AUTOPURIFICACIÓN DEL AGUA

Los procesos biológicos están basados en la autopurificación que la naturaleza lleva a cabo por medio de reacciones físicas, químicas y biológicas cuando una corriente acuática es contaminada: 

“Las reacciones físicas son esencialmente la sedimentación de sólidos suspendidos, la clarificación y otros efectos producidos por la luz del sol (desinfección). Las reacciones químicas y biológicas son más complejas ya que tienen relación con seres vivos que se alimentan de sólidos orgánicos, conocidos también como bacterias anaeróbicas”.

Los fenómenos de filtración y oxidación,combinados con la acción de microorganismos (bacterias, insectos, plantas, etc.) que viven en elagua y en los bancos,ayudan a mantener la calida ddel agua y preservar los ecosistemas en balance.

Una corriente contaminada desde una fuente puntual de materia orgánica exhibe cuatro zonas bien definidas, las cuales se presentan en la Figura 5.1

La zona de degradación, inmediatamente después de la descarga de drenaje, tiene una reducción progresiva de oxígeno disuelto usado en satisfacer la DBO.

La zona de descomposición activa exhibe las características de una contaminación significativa. El oxígeno disuelto está en un nivel mínimo y a menudo la descomposición anaerobia de los lodos del fondo resulta en la producción de malos olores.

Para las formas más grandes de vida, particularmente los peces, encuentran que el ambiente de esas zonas contaminadas son indeseables. Las bacterias y los hongos prosperan en la descomposición de la materia orgánica disminuyendo la DBO e incrementando el nitrógeno de amoniaco.

En la zona de recuperación, la reaireación excede la tasa de desoxigenación y el nivel de oxígeno disuelto se incrementa lentamente.

El nitrógeno de amoniaco es convertido biológicamente en nitratos. Rotiferas, crustáceos y especies de peces tolerantes reaparecen. Las algas prosperan con el incremento de nutrientes inorgánicos que resultan de la estabilización de la materia orgánica.

La zona de agua limpia soporta una amplia variedad de animales y plantas acuáticas y peces más sensibles. El oxígeno disuelto regresa a su nivel original y la DBO ha sido prácticamente eliminada.

Los cambios permanentes en la calidad del agua pobre de la descarga de desechos y la zona de agua limpia incluye un incremento en compuestos inorgánicos, tales como nitrato (NO3), fosfato (PO4) y sales disueltas.

Estos nutrientes producen y soportan poblaciones mayores de algas si otras condiciones ambientales como la luz solar, pH y temperatura son adecuados.

El Efecto de Desechos Demandantes de Oxígeno en los Ríos.

El lugar lógico para la evacuación de las aguas residuales de una comunidad es un cuerpo natural de agua. Esta forma de desagüe, denominada evacuación por dilución, ha sido empleada por muchos municipios, con poco o ningún tratamiento. El proceso natural denominado autodepuración ha evitado problemas en muchos casos, pero la industrialización y la demografía urbana siempre crecientes, acompañadas de un retraso en la construcción deplantas de tratamiento, han llevado a una contaminación severa de las aguas de la mayor parte del país. Los resultados de esta contaminación son:

a) Los microorganismos patógenos de las aguas residuales convierten las aguas naturales en las que desaguan en inseguras como fuentes de suministro, para el recreo y para loscriaderos de ostras y mariscos.

b) La descomposición de la materia orgánica inestable despojara al agua de su oxigeno, y por lo tanto de peces, porque morirán.

c) También los ácidos, aceites, y otros materiales tóxicos exterminaran a los peces y cualquier otra vida acuática o harán que resulten incomestibles.

d) La putrefacción de las materias orgánicas producirá olores y condiciones desagradables, quizá hasta el extremo de afectar adversamente las propiedades del agua.

La cantidad de oxígeno disuelto en el agua es uno de los indicadores más comúnmente usados de la sanidad de un río.

A medida que el oxígeno disuelto cae a 4 o 5 mg/l, las formas de vida que pueden sobrevivir son cada vez menos. En el caso extremo, cuando existen condiciones anaeróbicas la mayoría de las formas de vida mueren o migran.

Las condiciones anóxicas, incluyendo lados flotantes burbujeo, gases con malos olores y crecimiento limosos de hongos, prevalecen.

Un número de factores afectan la cantidad de oxígeno disponible en un río, los desechos demandantes de oxígeno remueven OD; la fotosíntesis adiciona OD durante el día, pero las plantas que la producen remueven oxígeno durante la noche y la respiración de organismos vivientes en el agua también como del sedimento remueven oxígeno.

Además las corrientes tributarias traen su propio abastecimiento de oxígeno, que se mezcla con el del río principal.

En el verano, el incremento de temperatura reduce la solubilidad del oxígeno mientras que los flujos más bajos reducen la tasa a la cual el oxígeno entra al agua desde la atmósfera.

En el invierno, puede formarse hielo, bloqueando el acceso de nuevo oxígeno atmosférico. Para modelar apropiadamente todos estos efectos y sus interacciones es una tarea difícil.

Un análisis simple puede proporcionar una intuición de los más importantes parámetros que afectan al OD. Sin embargo, debemos recordar, que nuestros resultados son sólo una primera aproximación a la realidad.

El modelo más simple de las fuentes de oxígeno en un río se enfoca a dos procesos principales: la remoción de oxígeno por microorganismos durante la biodegradación y la reposición de oxígeno a través de la reaereación en la interfase entre el río y la atmósfera.

En este modelo simple, se asume que hay una descarga continua de desechos en un lugar dado del río. Mientras que el agua y los desechos fluyen aguas abajo, se asume que están uniformemente mezclados en cualquier sección dada del río y también se asume que no hay dispersión de desechos en la dirección de flujo.

Estas suposiciones son parte de lo que se conoce como fuente puntual, modelo de flujo pistón ilustrado en la figura 5.2.

Figura 5.2.- Modelo de Flujo Pistón, fuente puntual para cálculos de oxígeno disuelto.