1. Introducción

El agua es un recurso fundamental para la sociedad moderna. No sólo es la causa de la existencia de la biodiversidad, sino que es materia prima de numerosos procesos industriales. Siendo un recurso finito, su consumo desmedido ha provocado que las fuentes que lo proporcionan comiencen a escasear con los respectivos problemas que esto ocasiona.

A pesar de ello, es la mala administración de este elemento por parte de diferentes sectores económicos el principal causante de este problema. Del total del consumo mundial, sólo un 11% es destinado para uso doméstico, un 19% se ocupa en la industria y en la generación de energía, y alrededor del 70% es usado
por la agricultura.

Además, la contaminación de aguas subterráneas en los países desarrollados producto de la agricultura y la ganadería supera a la acumulada por décadas por parte de la industria. En los países de menores ingresos, la principal causa de contaminación del agua son las aguas residuales municipales e industriales, las
que son derramadas sin ningún tipo de tratamiento a humedales.

Debido a ello, la reutilización de aguas residuales industriales se erige como una solución efectiva para combatir el estrés hídrico.

¿En qué consiste la reutilización de las aguas residuales?

Es en este sentido, que el reciclaje de aguas residuales tiene un papel determinante. Por medio de la aplicación de diferentes procesos de depuración y tratamiento es posible lograr que estos líquidos no se desperdicien, reduciendo el riesgo de contaminación ambiental y permitiendo que las empresas puedan optar a beneficios como reducir costos o aumentar la eficiencia operativa.

En el presente e-book encontrarás información relevante acerca de este mecanismo de reciclaje, así como definiciones importantes y la profundización de sus procesos operativos. De esta forma, como desarrollador de proyectos, gerente o dueño de tu empresa, podrás comprender la importancia de una oportuna gestión del agua residual.

2. Los Efluentes Industriales y Sus Principales Características

efluentes-industrialesBásicamente, las aguas residuales industriales son todas las descargas líquidas provenientes de procesos de la industria, como las derivadas por purgas de circuitos cerrados o semicerrados de refrigeración, generación de vapor, recirculación de aguas de proceso, aguas condensadas, higienización de equipos y herramientas, entre otros. Estas descargas tienen como destino lugares ubicados fuera de la propia industria y, de forma general, contienen altas dosis de contaminación química, física y orgánica, por lo que no pueden volver a utilizarse sin un tratamiento especial.

Se pueden agrupar en varios tipos de acuerdo con la clasificación del contaminante que
poseen:

Residuos biodegradables

Comparables a los desechos domésticos, son aquellos que pueden descomponerse en materia no tóxica por la acción de microrganismos. Es común que se generen en industrias que ocupen materias orgánicas para su producción, como procesadoras de alimentos, manufactureras textiles y mataderos, entre otras.

Residuos no biodegradables

A diferencia de los anteriores, estos desechos industriales no se pueden descomponer en sustancias inocuas. Por lo tanto, su exposición al medio ambiente es una amenaza al ecosistema debido a que su transferencia a los organismos vivos puede producir distintos tipos de enfermedades. En esta categoría se puede mencionar efluentes que contienen vidrio, plásticos, fibras sintéticas, papel de aluminio y cenizas, entre otros elementos.

Dentro de este grupo se pueden encontrar:

  • Desechos químicos: se producen en centros de procesamiento, fábricas, almacenes y plantas de producción. Generalmente contienen elementos derivados de productos químicos perjudiciales para la vida orgánica.
  • Desechos radioactivos: provienen del combustible nuclear gastado. Se componen de utensilios, herramientas y ropa de trabajo ocupados por el personal en las centrales nucleares y que están contaminados con partículas radioactivas. Asimismo, de filtros o componentes metálicos del reactor y efluentes líquidos provenientes de reprocesamientos.

3. Las Depuradoras de Aguas Residuales: Una Solución Efectiva

Depuradoras de Aguas Residuales

Una Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) tiene por objetivo realizar un tratamiento efectivo de las aguas usadas por distintos tipos de agentes, con el fin de su reutilización o para que puedan ser vertidas al medio natural sin que esta actividad conlleve peligros graves para la salud del entorno. De esta manera, se puede volver a derramar el agua al ecosistema en condiciones similares a las naturales, o reutilizar este recurso para diferentes fines.

En una planta depuradora tradicional se pueden identificar los siguientes procesos:

1. Pretratamiento

En esta primera fase, se trata de reducir o eliminar los objetos de mayor tamaño, arena y otros sedimentos que se encuentran flotando o en estado de suspensión. Lo anterior, tiene como objetivo eliminar el daño de estas sustancias a los equipos posteriores.

Esta etapa se compone de diferentes secuencias como:

  • Desbaste: proceso en el cual se eliminan las sustancias insolubles, como botellas, trapos, ramas, entre otras, por medio de la acción de rejas.
  • Desarenado: se eliminan partículas más pesadas que el agua que no fueron retenidas en el desbaste, como arena, cáscaras, semillas, entre otras.
  • Desengrasado: periodo en el que se excluyen tipos de grasas, aceites, espumas o materiales flotantes. De esta manera se evitan entrometimientos en las siguientes secuencias de depuración.

2. Decantación primaria

En este periodo, al agua se le permite reposar para que la mayor parte de los sólidos sedimentables queden en el fondo y el material flotante en la superficie. Para optimizar el proceso, se aplican tratamientos físicos químicos que favorezcan la floculación, es decir, se aglutinan estas sustancias presentes en los efluentes permitiendo su filtrado y decantación.

3. Tratamiento biológico

El agua es llevada a reactores biológicos para la degradación de la materia orgánica presente, debido al accionar de microorganismos denominados como “fango biológico”.

4. Decantación secundaria

Al momento de finalizar el tratamiento biológico, se elimina del agua el fango utilizado para degradar. Después de esta fase el agua se puede derramar en humedales de forma segura o pasar a una tercera decantación.

5. Tratamiento terciario

Tiene como misión limpiar o mejorar las características del agua para su reutilización. En función del uso para el cual estará destinada y la legislación correspondiente, se realizan diferentes tratamientos, como la cloración, la aplicación de rayos UV y técnicas químicas, entre otros.

4. Reutilización de Aguas Residuales

Reutilización de Aguas Residuales

El Foro Económico Mundial estima que para 2030 habrá una demanda de agua superior en un 40% de la que existe actualmente, la que no podrá ser abastecida. Este contexto afectará indudablemente a consumidores e industrias con el encarecimiento del servicio para los primeros y el aumento del costo de la producción, para quienes utilicen este elemento como materia prima.

Con todo, en el horizonte, la reutilización de aguas residuales se deslumbra como una de las soluciones más concretas para combatir el estrés hídrico. Al respecto, Guy Ryder, Presidente de ONU-Agua señaló que “las aguas residuales constituyen un recurso muy valioso. [...] De lo que se trata es de gestionar y reciclar cuidadosamente el agua que usamos en nuestros hogares, ciudades, plantas industriales y explotaciones agrarias. Debemos disminuir los vertidos e incrementar el tratamiento de las aguas residuales para satisfacer las necesidades ocasionadas por el crecimiento demográfico y la fragilidad de los ecosistemas”.

¿En qué radica esta gestión? Para Irina Bokova, Directora General de la UNESCO, se trata de reducir su contaminación inicial, recuperar los subproductos obtenidos por medio de la depuración y reutilizar el agua reciclada.

Esto no es factible sin la correspondiente concientización de todos los sectores de la sociedad. Para aquello es importante que se conozcan los principales beneficios de la reutilización de aguas como:

  • Humectación de caminos, riego de bosques y praderas.
  • Reutilización en procesos productivos que utilizan agua para enfriar o calentar.
  • Obtención de fertilizantes por medio de la extracción de nitrato y fósforo.
  • Generación de biogás mediante las sustancias orgánicas.
Así, las industrias que tienen una mayor probabilidad de recibir beneficios tangibles son la minería, refinerías de petróleo, plantas petroquímicas, plantas de procesamiento de gas natural y agricultura, entre otras.

5. Aguas Grises: Definición y Características

Aguas Grises: Definición y Características

Aunque existen diferentes definiciones de aguas grises, corresponden a aguas residuales domésticas generadas por lavamanos, duchas, tinas, lavadoras y lavaplatos. Se excluye de esta definición a las aguas provenientes de inodoros y urinarios, correspondientes a aguas negras.

En cuanto a su composición, depende de muchas variables entre los cuales están los hábitos de las personas, su rango de edad, sexo, época del año y hora diaria entre otras. Para analizar a nivel general sus principales características, se tomará en cuenta la variable origen para hacer un resumen de sus principales componentes:

Lavaplatos: contiene productos químicos como detergentes, blanqueadores o espumas. Debido a su concentración de residuos orgánicos favorece el crecimiento de microorganismos como coliformes que propician la descomposición rápida, el mal olor y el desarrollo de enfermedades.

Ducha, tina y lavamanos: presentan coliformes (bacterias) aunque poseen un menor grado de contaminación. Pese a ello, pueden contener orina con la leve posibilidad de transmitir patógenos producto de infecciones.

Lavadora: presencia de coliformes, altos niveles de turbiedad, PH, salinidad, y sólidos suspendidos.

Piscinas: alto nivel de microorganismos y químicos.

La siguiente tabla muestra los principales compuestos y sus valores con la respectiva comparación con las aguas residuales industriales:

  Parámetros Valor orientativo AGUAS GRISES Valor típico AGUAS RESIDUALES
PARÁMETROS FISICO QUÍMICOS Sólidos en suspensión 45-330 mg/l 450 mg/l
DBO₅ 90-290 mg/l 400 mg/l  
N Kjedahl 2,1-31,5 mg/l 50-60 mg/l  
Turbidez 22-200 NTU    
PARÁMETROS MICROBIOLÓGICOS Coliformes totales 10¹-10⁶ UFC/100ml 10⁶-10⁷ UFC/100ml
Escherechia Coli 10¹-10⁵ UFC/100ml 10⁵-10⁶ UFC/100ml  

(Fuente: AQUA ESPAÑA.)

6. El Reciclaje de Aguas Grises

A juzgar por datos entregados por la UNESCO, el consumo de agua en México es de 380 litros diarios por persona, muy por encima de la recomendación mundial de 50 a 100 litros por cada individuo.

Es por eso que, para los mismos efectos que las aguas residuales industriales, el tratamiento de aguas grises es fundamental para reducir su impacto medioambiental y promocionar el ahorro en el consumo de organizaciones que pertenecen a distintos sectores económicos, y que cuentan con un personal numeroso.

Con respecto a los procedimientos de tratamiento, existen varias estrategias para la depuración, como métodos de origen físicos, biológicos o fisicoquímicos. Al tener un bajo volumen de toxicidad, existe incluso, la posibilidad de reutilizar las aguas grises sin la necesidad de tratamiento, por medio de artefactos simples que permiten recolectarla y dirigirla a los lugares de uso.

De acuerdo con Ana Lucía Prieto, académica de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile, “muchos de los países desarrollados, como Estados Unidos y algunas de las potencias de Europa, ya tienen en práctica los sistemas de reutilización de aguas grises. Es bastante importante dar a conocer a la opinión pública el potencial de este recurso”

Con el debido tratamiento, el reciclaje de aguas grises puede tener varias aplicaciones. Uno de ellos es emplear el agua depurada para regadíos, reabastecer a los urinarios, limpieza, o el baldeo de pavimentos exteriores. Por lo mismo, son varias las empresas que están comenzando a integrar un sistema de aguas grises que le proporcione una fuente de ahorro confiable, sin tener que desembolsar grandes recursos económicos en esta inversión.

7. Propuestas de Ahorro de Agua en la Industria

Propuestas de Ahorro de Agua en la Industria

Las empresas son grandes consumidoras de agua a nivel mundial, lo que exige a los tomadores de decisión impulsar estrategias que incorporen la gestión de este valioso recurso para provecho de las organizaciones en cuanto a ahorro y sostenibilidad.

Aunque puede considerarse una tarea compleja, existen ciertas medidas que hacen de la buena administración del agua una acción completamente factible:

Planificar auditorías en las instalaciones

Un estudio en terreno con personal calificado y la toma de lectura por medio de medidores,
es una eficiente manera de identificar cuánta agua consume la empresa en relación con la
instalación y sus procesos, reconocer problemas y establecer objetivos a corto, mediano y
largo plazo para solucionarlos.

Analizar los resultados

La siguiente etapa es evaluar los datos obtenidos gracias a la ejecución de auditorías. Una acertada forma de hacerlo es a través de la comparación con los puntos de referencia de la industria, es decir, investigar, acudiendo a los datos disponibles, acerca del uso promedio del agua para sectores industriales similares con el objetivo de estimar los patrones de consumo de la organización.

Preguntas como: ¿quién administra el agua en la organización? ¿Están los equipos de la empresa condicionados de forma eficiente para su uso? ¿Se han evaluado los requerimientos óptimos para el uso del agua en los procesos?, pueden ser determinantes al momento de hacer un diagnóstico que se ajuste a la realidad de la organización.

Mejorar el consumo

Teniendo los dictámenes de la fiscalización, se pueden tantear algunas medidas que permitan mejorar el consumo de agua en la empresa. Esto significa sopesar la viabilidad de opciones como el reemplazo de los equipos poco eficientes, instalar dispositivos de ahorro, reducir su flujo gracias a procesos más eficaces o tratar el agua ocupada mediante el reciclaje y posterior reutilización.

Medir los resultados y educar a los empleados

No hay forma de saber si los cambios realizados tuvieron éxito si no se evalúan. Por consiguiente, se deben medir de forma continua para conocer si su desempeño se ajusta a las metas de ahorro que se propuso la organización desde un comienzo.

Ahora bien, es poco probable que una estrategia de esta índole tenga buenos resultados si no existe la respectiva concientización de todos los sectores involucrados. Esto se potencia, por ejemplo, mediante incentivos y reconocimientos a aquellos trabajadores que desean formar parte de procedimientos que aumenten la eficiencia del agua.

8. Reutilización de Aguas Residuales para Riego

Reutilización de Aguas Residuales para Riego

En la actualidad, la tecnología presente en una Estación Depuradora de Aguas Residuales favorece la obtención de efluentes de agua depuradas de diversas características y calidades, lo que permite usarla para distintos fines, incluso, para el riego de plantaciones agrícolas.

Sin embargo, se deben utilizar procesos de depuración terciarias avanzadas y realizar mediaciones que formen parte de un control analítico de las características del agua utilizada debido a los siguientes peligros:

  • Altos niveles de PH lo que puede afectar a la estructura de los suelos reduciendo la calidad de los cultivos.
  • Existencia de sólidos en suspensión que pueden obstruir los sistemas de riegos y aumentar los costos de reparación.
  • Mayor concentración de salinidad que, junto a un PH elevado, es perjudicial para las producciones de cultivo y contribuyen a propiciar la salinización del suelo agrícola.
  • Presencia de microorganismos que pueden ser transmitidos al producto final, como Escherichia Coli, Nematodos intestinales y Legionella spp, entre otras bacterias.

El siguiente cuadro muestra algunos cultivos que son regados por medio de aguas tratadas y la fase de depuración necesaria:

Tipos Ejemplos de cultivos Tratamiento requerido
Cultivos agrícolas Cebada, maíz, avena Secundario, desinfección
Cultivos de fibras y semillas Algodón Secundario, desinfección
Hortalizas que pueden consumirse crudas Aguacate, repollo, lechuga, fresa Secundario, filtración, desinfección
Hortalizas que se procesan antes del consumo Alcachofa, remolacha, caña de azúcar Secundario, desinfección
Cultivos para forraje Alfalfa, cebada, mijo Secundario, desinfección
Huertos y viñedos

Damasco, naranja, durazno, ciruela, vides

Secundario, desinfección
Invernaderos Flores Secundario, desinfección
Bosques comerciales Madera, álamos Secundario, desinfección

(Fuente: Lazarova y Bahri (eds.) 2005.)

Teniendo en cuenta los potenciales peligros y la importancia de una depuración de calidad, la industria agronómica puede ser beneficiada de la reutilización en diversos aspectos. Uno de ellos tiene que ver con las ventajas económicas que conlleva. Indudablemente, reduce el consumo de un sector que presenta uno de los mayores niveles de uso. Además, la presencia de nutrientes puede ayudar a la generación de fertilizantes necesarios para el buen crecimiento de los cultivos.

Por otra parte, es un medio factible y eficaz para satisfacer la alta demanda de agua en la agricultura en regiones que son afectadas por estrés hídrico provocadas por sequías periódicas y alta competencia por su uso.

9. Acondicionamiento de Agua para Uso Industrial

Entre las dificultades que existen en el agua de uso industrial está acondicionarla con la calidad necesaria, por lo cual se necesitan tratamientos especializados que cumplan con esta función.

El respectivo tratamiento del agua para uso en procesos industriales se realiza por medio de operaciones fisicoquímicas, agregando sustancias especiales a los equipos de calentamiento (calderas), enfriamiento, clarificadores y ósmosis inversa, entre otros.

La idea es tener un control de la eventualidad de corrosión, incrustación de sales y biosólidos en estos equipos que tienen una incidencia mayor en industrias manufactureras.

Se pueden enunciar dos tipos de tratamiento para este propósito:

Tratamiento externo: se realiza por medio de la aplicación de diferentes sustancias y procedimientos fuera de las máquinas, tales como cal carbonato en frío y caliente, cloruro de calcio o sulfato, coagulación, sedimentación, filtración, suavización o ablandamiento, absorción, desmineralización, absorción, entre otras.

Tratamiento externo: es el sistema químico que se ejecuta dentro de la unidad misma. Se emplea cuando los volúmenes de agua no son tan elevados, característica que se puede encontrar en la industria inmobiliaria, como edificios; o infraestructura pública, como baños de uso común.

Entre los beneficios más tangibles de acondicionar el agua para uso industrial se encuentra el control de la alcalinidad, lo que permite el funcionamiento correcto de los equipos, reduciendo la fragilización cáustica y la corrosión.

Asimismo, se evita la formación de espuma y las incrustaciones de sales de calcio y magnesio que pueden provocar daños graves a los elementos materiales con el paso del tiempo. Por último, previene la adhesión de partículas sólidas a las paredes que están en contacto con el agua y los respectivos depósitos de sílice y fierro.

10. Tratamiento de Aguas Industriales en México

Tratamiento de Aguas Industriales en México

Según la Agenda Ambiental 2018 Diagnósticos y Propuestas, en el país solo el 57% de las aguas residuales son tratadas, siendo la segunda nación que más usa agua residual cruda para efectos de riego después de China.

Esta es una problemática grave, ya que el creciente estrés hídrico de la región demanda enérgicamente que la inversión pública y privada se comprometa a garantizar el abastecimiento futuro, tanto para las actividades productivas e industriales como para uso doméstico.

Para entender el panorama en México hay que adentrase a la historia de la normativa vigente. Fue en 1992 cuando se adoptó la Ley de Aguas Nacionales, donde se determina que las obligaciones principales en cuanto a este recurso provienen de la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA). La medida tuvo por objetivo la creación de un marco regulador que promoviera la eficiencia y una reflexión acerca del importante valor del agua para el correcto
funcionamiento de la sociedad.

En términos de financiamiento, la creación del Sistema Financiero del Agua (SFA) puso en relevancia la gestión en cuanto a pauta y recuperación de gastos e indicadores de manejos, entre otros instrumentos.

Conforme al informe “Estadísticas del agua en México 2017” , el uso del agua en el país se divide en consumo agrícola (76%), abastecimiento público (15%), energía eléctrica, excluyendo hidroelectricidad (5%) e industria (4%).

De acuerdo con el mismo estudio existían 3,041 plantas industriales de tratamiento de aguas residuales con 75.9 m3/s tratados en 2016.

Aunque la cifra es baja en comparación con países desarrollados, se ha presenciado un crecimiento del caudal de aguas tratadas si se revisa la cifra entregada en 2007 que sólo llegó a los 29.9 m3/s depurados.

La información anterior pone en relieve la percepción favorable que poco a poco se ha ido posicionando en el sector industrial en cuanto al tratamiento de las aguas industriales como una alternativa económica y eficaz para aprovechar de la mejor manera los recursos hídricos existentes en el país.

Cómo se expuso, las numerosas ventajas de la reutilización del agua en la industria son un motivo suficiente para que el amplio grupo de desarrolladores de proyectos, gerentes y dueños de empresas sopesen esta alternativa para mejorar los procesos productivos de las organizaciones y entregar sostenibilidad a sus estrategias de comercialización.

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Nuestros ingenieros especialistas de Domos Agua, desean poner a tu alcance la descarga en PDF de este e-Book en donde encontrarás todo lo necesario acerca de la reutilización del agua en la industria.

Esperamos que este contenido te sea de utilidad para el uso del agua en tu empresa, industria o municipio.

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