, huevos de helminto, grasas y aceites, DBO5 y sólidos suspendidos
totales (SST).
Tabla 2.6. Límites máximos permisibles de contaminantes [12]
TIPO DE REUSO
PROMEDIO MENSUAL
Coliformes
fecales
[NMP/100 mL]
Huevos de
Helminto
[h/L]
Grasas y
Aceites
[mg/L]
DBO5
[mg/L]
SST
[mg/L]
Contacto directo 240 1 15 20 20
Contacto indirecto u ocasional 1,000 5 15 30 30
La materia flotante debe estar ausente en el agua residual tratada, de acuerdo al método de
prueba establecido en la Norma Mexicana NMX-AA-006-SCFI-2000. [13]
El agua residual tratada reusada en servicios al público, no deberá contener concentraciones
de metales pesados y cianuros mayores a los límites máximos permisibles establecidos en la
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 22
columna que corresponde a embalses naturales y artificiales con uso en riego agrícola de la Tabla
1.5.
A continuación, se mencionan las normas que emite la Secretaría de Salud (SSA) en materia
de agua que nos apoyaran al presente trabajo.
NOM-041-SSA1-1993. Bienes y servicios. Agua purificada envasada. Especificaciones sanitarias.
Esta norma establece las especificaciones sanitarias del agua purificada envasada, a fin de
reducir los riesgos de transmisión de enfermedades gastrointestinales y las derivadas de su consumo.
El objeto de este ordenamiento, es cumplir con las especificaciones sanitarias tales como las
organolépticas y físicas que se detallan en la Tabla 2.7; las fisicoquímicas de la Tabla 2.8,
microbiológicas en la Tabla 2.9 o en caso que contengan plaguicidas, como se indica en la Tabla
2.10.
Tabla 2.7. Especificaciones organolépticas y físicas [14]
Olor Inodoro
Sabor Insípido
LÍMITE MÁXIMO
Color 15 unidades de color verdadero* en la escala de platino cobalto
Turbiedad 5 unidades de UTN
(*) Únicamente el producido por sólidos disueltos en agua
Tabla 2.8. Especificaciones fisicoquímicas [14]
pH 6.5 8.5
LÍMITE MÁXIMO [mg/L]
Alcalinidad total como CaCO3 300.00
Aluminio 0.20
Arsénico 0.05
Bario 0.70
Cadmio 0.005
Cianuros como CN- 0.05
Cloro residual libre después de un tiempo de
contacto mínimo de 30 minutos 0.10
Cloros como Cl- 250.0
Cobre 1.00
Cromo total 0.05
Dureza total como CaCO3 200.0
Fenoles o compuestos fenólicos 0.001
Fierro 0.30
Fluoruros como F- 0.70
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 23
Continuación de la Tabla 2.8. Especificaciones fisicoquímicas [14]
pH 6.5 8.5
LÍMITE MÁXIMO [mg/L]
Alcalinidad total como CaCO3 300.00
Aluminio 0.20
Arsénico 0.05
Bario 0.70
Cadmio 0.005
Cianuros como CN- 0.05
Cloro residual libre después de un tiempo de
contacto mínimo de 30 minutos 0.10
Cloros como Cl- 250.0
Cobre 1.00
Cromo total 0.05
Dureza total como CaCO3 200.0
Fenoles o compuestos fenólicos 0.001
Fierro 0.30
Fluoruros como F- 0.70
Sustancias activas al azul de metileno 0.50
Trialometanos totales 0.10
Zinc 3.00
Tabla 2.9. Especificaciones microbiológicas [14]
Mesofílicos aerobios [UFC/mL] 100
Coliformes totales* [NMP/100 mL] No detectable
Coliformes totales** [UFC/100 mL] Cero
Vibrio cholerae*** Negativo
(*) Técnica de número más probable (**) Método de filtración por membrana
(***) Bajo situaciones de emergencia sanitaria la Secretaría de Salud
Tabla 2.10. Especificaciones para plaguicidas [14]
LÍMITE MÁXIMO [ g/L]
Aldrín y dieldrín (Separados o combinados) 0.03
Clordano (Total de isómeros) 0.30
DDT (Dicloro difenil tricloro etano) (Total de isómeros) 1.00
Gamma-HCH (Lindano) 2.00
Hexaclorobenceno 0.01
Heptacloro y epóxido de heptacloro 0.03
Metoxicloro (1,1,1-tricloro, 2,2, bis (p-metoxi-fenil) etano) 20.0
2,4-D (ácido 2,4-(diclorofenoxiacético) (p-metoxi-fenil) etano) 30.0
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 24
NOM-127-SSA1-1994. Salud ambiental, agua para uso y consumo humano. Límites permisibles de
calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización.
Esta Norma establece los límites permisibles de calidad y los tratamientos de potabilización
del agua para uso y consumo humano, que deben cumplir los sistemas de abastecimiento públicos y
privados y a cualquier persona física o moral que la distribuya en todo el territorio nacional. Las
siguientes tablas, nos indican los límites permisibles para la calidad del agua, referidas a las
características: bacteriológicas (Tabla 2.12), físicas y organolépticas (Tabla 2.13), químicas (Tabla
2.14), radiactivas (Tabla 2.15), así como los tratamientos para la potabilización del agua (Tabla
2.16).
Tabla 2.11. Límites permisibles de las características bacteriológicas [3]
CARACTERÍSTICA LÍMITE PERMISIBLE
Organismos coliformes totales Ausencia o no detectables
E. coli o coliformes fecales u organismos
termotolerantes Ausencia o no detectables
Tabla 2.12. Límites permisibles de características físicas y organolépticas [3]
CARACTERÍSTICA LÍMITE PERMISIBLE
Color 20 unidades de color verdadero en la escala de platino-cobalto
Olor y sabor
Agradable (se aceptarán aquellos que sean tolerables para la mayoría
de los consumidores, siempre que no sean resultado de condiciones
objetables desde el punto de vista biológico o químico)
Turbiedad 5 unidades de turbiedad nefelométricas (UTN) o su equivalente en
otro método
Tabla 2.13. Límites permisibles de características químicas [3]
CARACTERÍSTICA
LÍMITE
PERMISIBLE
[mg/L]
CARACTERÍSTICA
LÍMITE
PERMISIBLE
[mg/L]
Aluminio 0.20 Nitritos (Como N) 1.00
Arsénico 0.025 Nitrógeno amoniacal (Como N) 0.50
Bario 0.70 pH (potencial de hidrógeno) 6.5 8.5
Cadmio 0.005 Plaguicidas en µg/L:
Cianuros (Como CN-) 0.07 Aldrín y dieldrín (Separados o combinados) 0.03
Cloro residual libre 0.2 1.50 Clordano (Total de isómeros) 0.20
Cloruros (Como Cl-) 250.00 DDT (Total de isómeros) 1.00
Cobre 2.00 Gamma-HCH (lindano) 2.00
Cromo total 0.05 Hexaclorobenceno 1.00
Dureza total (Como CaCO3) 500.00 Heptacloro y epóxido de heptacloro 0.03
Fenoles o compuestos fenólicos 0.001 Metoxicloro 20.00
Fierro 0.30 2,4 – D 30.00
Fluoruros (Como F-) 1.50 Plomo 0.01
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 25
Continuación de la Tabla 2.13. Límites permisibles de características químicas [3]
CARACTERÍSTICA
LÍMITE
PERMISIBLE
[mg/L]
CARACTERÍSTICA
LÍMITE
PERMISIBLE
[mg/L]
Hidrocarburos aromáticos en µg/L: Sodio 200.00
Benceno 10.00 Sólidos disueltos totales 1000.00
Etilbenceno 300.00 Sulfatos (como SO4=) 400.00
Tolueno 700.00 Sustancias activas al azul de metileno (SAAM) 0.50
Xileno (tres isómeros) 500.00 Trihalometanos totales 0.20
Manganeso 0.15 Yodo residual libre 0.2 – 0.5
Mercurio 0.001 Zinc 5.00
Nitratos (Como N) 10.00
Tabla 2.14. Límites permisibles de características radioactivas [3]
CARACTERÍSTICA LÍMITE PERMISIBLE
(Becquerel por Litro, [Bq/L])
Radiactividad alfa global 0.56
Radiactividad beta global 1.85
Tabla 2.15. Tratamientos para la potabilización del agua [3]
Tipo de tratamiento
Contaminación biológica
Bacterias, helmintos, protozoarios y virus
Desinfección con cloro, compuestos de cloro, yodo, ozono, luz
ultravioleta; plata iónica o coloidal; coagulación-sedimentación-
filtración; filtración en múltiples etapas.
Características físicas y organolépticas
Color, olor, sabor y turbiedad
Oxidación-coagulación-floculación-sedimentación-filtración;
adsorción en carbón activado.
Constituyentes químicos
Arsénico
Coagulación-floculación-sedimentación-filtración; intercambio iónico u ósmosis inversa.
Aluminio, bario, cadmio, cianuros, cobre,
cromo total y plomo
Coagulación-floculación-sedimentación-filtración; intercambio iónico
u ósmosis inversa.
Cloruros Intercambio iónico, ósmosis inversa o evaporación.
Dureza Ablandamiento químico o intercambio iónico.
Fenoles o compuestos fenólicos
Oxidación-coagulación-floculación-sedimentación-filtración;
adsorción en carbón activado u oxidación con ozono.
Fierro y/o manganeso Oxidación-filtración, intercambio iónico u ósmosis inversa.
Fluoruros Alúmina activada, carbón de hueso u ósmosis inversa.
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 26
Continuación de la Tabla 2.15. Tratamientos para la potabilización del agua [3]
Tipo de tratamiento
Hidrocarburos aromáticos Oxidación-filtración o adsorción en carbón activado.
Mercurio
Coagulación-floculación-sedimentación-filtración; adsorción en
carbón activado granular u ósmosis inversa cuando la fuente de
abastecimiento contenga hasta 10 µg/L. Adsorción en carbón activado
en polvo cuando la fuente de abastecimiento contenga más de 10 g/L.
Nitratos y nitritos
Intercambio iónico o coagulación-floculación-sedimentación-filtración.
Nitrógeno amoniacal
Coagulación-floculación-sedimentación-filtración, desgasificación o
desorción en columna.
pH (potencial de hidrógeno) Neutralización.
Plaguicidas Adsorción en carbón activado granular.
Sodio Intercambio iónico.
Sólidos disueltos totales
Coagulación floculación sedimentación filtración y/o intercambio iónico.
Sulfatos Intercambio iónico u ósmosis inversa.
Sustancias activas al azul de metileno Adsorción en carbón activado.
Trihalometanos
Oxidación con aireación u ozono y adsorción en carbón activado
granular.
Zinc Evaporación o intercambio iónico
2.4. Normas Mexicanas
En este apartado, se mencionarán solamente el título de las normas más importantes (sin
menospreciar a las demás) que se utilizan para los diversos análisis a realizar y que se aplican hacia
el sector agua. [50]
NMX-AA-003-1980. 25/03/1980. Aguas residuales. Muestreo. [15]
NMX-AA-004-SCFI-2000. 18/12/2000. Análisis de agua. Determinación de sólidos
sedimentables en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [16]
NMX-AA-006-SCFI-2000. 18/12/2000. Análisis de agua. Determinación de materia flotante
en aguas residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [13]
NMX-AA-007-SCFI-2000. 18/12/2000. Análisis de agua. Determinación de temperatura en
aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [17]
NMX-AA-008-SCFI-2000. 18/12/2000. Análisis de agua. Determinación de pH. Método de
prueba. [18]
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 27
NMX-AA-012-SCFI-2001. 17/04/2001. Análisis de agua. Determinación de oxígeno
disuelto en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [19]
NMX-AA-017-1980. 11/07/1980. Aguas. Determinación de color. [20]
NMX-AA-026-SCFI-2001. 17/04/2001. Análisis de agua. Determinación de nitrógeno total
Kjeldahl en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [21]
NMX-AA-028-SCFI-2001. 17/04/2001. Análisis de agua. Determinación de la demanda
bioquímica de oxígeno en aguas naturales, residuales (DBO5) y residuales tratadas.
Método de prueba. [22]
NMX-AA-029-SCFI-2001. 17/04/2001. Análisis de agua. Determinación de fósforo total en
aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [23]
NMX-AA-033-SCFI-2001. 17/04/2001. Análisis de agua. Determinación de la demanda de
oxígeno en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [24]
NMX-AA-034-SCFI-2001. 01/08/2001. Análisis de agua. Determinación de sólidos y sales
disueltas en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [25]
NMX-AA-036-SCFI-2001. 01/08/2001. Análisis de agua. Determinación de acidez y
alcalinidad en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [26]
NMX-AA-038-SCFI-2001. 01/08/2001. Análisis de agua. Determinación de turbiedad en
aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [27]
NMX-AA-039-SCFI-2001. 01/08/2001. Análisis de agua. Determinación de sustancias
activas al azul de metileno (SAAM) en aguas naturales, potables, residuales y residuales
tratadas. Método de prueba. [28]
NMX-AA-042-1987. 22/06/1987. Calidad de agua. Determinación del número más probable
(NMP) de coliformes totales, coliformes fecales (termotolerantes) y escherichia coli
presuntiva. [29]
NMX-AA-044-SCFI-2001. 01/08/2001. Análisis de agua. Determinación de cromo
hexavalente en aguas naturales, potables, residuales y residuales tratadas. Método de
prueba. [30]
NMX-AA-045-SCFI-2001. 01/08/2001. Análisis de agua. Determinación de color platino-
cobalto en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [31]
NMX-AA-046-1981. 21/04/1982. Análisis de agua. Determinación de arsénico (método
espectrofotométrico). [32]
NMX-AA-050-SCFI-2001. 01/08/2001. Análisis de agua. Determinación de fenoles totales
en aguas naturales, potables, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [33]
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 28
NMX-AA-058-SCFI-2001. 13/08/2001. Análisis de agua. Determinación de cianuros totales
en aguas naturales, potables, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [34]
NMX-AA-072-SCFI-2001. 13/08/2001. Análisis de agua. Determinación de dureza total en
aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [35]
NMX-AA-073-SCFI-2001. 13/08/2001. Análisis de agua. Determinación de cloruros totales
en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [36]
NMX-AA-079-SCFI-2001. 13/08/2001. Análisis de agua. Determinación de nitratos en
aguas naturales, potables, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [37]
NMX-AA-083-1982. 02/21/1982. Análisis de agua. Determinación de olor. [38]
NMX-AA-108-SCFI-2001. 13/08/2001. Calidad del agua. Determinación de cloro libre y
cloro total. Método de prueba. [39]
NMX-AA-113-SCFI-1999. 05/08/1999. Análisis de agua. Determinación de huevos de
helminto. Método de prueba. [40]
NMX-AA-115-SCFI-2001. 17/04/2001. Análisis de agua. Criterios generales para el
control de la calidad de resultados analíticos. [41]
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 29
CAPÍTULO 3
PROCESOS UTILIZADOS EN EL TRATAMIENTO DE
AGUA
Las actuales plantas de tratamiento de agua se proyectan para suministrar de manera continua
agua que satisface los estándares de agua potable y residuales. Para conseguir esto intervienen
cuatro consideraciones principales: selección de fuentes, protección de la calidad del agua, métodos
de tratamiento por aplicar y prevención de la contaminación.
Las principales operaciones unitarias que intervienen en el tratamiento de agua son las de
tamizado, coagulación/floculación, sedimentación, filtración y desinfección. Las operaciones de
tratamiento de agua llevan a cabo una o más de tres tareas fundamentales: separación de sustancias
particuladas como arena, arcilla, materia orgánica, bacterias y algas; extracción de sustancias
disueltas como las que causan color y dureza; y extracción o destrucción de bacterias y virus
patógenos. [4]
Son muchos los métodos que se usan para el tratamiento de aguas, los cuales se pueden
dividir de la siguiente manera:
3.1. Tratamiento preliminar
3.1.1. Cribado
3.1.2. Desarenadores
3.2. Tratamiento primario
3.2.1. Sedimentación
3.2.2. Coagulación/floculación
3.2.3. Flotación
3.3. Tratamiento secundario
3.3.1. Filtración
3.3.2. Lodos activados
3.3.3. Aireación prolongada (o proceso de oxidación total)
3.3.4. Contacto-estabilización
3.3.5. Lagunas aireadas
3.3.6. Balsas de estabilización
3.3.7. Filtros percoladores
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 30
3.3.8. Biodiscos (RBC)
3.3.9. Tratamiento anaerobio
3.4. Tratamiento terciario o avanzado
3.4.1. Carbón activado
3.4.2. Intercambio iónico
3.4.3. Ósmosis inversa
3.4.4. Cloración
3.4.5. Ozonización
3.4.6. Luz ultravioleta [42]
3.1. Tratamiento preliminar
El objetivo del tratamiento preliminar consiste en separar aquellos constituyentes
que pudiesen obstruir, dañar el equipo o interferir con los procesos subsecuentes del
tratamiento. Se diseñan principalmente para:
i. Separar o disminuir el tamaño de los sólidos orgánicos grandes que flotan o
están suspendidos, como trozos de madera, telas, papel, basura y material
fecal.
ii. Separar los sólidos inorgánicos pesados como la arena, la grava e incluso
objetos metálicos; a todo lo que se llama arena.
iii. Separar cantidades excesivas de aceites y grasas. [43]
3.1.1. El cribado (o desbrozo)
Se emplea para la reducción de sólidos en suspensión de tamaños
distintos. La distancia o las aberturas de las rejillas dependen del objeto de las
mismas, y su limpieza se realiza manualmente o mecánicamente (Figura 3.1).
Las materias sólidas se clasifican en finos y gruesos.
Figura 3.1. Reja rotativa para tratamiento de agua. [51]
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 31
Las rejillas de finos tiene aberturas de 5 cm o menos, se usan muchas
veces en lugar de tanques de sedimentación. Puede llegarse a eliminar entre un
5 y un 25% de sólidos en suspensión, de un 40 a un 60% se eliminan por
sedimentación. Por tal razón, el atascamiento es normalmente un problema, el
uso de tamices finos o con abertura pequeña no es muy normal. Las rejillas o
cribas de gruesos tienen aberturas que pueden oscilar entre los 4 y 8 ó 9 cm.
Se usan como elementos de protección para evitar que sólidos de grandes
dimensiones dañen las bombas y otros equipos mecánicos, como se visualiza
en la Figura 3.2. [42]
Figura 3.2. Reja fina para tratamiento de agua. [52]
3.1.2. Desarenadores
Figura 3.3. Corte de un desarenador-desengrasador. [53]
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 32
Las aguas negras, por lo general, contienen cantidades relativamente
grandes de sólidos inorgánicos como arena, cenizas y grava, a los que
generalmente se les llama grava.
Por esta razón es práctica común eliminar este material por medio de
las cámaras desarenadoras. (Figura 3.3.) Estas se localizan antes de las
bombas y su limpieza se lleva a cabo mecánicamente, deben de ser precedidas
por cribas de barras y rastrillo gruesos. Los desarenadores se diseñan
generalmente en forma de grandes canales (Figura 3.4). [43]
Figura 3.4. Desarenador-desengrasador vacío. [53]
3.2. Tratamiento primario
3.2.1. Sedimentación
Los dispositivos que se usan en el tratamiento primario, están
diseñados para retirar de las aguas negras los sólidos orgánicos e inorgánicos
sedimentables, mediante el proceso físico de sedimentación. Esto se lleva a
cabo reduciendo la velocidad del flujo (Figura 3.5 y 3.6).
Figura 3.5. Cisterna de sedimentación de corriente horizontal. [54]
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 33
La sedimentación, es la forma de tratamiento de agua más antigua y de
uso más extendido, emplea el asentamiento por gravedad para separar sólidos
en suspensión, que descienden depositándose sobre el fondo del agua.
Figura 3.6. Cisterna de sedimentación de corriente vertical. [54]
Es un método relativamente sencillo y económico que se puede aplicar
a estanques redondos, cuadrados o rectangulares, y pueden construirse de
tierra, madera, concreto o acero. En algunos casos, la sedimentación es el
único tratamiento al que se somete el agua en tratamiento. [4]
El agua que contiene materia particulada fluye con lentitud a través de
un tanque de sedimentación, de esta manera se retiene el tiempo suficiente
para que las partículas más grandes se asienten en el fondo antes de que el
agua clarificada salga del tanque por un vertedero en el extremo de salida.
Cuando el agua contiene grandes cantidades de sólidos, los depósitos cuentan
casi siempre con rastras mecánicas que mueven los lodos sedimentados hacia
un foso colector, del cual los hace salir la carga hidráulica de depósito. [44]
Pueden considerarse tres tipos de mecanismos o procesos de
sedimentación, dependiendo de la naturaleza de los sólidos presentes en
suspensión.
3.2.1.1. Sedimentación discreta
Las partículas que se depositan mantienen su
individualidad, es decir, no se somete a un proceso de
coalescencias con otras partículas. En este caso, las propiedades
físicas de las partículas (tamaño, forma, peso específico) no
cambian durante los procesos. El fundamento para la
sedimentación de partículas discretas es la Ley de Newton, que
se basa en la suposición de que las partículas sean esféricas con
diámetros homogéneos.
3.2.1.2. Sedimentación por floculación
La aglomeración de las partículas va acompañada de
cambios en la densidad y en la velocidad de sedimentación o
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 34
precipitación. Los criterios de diseño para sistemas en los que
se hace una sedimentación con floculación se establecen a
través de ensayos de laboratorio.
3.2.1.3. Sedimentación por zonas
Las partículas forman una especie de manta (o lodo) que
se sedimenta como una masa total presentando una interfase
distinta con la fase líquida. La capa de lodos presenta varias
zonas perfectamente diferenciadas. Cada zona se caracteriza
por una concentración específica en lodos y por una velocidad
de sedimentación determinada. [42]
3.2.2. Coagulación/floculación
La coagulación/floculación es un procedimiento químico y físico por
el cual las partículas que son demasiado pequeñas para separarse por
sedimentación simple se desestabilizan y se aglomeran para acelerar su
asentamiento (Figura 3.7). Un porcentaje significativo de partículas en
suspensión en el agua es tan pequeño que su sedimentación hasta el fondo del
tanque tomaría días o semanas. Estas partículas coloidales nunca se asentarían
por sedimentación simple.
Figura 3.7. Coagulación-Floculación. [55]
La coagulación es un proceso químico que se utiliza para
desestabilizar partículas coloidales. El concepto general consiste en agregar un
producto químico que aporta iones con carga positiva al agua que contiene
coloides con carga negativa. Se requiere de un mezclado rápido de alrededor
de 30 segundos para dispersar al coagulante. Enseguida, se lleva a cabo un
mezclado suave de la suspensión, llamado floculación, a fin de favorecer el
contacto entre partículas. Esto se consigue por mezclado mecánico. Por medio
del proceso químico y físico combinado de coagulación/floculación, las
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 35
partículas coloidales que no se asienten por sedimentación simple se
aglomeran para formar sólidos más grandes llamados flóculos. [4]
3.2.3. Flotación
La flotación es un proceso para separar sólidos de baja densidad o
partículas líquidas de una fase líquida. La separación se lleva a cabo
introduciendo un gas (normalmente aire) en una fase líquida, en forma de
burbujas, como se ve en la Figura 3.8.
Figura 3.8. Técnica de flotación. [56]
Figura 3.9. Equipo de flotación. [57]
La fase líquida se somete a un proceso de presurización para alcanzar
una presión de funcionamiento, en presencia del suficiente aire para
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 36
conseguirla saturación en aire del agua, luego, este líquido saturado de aire se
somete a un proceso de despresurización llevándolo hasta la presión
atmosférica por paso a través de una válvula reductora de presión. En esta
situación, y debido a la despresurización se forman pequeñas burbujas de aire
que se desprenden de solución (Figura 3.9). Los sólidos en suspensión o las
partículas líquidas flotan, debido que estas pequeñas burbujas, asociándose a
los mismos, les obligan a elevarse hacia la superficie en forma de espuma. Los
sólidos en suspensión concentrados pueden separarse de la superficie por
sistemas mecánicos. [42]
3.3. Tratamiento secundario
En muchos casos resulta adecuado, para satisfacer los requerimientos de las
aguas receptoras, el tratamiento primario con su eliminación de 40 a 60% de sólidos
suspendidos, así como la eliminación del material que flota en las aguas negras. Sin
embargo, si un tratamiento primario completo no es suficiente, existen métodos
básicos de tratamiento que pueden aplicarse, los cuales se describirán a continuación.
[43]
3.3.1. Filtración
La filtración es un proceso en donde el agua pasa a través de un lecho
filtrante compuesto de arena fina dispuesta sobre una capa de grava de
soporte. En la actualidad son comunes otro tipo de medios filtrantes y
soportes. [4]
Figura 3.10 Técnica de filtración. [58]
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 37
Para filtrar el agua, ya sea a presión o por gravedad, se utilizan
unidades que contienen arena graduada, calcita, magnitita, entracita, carbón o
materiales insolubles, finamente dividido, tales como tierra diatomácea
(Figura 3.10).
Los filtros a presión se diseñan casi siempre para velocidades de
efluente de 2 a 3 Gal/min/pie2 de área filtrante y para un flujo de retrolavado
de 18 Gal/min. El medio filtrante se especifica en básela tamaño efectivo de
sus partículas y a su coeficiente de uniformidad El tamaño efectivo se
encuentra entre 1.0 y 1.65 . [44]
Los mecanismos que intervienen en la filtración incluyen el colado de
las partículas de mayor tamaño que los poros, la floculación, que se produce
cuando las partículas entran en contacto más estrecho dentro el filtro y la
sedimentación de las partículas en los poros del filtro. Con el tiempo, los
poros del filtro, en particular los de la superficie, se obstruyen y se hace
necesario limpiar el filtro mediante un lavado a contracorriente (Figura 3.11).
[4]
Figura 3.11. Filtro anaeróbico. [59]
3.3.2. Lodos activados
Es un proceso biológico de contacto, en el que los organismos vivos
aerobios y los sólidos orgánicos de las aguas negras, se mezclan íntimamente
en un medio ambiente favorable para la descomposición aeróbica de los
sólidos. La eficacia del proceso depende de que se mantenga continuamente
oxígeno disuelto en las aguas durante el tratamiento. El medio ambiente, por
sí mismo, no logra mucho, a no ser que esté poblado por suficientes operarios
vivos.
Las aguas comunes contienen algunos de estos operarios biológicos,
pero su número es demasiado chico para que puedan llevar a cabo el trabajo
requerido. Es necesario, agregar mucho más organismos y distribuirlos bien
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 38
por todas las aguas negras, antes de que el proceso de lodos activados pueda
empezar a funcionar con eficacia.
El proceso de lodos activados se emplea generalmente después de la
sedimentación simple. Las aguas negras contienen algo de sólidos
suspendidos y coloidales, de manera que cuando se agitan en presencia de
aire, los sólidos suspendidos forman núcleos sobre los cuales se desarrolla la
vida biológica pasando gradualmente a formar partículas más grandes de
sólidos que se conocen como lodos activados (Figura 3.12).
Figura 3.12. Diagrama convencional de lodos activados. [60]
Los lodos activados están formados por flóculos parduscos que
consisten, principalmente, en materia orgánica procedente de las aguas,
poblados por bacterias y otras formas de vida biológica. Estos lodos activados,
con sus organismos vivos, tienen la propiedad de absorber o de adsorber la
materia orgánica coloidal y disuelta, incluyendo el amoniaco con lo que
disminuye la cantidad de sólidos suspendidos. Los organismos biológicos
utilizan como alimento al material absorbido convirtiéndolo en sólidos
insolubles no putrescibles. Algunas bacterias atacan las sustancias complejas
originales, produciendo como desecho compuestos más simples. Otras
bacterias usan estos desechos, produciendo compuestos aún más simples,
continuando así el proceso hasta que los productos finales de desecho no
pueden ya ser usados como alimento por las bacterias.
La generación de lodos activados o flóculos es un proceso lento, de
manera que la cantidad así formada en cualquier volumen de aguas negras,
durante su período de tratamiento es muy corta e inadecuada para tratar rápida
y eficazmente las aguas, pues se requiere de una gran concentración de lodos
activados.
Esta gran concentración se logra recolectando los lodos producidos por
cada volumen de aguas tratadas y usándolos nuevamente para el tratamiento
de volúmenes subsecuentes de aguas. Los lodos que se vuelven a emplear es
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 39
esta forma se conocen como lodos recirculados. Este es un proceso
acumulativo por el que, eventualmente se producirá mayor cantidad de lodos
activados de los que se requieren.
Los lodos activados deben mantenerse en suspensión durante su
período de contacto con las aguas a tratar, mediante algún método de
agitación. Por tanto, el proceso de los lodos activados consta de las siguientes
etapas:
Mezclado de lodos activados con las aguas a tratar.
Aeración y agitación de este licor mezclado durante el tiempo que
sea necesario.
Separación de los lodos activados, del licor mezclado.
Recirculación de la cantidad adecuada de lodos activados, para
mezclarlos con las aguas.
Disposición del exceso de lodos activados. [43]
3.3.3. Aireación prolongada (o proceso de oxidación total)
Este proceso es una modificación del proceso de lodos activados. La
idea fundamental de la aireación prolongada al compararla con el proceso
convencional de lodos activados, es disminuir la cantidad de lodo residual.
Esto se consigue aumentando el tiempo de residencia; de esta forma el
volumen de reactor es comparativamente mayor que el requerido en el proceso
convencional de lodos activados, como se ve en la Figura 3.13 y Figura 3.14.
Figura 3.13. Diagrama de aireación prolongada. [61]
Existen cuatro características básicas que distinguen la aireación
prolongada del proceso convencional de lodos activados:
Mayor tiempo de retención en el reactor.
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 40
Cargas orgánicas menores.
En el proceso de aireación prolongada, la carga orgánica
(expresada como relación de sustrato a microorganismos, A/M)
se encuentra normalmente comprendida entre 0.10 y 0.25 d-1
,
frente a los valores de 0.3 a 0.7 d-1
del proceso convencional de
lodos activados.
Mayores concentraciones de sólidos biológicos en el reactor.
Estos valores varían entre 3.500 y 5.000 mg/L en la
aireación prolongada contra 2.000-3.000 mg/L de lodos
activados.
Mayor consumo de oxígeno en el proceso de aireación
prolongada.
Para el tratamiento de aguas residuales urbanas, se
indica que para el proceso de aireación prolongada un consumo
de oxígeno es aproximadamente el doble del requerido para el
proceso de lodos activados.
Figura 3.14. Equipo de aireación prolongada. [62]
3.3.4. Contacto-estabilización
El sistema de contacto-estabilización es otra modificación de los lodos
activados. El afluente se mezcla con el lodo estabilizado y esta mezcla se
somete a aireación en el tanque de contacto inicial. Durante el contacto inicial
se separa una fracción apreciable de demanda biológica de oxígeno, en
suspensión y disuelta, mediante bio-absorción después de estar en contacto
con el lodo activado suficientemente aireado.
El efluente mezcla procedente del tanque de contacto inicial fluye al
clarificador. Se separa el efluente al clarificador. Se separa el efluente
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 41
clarificado y la descarga del clarificador se lleva a un tanque de estabilización
en donde es aireada.
Durante este período de estabilización los productos orgánicos
absorbidos se rompen mediante degradación aerobia. El lodo estabilizado que
abandona el tanque de estabilización lo hacen en condiciones de ―inanición‖ y
dispuesto por lo tanto a adsorber residuos orgánicos.
3.3.5. Lagunas aireadas
Figura 3.15. Laguna aireada. [63]
Son balsas con profundidades de 1 a 4 m en las que la oxigenación de
las aguas en tratamiento se realiza mediante unidades de aireación, ya sean
superficiales, turbinas o difusores. La diferencia fundamental entre las lagunas
aireadas y el sistema de lodos activados es que en éste se lleva a cabo la
recirculación del lodo como forma de controlar la cantidad de lodo biológico
en el reactor de aireación.
Figura 3.16. Esquema del ciclo natural en una laguna facultativa. [64]
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 42
Las lagunas aireadas son sistemas sin reciclado de lodos (Figura 3.15).
La concentración de sólidos en las lagunas es función de las características del
agua residual y del tiempo de residencia.
El nivel de turbulencia en las lagunas es la base para su clasificación
en dos categorías. La primera son las lagunas de mezcla completa, en donde el
nivel de turbulencia es suficiente para mantener los sólidos en suspensión y
para proporcionar oxígeno disuelto en todo el volumen de líquido. La segunda
son las lagunas facultativas, el nivel de turbulencia es insuficiente para
mantener todos los sólidos en suspensión, contándose exclusivamente con el
necesario para suministrar oxígeno disuelto en todo el volumen de líquido.
Parte de los sólidos decanta en el fondo de la laguna donde sufren
descomposición anaerobia (Figura 3.16 y Figura 3.17). [42]
Figura 3.17. Proceso general de lagunaje. [64]
3.3.6. Balsas de estabilización
Figura 3.18. Balsas de estabilización. [63]
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 43
En las balsas de estabilización no se utiliza equipo de aireación. El
oxígeno necesario, se obtiene de la superficie natural de aireación y de las
algas que producen oxígeno por fotosíntesis. El oxígeno liberado por las algas
por la fotosíntesis se utiliza por las bacterias para la degradación aerobia de la
materia orgánica (Figura 3.18). Los productos de esta degradación (dióxido
de carbono (CO2), amoniaco, fosfatos) son utilizados de nuevo por las algas.
Lo anterior es una relación simbiótica entre algas y bacterias.
Durante el día, en presencia de la luz solar, se produce la fotosíntesis y
la obtención de oxígeno como consecuencia de ello. Aunque parte del oxígeno
producido en la fotosíntesis se utiliza en la respiración, durante el día se puede
estar en situación de obtener una cantidad adicional importante de oxígeno
que haga que los valores de oxígeno disuelto excedan a los de saturación.
Durante la noche no hay producción de oxígeno aunque las algas y
bacterias lo utilizan, lo que da lugar a una disminución de oxígeno disuelto.
Asimismo durante la noche la liberación de CO2 hace disminuir el pH.
Durante el día el amoniaco resultante de la degradación de los
compuestos orgánicos nitrogenados contribuye al aumento del pH. En
consecuencia, las balsas de estabilización de aguas pueden ser ácidas durante
la noche y básicas en el día.
Las balsas de estabilización de aguas residuales son factibles cuando se
dispone de grandes superficies de terreno a bajo coste y cuando la calidad
exigida al efluente no es muy estricta. Las balsas en las que las capas
superiores son aerobias y las inferiores son anaerobias se denominan
facultativas.
Todos los reactores biológicos aerobios descritos anteriormente
suponen la presencia de un crecimiento biológico que se mantiene en
suspensión dentro del reactor. Por esta razón se denominan reactores de
crecimiento biológico en suspensión.
Se ha desarrollado un tipo de reactor en el que se utiliza algún tipo de
soporte del crecimiento biológico, que se mantiene fijo en él, a los cuales se
les denomina reactores de crecimiento biológico asistido.
3.3.7. Filtros percoladores
Es un relleno cubierto de limo biológico a través del cual sé percola el
agua residual. Normalmente el agua se distribuye en forma de pulverización
uniforme sobre el lecho de relleno mediante un distribuidor rotativo de flujo.
El agua residual percola en forma descendente a través del relleno y el
efluente se recoge en el fondo, tal como se observa en la Figura 3.19.
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 44
Figura 3.19. Esquema de filtro percolador. [65]
En los filtros percoladores la materia orgánica y coloidal se separa
mediante oxidación aerobia, biosorción, coagulación y descomposición
anaerobia. En esencia, no existe disminución de las cargas orgánica por
filtración mecánica (Figura 3.20).
Figura 3.20. Filtro percolador. [66]
3.3.8. Biodiscos (RBC)
Los biodiscos (Rotating Biological Contactors Contactores
biológicos rotativos , RBC) son sistemas que fueron desarrollados para
obtener el tratamiento biológico aerobio de las aguas residuales (Figura 3.21).
En los RBC, la biomasa se presenta simultáneamente en la forma de
crecimiento asistido (como en el caso de los filtros percoladores) y de
crecimiento en suspensión (como en el caso de las unidades de lodos
activados).
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 45
Normalmente están fabricados de poliestireno o polietileno con
diámetros comprendidos entre 3-4 metros. Estos discos se mantienen paralelos
entre sí y unidos con diámetros a un eje horizontal que pasa a través de sus
centros.
Figura 3.21. Biodiscos. [67]
Los ejes tienen longitudes de 7.5 metros aproximadamente, pudiendo
alojar de esta forma un gran número de discos.
Estas unidades se disponen en tanques divididos por paredes. La
alimentación de agua residual pasa a través de estos tanques en serie de forma
tal que los ejes se mantienen ligeramente por encima de la superficie del
líquido. Esto significa que la superficie de los discos está aproximadamente el
40% sumergida en todo momento.
Los ejes giran continuamente a una velocidad comprendida entre 1 y 2
revoluciones por minuto. Se forma gradualmente un limo biológico de 1 mm a
3 mm de espesor que comienza a depositarse en las superficies de los discos.
Algunas de las ventajas de los sistemas RBC sobre el proceso de los
lodos activados son:
Bajo consumo de energía y mantenimiento más sencillo.
Ya que es posible tener en cada etapa un cultivo biológico
diferente se cuenta con un grado adicional de flexibilidad en el
proceso. Puede conseguirse bastante nitrificación desarrollando
cultivos de bacterias nitrificantes selectivas en las últimas etapas.
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 46
3.3.9. Tratamiento anaerobio
Se utiliza tanto para las aguas residuales como para la digestión de los
lodos. Los productos finales de la degradación anaerobia son gases,
principalmente metano, CH4; dióxido de carbono, CO2 y pequeñas cantidades
de sulfuro de hidrógeno, H2S; mercaptano, RSH e hidrógeno, H2, (Figura
3.22).
El proceso comprende dos etapas:
Etapa de fermentación ácida
Los compuestos orgánicos complejos del agua residual
(proteínas, grasas e hidratos de carbono) se hidrolizan en primer
lugar para producir unidades de moleculares menores, las cuales
a su vez son sometidas a bio-oxidación, convirtiéndose
principalmente en ácidos orgánicos de cadena corta, tales como
ácido acético (CH3-COOH), ácido propiónico (CH3-CH2-COOH)
y ácido butírico (CH3-CH2-CH2-COOH).
Figura 3.22. Tratamiento anaerobio. [68]
Etapa de fermentación metánica (microorganismos
metanogénicos)
Son estrictamente anaerobios, convierten los ácidos de
cadenas más largas a metano, dióxido de carbono y ácidos
orgánicos de cadenas más cortas. Las moléculas ácidas se
rompen rápidamente dando lugar finalmente a ácido acético que
se convierte en dióxido de carbono y metano. [42]
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 47
3.4. Tratamiento terciario o avanzado
3.4.1. Carbón activado
Es un material muy adsorbente que se utiliza en el tratamiento de agua
para extraer contaminantes orgánicos (Figura 3.23). El carbón activado se
produce en un proceso de dos etapas. Primero, un material idóneo, como
madera, turba, material vegetal o hueso, se carboniza calentándolo en ausencia
de aire. Después, el material carbonizado se activa calentándolo en presencia
de aire, dióxido de carbono o vapor de agua para quemar los alquitranes que
contiene y aumentar el tamaño de los poros.
La adsorción concentración de un soluto en la superficie de un
sólido de gases, líquidos y sólidos por el carbón activado está influida por la
temperatura y el pH del agua, así como la complejidad de las sustancias
orgánicas que se extraen.
El carbón activado en polvo se puede agregar al agua inmediatamente
después de las bombas de carga baja o en cualquier punto delante de los
filtros. Este material generalmente se ha utilizado para extraer sustancias
orgánicas que causan sabores y olores. [4]
La gran ventaja del carbón activado como adsorbente descansa en la
posibilidad de reactivación (hasta 30 veces o más) sin pérdida apreciable de
poder de adsorción. Usualmente la reactivación se lleva calentando el carbón
agotado hasta 930 ºC aproximadamente en una atmósfera aire-vapor
(reactivación térmica).
Los productos orgánicos se queman y el carbón activado se restaura
básicamente hasta su capacidad inicial de adsorción.
Figura 3.23. Filtros de carbón activado. [69]
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 48
3.4.2. Intercambio iónico
Es un proceso en que los iones que se mantienen unidos a grupos
funcionales sobre la superficie de un sólido por fuerzas electrostáticas se
intercambian por iones de una especie diferente en disolución (Figura 3.24 y
Figura 3.25).
Ya que la desmineralización completa puede alcanzarse mediante
intercambio iónico, es posible utilizar procesos de tratamiento de corriente
partida, en los que la parte del agua residual efluente se desmineraliza y se
combina después con parte del afluente que ha sido desviado del tratamiento
para producir un efluente de calidad específica. [42]
Figura 3.24. Intercambio iónico. [70]
Figura 3.25. Lecho mixto. [71]
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 49
3.4.3. Ósmosis inversa
En la ósmosis inversa el agua se fuerza a pasar a través de una
membrana semipermeable en sentido opuesto al que se presenta en la ósmosis
natural. Puesto que la membrana quita las sales disueltas, la aplicación de la
ósmosis inversa se ha dado en la desalinización. Sin embargo, el proceso
también elimina materiales orgánicos, bacterias y virus, tal como se
ejemplifica en la Figura 3.26.
Figura 3.26. Ósmosis inversa. [72]
3.4.4. Cloración
Para asegurar que el agua está libre de bacterias perjudiciales es
necesario desinfectarla, la cloración es el método más común para desinfectar
el agua, donde se agregan cantidades considerables de cloro gaseoso o
hipocloritos al agua tratada para matar las bacterias patógenas (Figura 3.27).
La cloración es un método de desinfección confiable, relativamente
económica y fácil de aplicar. Otros desinfectantes incluyen cloraminas,
dióxido de cloro, otros halógenos, ozono, luz ultravioleta y alta temperatura.
[4]
El cloro es una sustancia sumamente activa que reacciona con muchos
compuesto, dando productos muy diversos. Si se agrega una pequeña cantidad
de cloro, se consumirá al reaccionar rápidamente con sustancias como el ácido
sulfhídrico y el hierro ferroso. En estas condiciones no se logra ninguna
desinfección. Si se agrega suficiente cloro para reaccionar con todas estas
sustancias, que se conocen como compuestos reductores, entonces otro poco
más de cloro que se agregue reaccionará con la materia orgánica presente y
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 50
formará compuestos orgánicos clorados, los cuales tienen una ligera acción
desinfectante.
Figura 3.27. Cloración-Desinfección. [73]
Añadiendo el cloro suficiente para reaccionar con todos los
compuestos reductores y la materia orgánica, entonces la adición de algo más
de cloro actuará sobre el amoniaco, u otros compuesto nitrogenados,
produciendo cloraminas u otras combinaciones del cloro que tienen acción
desinfectante. La cantidad de las sustancias reductoras, tanto orgánicas como
inorgánicas, varía tanto, que la cantidad de cloro que tiene que agregarse a las
aguas para diversos propósitos, resulta también muy variable.
El cloro que consumen esas sustancias reductoras orgánicas e
inorgánicas, se define como demanda de cloro. Es igual a la cantidad que se
agrega, menos la que permanece como cloro combinado después de un cierto
tiempo (generalmente es de 15 minutos). La cantidad que queda después de
satisfacer la demanda de cloro es la que se lleva a cabo la desinfección. Esta
cantidad de cloro en exceso sobre la demanda de cloro, se define como cloro
residual y se expresa en partes por millón (ppm). [43]
3.4.5. Ozonización
Es la desinfección de agua por adición de ozono (O3), el cual es un
poderoso oxidante de impurezas inorgánicas e orgánicas.
Sus ventajas respecto al cloro son: no deja sabores ni olores y a
diferencia del cloro, parece ser que no reacciona con las sustancias orgánicas
naturales para formar compuestos peligrosos para los seres humanos (Figura
3.28 y Figura 3.29).
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 51
Figura 3.28. Cámara de contacto con deflectores. [74]
Figura 3.29. Difusor de turbina. [74]
Las desventajas del ozono son que no se puede transportar con
facilidad y por tal motivo se debe generar localmente, no proporciona un
residuo combinado como las cloraminas como protección contra la infección
en los sistemas de distribución y todavía es muy costoso. [4]
Otros motivos por el cual es muy efectivo este método, es por los
siguientes factores:
El ozono reacciona fácilmente con los productos orgánicos no
saturados presentes en las aguas residuales.
La tendencia a la formación de espuma de las aguas residuales se
reduce después del tratamiento con ozono.
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 52
La ruptura de los anillos y la oxidación parcial de los productos
aromáticos deja a las aguas residuales más susceptibles de
tratamiento convencional biológico.
El ozono presente en el efluente se convierte rápidamente a
oxígeno una vez que ha servido a sus fines. Este oxígeno es
beneficioso para las corrientes receptoras y ayuda a mantener la
vida acuática. [42]
3.4.6. Luz ultravioleta
La luz ultravioleta (UV) es un proceso germicida que logra erradicar la
contaminación microbiológica. Con una tecnología simple (sin adición de
químicos ni cambios en la química general del agua), se hace pasar el
influente por un cámara donde se encuentran las lámparas que emiten rayos de
luz ultravioleta (Figura 3.30).
Cuando los microorganismos tienen contacto con la radiación UV son
automáticamente destruidos, logrando una exterminación del 99.99%. No
daña al medio ambiente y resulta un tanto más efectiva que el cloro.
Figura 3.30. Radiación ultravioleta. [75]
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 53
CAPÍTULO 4
SELECCIÓN TÉCNICO-ECONÓMICO DEL PROCESO DE
TRATAMIENTO
En la planificación efectiva de la recuperación y reutilización de aguas, los objetivos y los
principios básicos de desarrollo del plan deben de estar claramente definidos. El proyecto de
recuperación y reutilización óptimo se consigue integrando en un solo plan las necesidades de
tratamiento del agua y las necesidades de agua de abastecimiento. Lo anterior, debe incluir los
siguientes análisis:
1) Determinación de las necesidades de tratamiento y evacuación de las aguas.
2) Determinación de la demanda y recursos de agua de abastecimiento.
3) Determinación de los beneficios en el abastecimiento de agua en función del
potencial de reutilización.
4) Análisis del mercado para el agua recuperada.
5) Análisis económico e ingenieril de las posibles alternativas y
6) Desarrollo del plan y análisis financiero. [76]
Parámetros importantes para evaluar el funcionamiento y el control de una planta:
1) Tiempo de retención hidráulica.
2) Carga orgánica volumétrica.
3) Sólidos suspendidos en el licor mezclado.
4) Relación alimento a microorganismos o factor de carga.
5) El tiempo medio de retención celular.
6) Tasa de recirculación de lodos.
7) Gasto de entrada.
8) Caudal de recirculación de lodos.
9) Canal de purga.
Como puede comprenderse, una planta de tratamiento de agua no se compone solamente de
tanques donde se lleva el proceso sino que también influyen las instalaciones del edificio central,
laboratorio de control, talleres, almacén, subestación, etc., además de los equipos, dispositivos y/o
aditamentos necesarios para el suministro de energía, medición y control, bombeo, etc. [45]
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 54
El objetivo básico del diseño de una planta de tratamiento de agua, es el de integrar de la
manera más económica los procesos y operaciones de tratamiento para que, cuando sea operada
adecuadamente, pueda proveer sin interrupción el caudal de diseño y satisfacer los requerimientos
del agua tratada. Por lo tanto, la planta debe tener máxima confiabilidad y flexibilidad, mínima
operación y mantenimiento, y solamente los controles e instrumentos indispensables.
Para efectos de diseño se deben de considerar los siguientes conceptos:
1) No existe un problema típico de diseño. En la práctica, los proyectos pueden variar
desde una pequeña variación hasta el diseño nuevo de las instalaciones.
2) Se deben de considerar las condiciones sociales y económicas del personal que va a
operar dichas instalaciones.
3) Situación económica de la localidad encargada de la operación (organismo operador).
4) Aunque la planta de tratamiento juega el papel primordial dentro del proyecto para
mejorar la calidad del agua, se debe tener en cuenta la ―fuente de suministro‖ y ―el
sistema de distribución‖, si se requiere lograr la ―producción económica‖ de una agua
de buena calidad.
5) El diseñador debe conocer las leyes, reglamentos y normas, etc., aplicables al
proyecto (constructivas, diseño, operación y mantenimiento, calidad).
6) El tipo de tratamiento depende de la calidad de fuentes de suministro y de la calidad
deseada del agua producida. Por lo que se requiere de un análisis completo de agua
cruda (historial).
7) La selección del tipo y lugar para la obra de toma, deben garantizar el suministro en
calidad y cantidad suficiente para la planta, evitando posibles contaminantes del agua
cruda.
8) La capacidad nominal de la planta (de diseño) debe de ser mayor a la demanda
máxima diaria. Además debe de ser proyectada para satisfacer la demanda mínima
durante 10 años.
9) Se debe tomar en cuenta la vida útil de equipos y de la infraestructura.
10) El diseñador debe de tener en cuenta el posible crecimiento de nuevas etapas.
11) Es necesario que se garantice la operación continúa de la planta con uno o más
equipos fuera de servicio por mantenimiento, por lo que en equipos críticos, vale la
pena incluir equipos doplex.
12) La instrumentación debe de usarse solo la esencial, la utilización de equipos
automáticos o sofisticados debe restringirse sobre todo si no se cuenta con la
infraestructura de apoyo en mantenimiento.
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 55
13) Para la localización de la planta se deben de tener en cuenta los siguientes aspectos:
Área futura de servicio
Ampliaciones
Costo del terreno
Ubicación con respecto a caminos y accesos
Topografía
Energía eléctrica
Actitud de la comunidad y
Entorno natural
14) Las compañías extranjeras y su personal deben de conocer las tecnologías apropiadas
para la localidad.
15) Los clientes deben ser asesorados correctamente en la selección de tecnologías, la
más compleja no es siempre la mejor.
16) Las tecnologías convencionales no deben de ignorarse por el solo propósito de tener
una tecnología de punta.
17) Disponibilidad de mano de obra calificada y no calificada.
18) Disponibilidad de partes de equipo mayor, materiales de construcción y productos
químicos para tratamiento de agua.
La selección de la fuente determina la suficiencia, confiabilidad y calidad del suministro de
agua. Asimismo, la calidad del agua cruda determina los requerimientos del tratamiento.
Por ejemplo, la mayoría de las aguas subterráneas no contienen minerales inconvenientes,
son a la vez seguras y potables, y se pueden utilizar ―sin tratamiento‖, siempre que los pozos o
manantiales estén adecuadamente ubicadas y protegidas. Posibles desventajas serán los sistemas de
bombeo y perforaciones que cada vez tienen que ser mayores y más profundos debido al
agotamiento de las fuentes en forma natural o por exceso de extracción. Así también, en algunos
lugares como la Ciudad de México, cada día se encuentran las aguas más contaminadas y se tiene la
problemática del hundimiento del terreno.
Las aguas superficiales se encuentran expuestas a la contaminación directa, y su tratamiento
usualmente es un requisito previo para su aprovechamiento como suministro de agua potable.
La localización de la fuente define también los requerimientos de energía para el bombeo del
agua cruda, los cuales afectan a los costos de operación incluidos los de conducción.
Siempre que sea posible, se deberá seleccionar la fuente de agua cruda de las más alta
calidad económicamente disponible, con la condición que su capacidad sea suficiente para satisfacer
la necesidades de suministro de agua para la comunidad.
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 56
La ―American Society of Civil Engineers, ASCE‖ (1969) clasifica las fuentes de agua para
suministros potables de acuerdo a la calidad del agua, utilizando los parámetros: DBO5, coliformes,
pH, cloruros y fluoruros, de acuerdo a la siguiente tabla:
Tabla 4.1. Calidad de la fuentes de agua cruda (ASCE, 1969). [77]
PARÁMETRO EXCELENTE BUENA MALA REGULAR
DBO5 (mg/L) 0.75 – 1.5 1.5 – 2.5 2.5 - 4 >4
Coliformes (NMP/100 mL) 50 – 100 100 - 5000 5000 – 20,000 >20,000
pH 6 – 8.5 5 – 6
8.5 - 9 3.8 – 5 9 – 10.5
<3.8 >10.3
Cloruros (mg/L) <50 50 - 250 250 - 600 >600
Fluoruros (mg/L) <1.5 1.5 - 3 >3 ----
Para la toma de decisiones en la selección de fuentes de suministro se debe de considerar un
análisis físico-químico y bacteriológico, incluyendo aquéllos contaminantes de los cuales se
sospeche su presencia, por ejemplo: metales pesados, plaguicidas, radioactivos, etc.
Las fuentes posibles de contaminación son la guía de investigación de posibles
contaminantes. Aparentemente el agua subterránea sería la elección de preferencia ya no que no
requiere tratamiento excesivo y la operación se limitaría al bombeo o posible cloración. En caso de
que se disponga de acuíferos adecuados, se prefieren las aguas relativamente claras de lagos o ríos,
ya que estos se pueden tratar mediante filtración lenta de arena y desinfección.
Si las aguas fluviales contienen mucho cieno (sólidos suspendidos coloides, turbidez), se
pueden tratar previamente mediante sedimentación simple o filtración preliminar antes de la
filtración lenta de arena. Solo como último recurso, se deben de desarrollar fuentes que requierán
coagulación química, filtración rápida y desinfección.
En lo que respecta al costo de instalación de una planta de tratamiento de agua, es muy difícil
encontrar cotizaciones exactas de cada uno de los equipos, así como de sus costos de
mantenimiento, operación, entre otros, por lo que se puede tener una idea, basándose en
bibliografías o concursos de convocatorias de diseños y/o mejoramientos de plantas de tratamiento,
tal es el caso de la Biblioteca del ―Sistema de Aguas de la Ciudad de México‖, ubicada en
Nezahualcóyotl No. 109, Col. Centro C.P. 06080, Delegación Cuauhtémoc, Distrito Federal, que
cuenta con un archivo bastante amplio para lo anterior.
Los diversos trenes de tratamiento que existen, dependen en gran manera al tipo de agua a
tratar, así como el destino que esta tendrá y los recursos con los que se cuenta.
Para una planta de purificación, se pueden implementar los siguientes trenes de tratamiento:
A = Afluente E = Efluente
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 57
1) Planta para suministro pequeño con agua cruda de buena calidad
A Sedimentación Filtración Cloración Tanque de E
lenta almacenamiento
2) Planta de ablandamiento
A Cal Mezcla Floculación Sedimentación Soda Mezcla (i)
rápida ASH rápida
(i) Floculación Sedimentación CO2 Filtración E
3) Planta de ablandamiento
A Cal y Soda Mezcla Floculación Sedimentación CO2 (ii)
ASH rápida
(ii) Filtración Cloración Tanque de contacto E
4) Planta de ablandamiento
A Coagulantes Mezcla Floculación y Filtración Intercambio (iii)
rápida sedimentación iónico
(iii) Cloro Tanque de contacto E
5) Planta de filtración directa
A Coagulante Mezcla Floculación Filtración Cloración (iv)
rápida dual
(iv) Tanque de contacto E
6) Planta de filtración directa
A Alumbre Mezcla Polímero Cloración Tanque de contacto E
rápida no iónico
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 58
Para una planta de tratamientos avanzados de agua residual, pueden ser los siguientes trenes
de tratamiento:
1) Lodos activados + filtración
A Sedimentador Lodos activados Sedimentador Alúmina (v)
primario secundario
(v) Polímero Filtro Cloración Tanque de contacto E
2) Lodos activados + filtración + carbón activado
A Sedimentador Lodos activados Sedimentador Alúmina (vi)
primario secundario
(vi) Polímero Filtro Carbón activado Cloración Tanque de E
contacto
3) Adición de sal metálica a los lodos activados para la eliminación de fósforo
A Sedimentador Lodos activados y Sedimentador Cloración (vii)
Primario sal metálica secundario
(vii) Tanque de contacto E
4) Eliminación biológica de fósforo en la línea principal
A Sedimentador Reactor Lodos activados Sedimentador (viii)
Primario anaerobio secundario
(viii) Cloración Tanque de contacto E [3]
En el sistema de navegación internet, al teclear en un buscador: ―empresas de tratamiento de
agua‖, se puede encontrar una gran variedad de firmas dedicadas a la construcción de equipos,
soluciones, diseño, construcción, asesoría, etc., de plantas de tratamiento de agua.
Por último, cabe mencionar que el Gobierno Federal de los Estados Unidos Mexicanos, a
través de la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT), cuenta con el
Instituto Mexicano de la Tecnología del Agua (IMTA), el cual es un organismo público
descentralizado que se aboca a enfrentar los retos nacionales y regionales asociados con el manejo
del agua, y a perfilar nuevos enfoques en materia de investigación y desarrollo tecnológicos para
proteger el recurso y asignarlo de manera eficiente y equitativa entre los distintos usuarios.
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 59
Para tal fin, el IMTA dispone de capacidades y competencias específicas que le dan una
ventaja competitiva y le permiten agregar valor a los productos y servicios que aporta a sus clientes
y usuarios.
Entre estas competencias destacan las siguientes:
Más de 300 especialistas altamente capacitados en la atención de la problemática
prioritaria del sector, muchos de ellos con más de 20 años de experiencia.
Enfoque integral y por lo tanto multidisciplinario de los problemas del agua, pues sus
recursos humanos e infraestructura cubren un amplio espectro de especialidades.
Importante caudal de conocimiento implícito, que no se encuentra en ninguna otra
organización de México, y cuya adecuada canalización para un aprovechamiento
eficiente lo hacen un pilar del desarrollo sustentable del sector agua en el propio país.
Infraestructura de laboratorios, software y documental única en México.
Ventaja competitiva a partir de las atribuciones que le otorgan el Decreto de Creación y
la Ley de Aguas Nacionales.
Posibilidades de participar en el establecimiento de las prioridades y metas nacionales
del sector, y de constituirse en el principal asesor tecnológico de la Comisión Nacional
del Agua. [78]
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 60
CONCLUSIONES
El agua es un bien y recurso natural escaso, que es indispensable tanto para la vida interna
como externa, así como para el desarrollo de los seres vivos, es un medio irremplazable, el cual es
fácilmente vulnerable y constituye un recurso unitario que se renueva a través del ciclo hidrológico.
Es el único compuesto inorgánico que es esencial para el mantenimiento de la vida orgánica; debido
a su naturaleza físico-química, a su abundancia y a su distribución, es la especie química más
conocida de todas.
Las ventajas y desventajas de un sistema de tratamiento son los costos de inversión inicial en
su mayoría, representan inversiones considerables, para los constructores, sociedad, autoridades,
pero lo más preocupante no es la inversión inicial, sino que en ocasiones la tecnología requiere de
bastante equipo electromecánico y lo más preocupante en los sistemas de tratamiento son: los costos
de operación y mantenimiento. Este factor puede generar que el sistema propuesto sea
financieramente inoperante y representa básicamente: altos consumos de energía, los equipos
electromecánicos son muy costos, aunado a que requieren en su mayoría personal calificado para su
operación. Estos son elementos que se deberán analizar antes de construir un sistema de tratamiento.
De esta manera y por lo común, en la parte técnica casi no se tienen problemas debido a los
procesos seleccionados, en lo que respecta a la parte económica, en ocasiones se sale del margen que
se tenga. Por lo que siempre debemos tomar en cuenta la opinión de gente conocedora del tema, es
decir, contratar empresas o firmas de ingeniería que apoyen ya sea de forma de asesoría o realizando
todos los estudios pertinentes y el desarrollo del proyecto, construcción, operación y mantenimiento,
incluyendo la administración de los sistemas.
Hay que tener en cuenta, que el presente trabajo, es solo una idea general de lo que se debe
de cumplir para el diseño de una planta de tratamiento de agua, que las tecnologías y la información
día a día se van perfeccionando, debido a que van surgiendo nueva tecnologías y se van adecuando a
nuestros tiempos, de tal manera que hay estar actualizados con respecto a las tecnologías, referencias
bibliográficas y muy importante la legislación vigente para cada uso en específico y para cada país.
JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 61
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en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. Norma Mexicana.
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