CASOS PRÁCTICOS DE USO DE AGUAS RESIDUALES Ing. Julio Moscoso 1.

Uso agrícola en California, Estados Unidos

1.1

Uso de las aguas recuperadas

Según el Directorio de Control de Recursos Hídricos de California (1990), en este Estado se aplicaba directamente el agua residual cruda sobre los campos de cultivo desde la década de 1890. En 1987, se usan más de 63% (899.000 m) de aguas residuales diarios para el riego agrícola, 14% para la recarga de acuíferos, 13% para la irrigación de áreas verdes urbanas y 10% para otras aplicaciones industriales, recreativas y para la vida silvestre. La agricultura ha tenido el uso dominante y así continúa, pero a partir de la década de los ochenta se está incrementando el uso de las aguas residuales para el riego de áreas verdes y recarga del acuífero. La mayor parte del agua recuperada (78%) se usa en el Valle Central y la costa sur de California. Doscientas plantas de tratamiento en California producen diariamente 759.000 m3 de efluentes tratados. Los efluentes tratados se usan en 20 diferentes cultivos alimenticios: manzana, espárrago, palta, cebada, frijol, bróculi, col, coliflor, apio, cítricos, uvas, lechuga, maíz, duraznos, pimientos, pistachos, ciruelas, calabazas, betarraga y trigo. Otros 11 cultivos agrícola y almácigos también usan aguas residuales: alfalfa, árboles navideños, trébol, algodón, eucaliptos, semillas de flores, heno, maíz, césped, árboles y semilla de vegetales. 1.2.

Criterios para la recuperación de aguas residuales

Los criterios para la recuperación de aguas residuales fueron establecidos desde 1978 por el Departamento de Servicios de Salud de California. Para el riego superficial de los cultivos alimenticios se exige que los efluentes sean desinfectados y oxidados hasta lograr que el promedio de coliformes no exceda de 2,2 por 100 ml hasta 7 días. La excepción son los viñedos que pueden ser regados superficialmente con efluentes primarios de las plantas diseñadas para la calidad antes mencionada. Cuando los cultivos alimenticios se riegan por aspersión, el agua debe recibir permanentemente una adecuada desinfección, oxidación, coagulación, clarificación y filtración para que el promedio de coliformes no exceda de 2,2 por 100 ml en 7 días y para que en más de una muestra no excedan de 23 en 100 ml durante un período de 30 días. Se pueden aceptar excepciones a estos requerimientos de calidad en casos individuales donde los cultivos alimenticios reciben procesos físicos o químicos que destruyen los agentes patógenos antes de su consumo. Para el riego de forrajes, fibras y semillas, las aguas residuales solo necesitan un tratamiento primario. Sin embargo, cuando se riegan pastizales para vacas o cabras lecheras, las aguas residuales deben desinfectarse y oxidarse para no sobrepasar 23 coliformes en 100 ml por más de 7 días. Los requerimientos de calidad para campos de golf, cementerios, áreas verdes de las carreteras

- 2 y de otras áreas en donde el público tenga similar acceso o exposición, los efluentes deben desinfectarse y oxidarse hasta lograr una media de 23 coliformes por 100 ml en 7 días y que dos muestras consecutivas no excedan los 240 coliformes por 100 ml. Mayor exigencia de calidad se ha establecido para el uso de efluentes tratados para regar parques, áreas de juego, campos escolares y otras en donde el público tiene similar acceso o exposición. En estos casos, el agua residual debe ser desinfectada, oxidada, coagulada, clarificada y filtrada, o pasar por un tratamiento similar. El promedio de coliformes tampoco debe pasar de 2,2 por 100 ml en 7 días; el límite es de 23 coliformes para cualquier muestra. Similar calidad se requiere cuando las aguas residuales se usan como fuente de abastecimiento para zonas acuáticas recreativas de uso irrestricto. Para recargar el acuífero mediante aspersión superficial en zonas con pozos para uso doméstico, las aguas residuales deben contar con una calidad que proteja la salud pública. Antes de autorizar un proyecto de recuperación de aguas residuales, se debe considerar el tipo de tratamiento, la cantidad y calidad del efluente, las operaciones del área regada, características del suelo, hidrogeología, tiempo de residencia y distancia a la zona de extracción. Los aspectos de salud son los determinantes para autorizar cada proyecto. 1.3.

Tratamiento de las aguas residuales

La Oficina de Reciclaje de Aguas del Directorio de Control de los Recursos Hídricos del Estado de California (1990) reconoce cuatro niveles de tratamiento, además del primario, basados en procesos unitarios de acuerdo al tipo de efluente usado: a)

tratamiento secundario en lagunas de estabilización, incluida la desinfección si es posible;

b)

otro tratamiento secundario, como el proceso de lodos activados, incluida la desinfección si es posible;

c)

tratamiento terciario, incluida la filtración y otros procesos tendientes a satisfacer los criterios de recuperación establecidos en el título 22 de los códigos y regulaciones de California (Departamento de Servicios de Salud de California 1978) para una adecuada desinfección, oxidación, coagulación, clarificación y filtración de las aguas residuales, o algo equivalente. Usualmente los efluentes secundarios se tratan mediante un proceso equivalente de filtración directa, que es la adición y mezcla directa del coagulante, seguido de filtración; y

d)

otro tratamiento terciario, consistente en algún proceso posterior al tratamiento secundario, excepto el tratamiento terciario indicado antes.

En la Reseña sobre Recuperación de Aguas Residuales Municipales de California de 1987, se indica que las plantas de tratamiento que producían efluentes para usos benéficos están implementadas para realizar por lo menos un tratamiento secundario. Salvo una excepción, la cloración fue el método de desinfección utilizado. Los tratamientos terciarios considerados en la categoría (d) incluyen la filtración, absorción carbónica, denitrificación, aireación extendida y ósmosis reversa.

- 3 1.4.

Estudio de recuperación de aguas residuales para agricultura en Monterrey

Este proyecto a escala de campo, con una duración de 10 años y un costo de 7,2 millones de dólares, fue diseñado para evaluar la seguridad y factibilidad de irrigar cultivos alimenticios (muchos de consumo crudo) con aguas residuales municipales tratadas (Shaikh et al. 1990). Para estudiar las prácticas agrícolas se utilizaron campos demostrativos de Castroville ubicadas en la parte baja del valle de Salinas, California. Para el análisis estadístico, dos parcelas experimentales de 5 ha cada una proporcionaron gran cantidad de información sobre los cultivos. En una parcela se cultivaron alcachofas y en la otra una sucesión de bróculi, coliflor, lechuga y apio durante un período de 5 años que se inició al final de 1980. Los 1.500 m3 diarios de efluente secundario proveniente de la planta de Castroville se llevó a una planta piloto de tratamiento terciario antes de ser usado para el riego de las parcelas. Se emplearon paralelamente dos procesos de tratamiento terciario, el proceso para el tratamiento completo del título 22 (T-22) y el proceso de filtración directa conocido como "efluente filtrado" (EF). El proceso T-22 incluye coagulación, clarificación, filtración y desinfección y las aguas tratadas se usan para riego por aspersíon de cultivos alimenticios (Departamento de Servicios de Salud de California, 1978). En este proceso se aplicaron dosis de aluminio de 50 a 200 mg/l y de polímeros de 0,2 mg/l. En el proceso EF se aplicaron dosis bajas de aluminio, entre 0 y 15 mg/l, y polímeros entre 0 y 0,18 mg/l con una combinación de mezcla rápida estática o mecánica y una filtración por gravedad media de 3,4 l/m2s. El tanque de cloración por contacto tuvo un período de retención teórica de 90 minutos. Se agregaron cámaras de floculación al proceso EF en octubre de 1983 para favorecer la formación del flóculo antes de la filtración y se obtuvo un efluente filtrado denominado EF-F. Durante los tres primeros años se practicó una decloración del efluente final con dióxido de sulfuro, pero fue descontinuado en junio de 1983 por no haber encontrado ningún efecto del cloro residual sobre los cultivos y para prevenir el rebrote microbiano que se observó en los tanques de almacenamiento y tuberías. El diseño experimental fue concebido para estudiar dos variables del tratamiento, tipo de agua de riego (efluente T-22, efluente EF y agua de manantial) y tasas de fertilización (33,66 y 100% de las tasas utilizadas para los cultivos en la zona). Las alcachofas se fertilizaron cuatro veces al año y el régimen de fertilización para los otros cultivos varió en cada caso, pero todos fueron fertilizados antes de la siembra. Se utilizó un análisis de variancia para determinar diferencias significativas entre las características del suelo y las plantas manejadas con diferentes tipos de agua y tasas de fertilización. La salinidad de los efluentes recuperados fue alta (611-1621 mg/l), pero no tanta como para causar problemas de permeabilidad en el suelo. Estos efluentes contenían niveles muy bajos de metales pesados, en un orden de magnitud por debajo de los aportes de metales debido a las impurezas de los fertilizantes comerciales. Los tres tipos de agua, incluido el de manantial, mostraron periódicamente altos niveles de coliformes. Los dos efluentes de aguas residuales pasaron las exigencias de 2,2 coliformes por 100 ml la mayor parte del tiempo. No se encontraron Áscaris lumbricoides, Entamoeba histolytica ni otros parásitos en las aguas de riego. Durante los 5 años, la calidad de los dos efluentes mejoró por la mayor eficiencia de las operaciones de las plantas y por los procedimientos de almacenamiento del agua. Se determinaron diferencias significativas en la producción de apio y bróculi de acuerdo con el tipo de agua usada; ambos cultivos lograron mejores producciones con aguas residuales tratadas. Las

- 4 producciones de lechuga y apio mostraron una interacción entre el tipo de agua y la fertilización, ya que las aguas residuales generaron mayor producción en las parcelas no fertilizadas; tal efecto fue menor o nulo en las parcelas fertilizadas. Las alcachofas tuvieron una producción similar con los tres tipos de agua. Las producciones de los otros cinco cultivos, con 66 y 100% de fertilización no mostraron incrementos de producción, lo que permite deducir que es posible reducir más de 33% de fertilizantes si se utilizan aguas residuales. Los resultados de cinco años de estudios han indicado que el uso de efluentes terciarios para irrigar cultivos alimenticios es seguro y factible. No se observaron impactos adversos en términos de degradación de la calidad del suelo y del agua del subsuelo. Se emplearon prácticas agrícolas convencionales para adecuar y comercializar los productos sin ningún problema. No se detectaron problemas de salud a través de los exámenes médicos conducidos en forma rutinaria por el personal del proyecto. 2.

Uso agrícola en Túnez

2.1.

Uso actual y futuro de las aguas residuales

El uso de las aguas residuales en agricultura se practica desde hace varias décadas en Túnez y ahora es parte integral de la estrategia nacional de recursos hídricos. El volumen de agua tratada en 1988 fue de 78 millones de metros cúbicos y se espera que en el año 2000 supere los 125 millones (Bahri 1988). En 1988 los aguas residuales eran tratadas en 26 plantas, localizadas principalmente en la costa con el propósito de prevenir la contaminación del mar y para 1996 se espera que existan 54 plantas. De las plantas existentes, 16 son de lodos activados, 2 de filtros de goteo, 5 de lagunas de estabilización y 3 de zanjas de oxidación. El uso de las aguas residuales es estacional en Túnez (primavera y verano) y a menudo el efluente se mezcla con aguas de pozo antes de ser aplicados al riego de cítricos, olivos, forrajes, algodón, campos de golf y césped de hoteles. El uso de aguas residuales para el riego de vegetales de consumo crudo está prohibido por la Ley Nacional de Aguas. El Departamento Regional para el Desarrollo Agrícola supervisa los sistemas de distribución de agua para irrigación y vigila el Código de Aguas. Actualmente, se riega 1.750 ha con aguas residuales tratadas; la mayor área se encuentra alrededor de la ciudad de Túnez. La planta de lodos activados de Cherguia recibe parte de los desagües del área metropolitana y luego los traslada hacia la irrigación La Soukra, ubicada a 8 kilómetros. Se están implementando y planificando nuevos proyectos para irrigar 6.700 ha y se espera que 95% de las aguas residuales se usen para la agricultura. El proyecto más importante favorecerá las áreas alrededor de Túnez en donde se produce 60% de las aguas residuales del país y donde existirá 68% de las áreas irrigadas. 2.2.

Estudios de irrigación con aguas residuales y aplicación de lodos

En el período 1981-1987, los Ministerios de Agricultura y de Salud Pública, con el apoyo del Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD), evaluaron los efectos del uso de las

- 5 aguas residuales tratadas y de los lodos digeridos y secos en la productividad agrícola y en la calidad higiénica de los cultivos y suelo. Para el estudio se aprovecharon las aguas residuales tratadas y los lodos secos de las plantas de lodos activados de Cherguia y Nabeul y como control se usó el riego con aguas de pozo. En La Soukra, se realizaron evaluaciones en sorgo y pimienta, y se aplicó riego por inundación y surcos, respectivamente. En Nabeul se irrigaron árboles de clementina y naranjos. Con el propósito de evaluar el efecto de este tipo de riego durante un período prolongado, se realizaron investigaciones en el perímetro de La Soukra, en donde esta irrigación se practica por más de 20 años. El programa de estudios no solo produjo resultados importantes, sino que también fue valioso para capacitar a especialistas y técnicos. Los efluentes obtenidos contienen una salinidad de moderada a alta, pero no presenta riesgos de alcalinización y la concentración de elementos en trazas está por debajo de los límites de toxicidad. Los lodos tienen un potencial como fertilizantes debido a la presencia de minerales y de materia orgánica, pero fueron de consistencia variable. Una evaluación del valor fertilizante de los efluentes respecto a los cultivos, sugiere que el mayor volumen de 6.000 m3/ha regadas en el verano podría aportar un exceso de nitrógeno (N) y potasio (K2O), pero un déficit de fósforo (P2O5). El valor fertilizante de 30 t de lodos secos aplicadas por hectárea produciría un exceso de N y P2O5 y un déficit de K2O. La aplicación de efluentes y lodos podría balancear los elementos fertilizantes, pero de todas maneras el aporte sería mayor que el requerido por los cultivos. La aplicación de aguas residuales tratadas y lodos en las estaciones experimentales de La Soukra y Nabeul, en donde los suelos son aluviales y de areno-arcillosos a arenosos, no ocasionó efectos en la calidad física ni bacteriológica de los suelos. Sin embargo su calidad química varió considerablemente, incrementándose la conductividad y produciéndose una transformación de los bicarbonatos de calcio a cloruros-sulfatos de sodio en las características geoquímicas de la solución del suelo (Bahri 1988). Los elementos en trazas se concentraron en la superficie del suelo, particularmente cinc (Zn), plomo (Pb) y cobre (Cu), pero no se incrementaron los niveles fitotóxicos durante el corto período del estudio. Para el uso racional de lodos se requeriría desarrollar patrones para cada suelo específico, basados en las concentraciones límites de los elementos en trazas. El uso de aguas residuales tratadas mejoró la producción de los cultivos anuales y perennes en comparación con aquellos regados con agua de pozo. La aplicación de lodos incremento la producción de sorgo y pimienta y determinó en los cultivos mayores concentraciones de N, P, K y algunos elementos menores de Fe, Zn y Cu. La contaminación bacteriana de los frutos cítricos recogidos del suelo regado con aguas residuales y fertilizados con lodos fue significativamente mayor que los frutos recolectados de los árboles. La mortalidad bacteriana en sorgo fue más rápida en verano que en otoño. Las evaluaciones de la pimienta no indicaron ninguna contaminación particular en el fruto. La irrigación con aguas residuales no ha mostrado ningún efecto adverso en la calidad química ni bacteriológica del agua subterránea poco profunda, pero hubo contaminación inicial relativamente alta de los pozos y estuvo sujeta a la variación estacional. Las investigaciones en el área perimétrica de La Soukra no indicaron impactos significativos en el suelo, cultivos ni aguas subterráneas.

- 6 2.3.

Legislación

La Ley de Aguas de Túnez, promulgada en 1975, provee una estructura legal al uso de las aguas residuales tratadas. El Código prohíbe el uso de aguas residuales crudas en agricultura y el riego con aguas residuales tratadas de aquellos vegetales que se consumen crudos. Otro documento legal relevante fue promulgado en 1985 para regular el vertimiento de sustancias en el medio ambiente y hace referencia a las aguas residuales. En 1989 entró en vigencia un acta más específica para regular el uso de las aguas residuales tratadas en agricultura. La implementación e imposición del decreto es responsabilidad de los Ministerios de Obras Públicas, Agricultura, Economía y Salud Pública. El Acta de 1989 establece que el uso de las aguas residuales en agricultura debe ser autorizado por el Ministerio de Agricultura, luego de una investigación preliminar del Ministerio de Salud Pública y notificación de la Agencia Nacional de Protección del Medio Ambiente. Los documentos deben especificar la frecuencia de los análisis físico-químicos y biológicos. El uso de aguas residuales para el riego de vegetales u otro cultivo de consumo crudo es ilícito. También estipula que los cultivos regados con aguas residuales deben ser evaluados por el Ministerio de Salud Pública. En las áreas con riego por aspersión, se deben crear zonas de seguridad perimetrales. Se prohíbe la pastura directa en campos regados con aguas residuales tratadas. Los patrones de calidad se establecen en un documento aparte, en donde se especifica cada cultivo que podría ser irrigado (forraje, cultivos industriales, cereales, árboles) y las precauciones que se deben tomar para prevenir la contaminación de los trabajadores, consumidores y áreas residenciales. 3.

Uso agrícola en Kuwait

3.1.

Antecedentes del uso de efluentes tratados en Kuwait

Las aguas residuales sin tratamiento se han utilizado por muchos años para irrigar proyectos forestales en áreas no habitadas de Kuwait. Los efluentes provenientes de la planta de tratamiento secundario de Giwan se han usado para irrigar plantaciones de un campo experimental desde 1956 (Autoridad de Asuntos Agrícolas y Recursos Pesqueros de Kuwait, 1988). Después de amplios estudios realizados por los Comités de Salud y Ciencia del país y por consultores y organizaciones internacionales (OMS y FAO)), el Gobierno de Kuwait decidió realizar un Programa de Tratamiento de Aguas Residuales y Uso de Efluentes. Así, en 1987 estaban operando cuatro plantas de tratamiento: -

la planta de Ardiyah (segunda etapa) de 150.000 m3 diarios fue inaugurada en 1971;

-

la planta de las Villas Costeras de 96.000 m3 diarios inició sus operaciones en 1984;

-

la planta de Jahra de 65.000 m3 diarios, también opera a partir de 1984; y

-

la pequeña planta de la isla Failaka con tratamiento por lagunas de estabilización para 10.000 m3/día.

Los efluentes provenientes de las plantas de Ardiyah, Villas Costeras y Jahra recibieron un tratamiento

- 7 adicional con lodos activados a mediados de la década de los ochenta, en previsión de un tratamiento terciario consistente en cloración, filtración rápida por gravedad y cloración final. Inicialmente, el efluente secundario de la planta de Ardiyah fue distribuido en el campo experimental del Departamento de Agricultura de Omariyah. Los ensayos se realizaron al inicio de la década de los setenta para comparar la producción de los cultivos agrícolas regados con agua potable, agua salobre y efluente tratado. La Compañía de Producción Agrícola Unida estableció en 1975 una finca de 850 ha, con la licencia del Gobierno, con el propósito especial de utilizar las aguas residuales tratadas. En 1975, solo una parte del área se sembró con forraje (alfalfa) como principal cultivo para la industria lechera; se empleó riego por aspersión rotativa. También se cultivó berenjena, pimiento, cebolla y otros en zonas experimentales y se regó por aspersión, por inundación y por surcos. 3.2.

Plan maestro para el uso de efluentes

La estrategia gubernamental para la implementación del proyecto de uso de efluentes fue considerada de alta prioridad para el desarrollo del riego agrícola a través de fincas complejas de cultivos intensivos combinadas con grandes áreas forestales de árboles de baja densidad y reducido consumo de agua. En 1976, el área total cultivada en Kuwait era solo de 732 ha por lo que el país soportaba una alta carga por la importación de alimentos y la importación de alfalfa fresca y seca pasó a ser considerada innecesaria. Al final de 1977, el Ministerio de Obras Públicas inició la elaboración de un plan maestro para lograr el uso efectivo de los efluentes tratados en Kuwait por un período mayor al año 2010 (Cobham y Johnson, 1988). Se otorgó primera prioridad al desarrollo de sistemas integrados de producción de forrajes y cultivos extensivos de verduras, ya que existía la infraestructura de la compañía antes mencionada. Se dio segunda prioridad a la producción rotativa de forraje fresco/heno con vegetales en nuevas áreas agrícolas. Acorde con la factibilidad económica, se propuso desarrollar una vasta área forestal. El último diseño del proyecto plantea desarrollar 2.700 ha de agricultura intensiva y 9.000 ha de bosques. En 1985, el efluente tratado abasteció la finca experimental para el riego de los siguientes cultivos: -

forrajes: alfalfa, pasto elefante, pasto de Sudán, maíz forrajero, cebada forrajera, etc.;

-

cereales: maíz, cebada, trigo y avena;

-

árboles frutales: palma datilera, olivo, zyziphus y vid tolerante a la salinidad;

-

verduras: papas, cebollas secas, ajo, betarraga, nabo irrigados con diferentes métodos;

-

verduras que se consumen cocinadas: berenjena, calabaza, col, coliflor, maíz dulce, habas, etc., regados con cualquier método, menos aspersión; y

-

frutos que se consumen crudas: tomate, sandía y melón, regados por goteo con

- 8 efluentes terciarios. La producción de alfalfa verde fue de 100 t/ha/año y la producción total del proyecto de riego con efluentes primarios fue de 34.000 t de verduras y forrajes verdes, incluidos la alfalfa deshidratada y el heno. Con este nivel de producción, se logró abastecer razonablemente el mercado local y se satisfizo la demanda total de alfalfa verde para consumo animal y algo de los requerimientos de forrajes deshidratados. Para el riego forestal, los sistemas incluyeron tanques de almacenamiento y estaciones de bombeo que permitieron inyectar fertilizantes. El efluente tratado fue abastecido a través de puntos de control en las parcelas forestales que luego entregaban el agua por goteo a razón de 4 l/h. Hasta ahora, solo se ha desarrollado una forestación de protección ambiental. Los niveles de productividad anual en zonas arenosas se han estimado entre 5 y 25 m3/ha para Prosopis y Tamarix; se espera un potencial de forestación comercial de alto rendimiento. 3.3.

Aspectos legales

En Kuwait se tomó la decisión de no utilizar las aguas residuales para fines recreativos, por lo que se prohíbe el ingreso del público a las zonas irrigadas. También se establece el uso restringido de estas aguas en agricultura. Se realiza un monitoreo eficiente de los sistemas de tratamiento, suelos y cultivos. Los parámetros de calidad de los efluentes terciarios usados en irrigación son: -

sólidos suspendidos DBO5 DQO cloro residual coliformes

: : :

10 mg/l : 10 mg/l : 40 mg/l 1 mg/l luego de 12 horas a 20 ? C 10.000/100 ml para forestación y productos consumidos cocidos 100/100 ml para productos de consumo crudo.

Estos parámetros no se aplican para el riego de verduras de ensaladas y fresas. Los agricultores que trabajan con efluentes tratados tienen que pasar un control médico como una condición para renovar sus contratos cada seis meses. También reciben vacunaciones periódicas. No se ha presentado ningún brote de enfermedades infecciosas desde que se inició este procedimiento en 1976. No ha sido posible evaluar el impacto en los consumidores, ya que no es posible identificar el origen de los productos una vez que ingresan al mercado. 4.

Uso agrícola en México

4.1.

Riego agrícola en el Valle del Mezquital El uso de las aguas residuales para riego en el Valle del Mezquital data de fines del siglo

- 9 pasado, como consecuencia de las obras de drenaje del Valle de México. Estas aguas constituyen un recurso valioso que debe seguir utilizándose en las zonas áridas y semi áridas cada vez con mayor eficiencia y seguridad para la salud humana y para la protección del medio ambiente. El Valle del Mezquital está ubicado en la mesa geovolcánica central del altiplano mexicano, a una altitud que varía entre 1.700 y 2.100 metros sobre el nivel del mar. Su clima es templado, seco, semiárido, con lluvias durante el verano. La temperatura anual es de 18 ? C y la precipitación media entre dos estaciones representativas fluctúa entre 300 y 450 mm. La evaporación varía entre 1.600 y 2.100 mm entre estaciones. El suelo es principalmente de naturaleza calcárea, de poco espesor y baja productividad. La zona metropolitana del valle de México, con una población de 18 millones de habitantes, genera 1.660 millones de metros cúbicos de aguas residuales al año, equivalentes a un aforo de 53 m3/s. De este volumen, el valle del Mezquital recibe anualmente 1.350 millones de metros cúbicos (43 m3/s). Se estima que para el año 2000 este volumen se incrementará hasta los 2.000 millones de metros cúbicos anuales. En el Valle, la infraestructura hidráulica para riego está conformada por seis presas con una capacidad de almacenamiento de 350 millones de metros cúbicos y 1.825 km de canales. Esta infraestructura permite el tratamiento parcial de las aguas residuales y la reducción de la colimetría de 108 a 104 por 100 ml. Sobre una superficie regada de 70.000 ha, asignadas a 45.000 familias de agricultores, se cultiva principalmente maíz y alfalfa y en menor proporción, avena, cebada, frijol, trigo, calabaza, chile, jitomate, tomate, etc. La productividad hortícola es muy alta pero está restringida por razones sanitarias. Se estima que en 1993 la producción de maíz y alfalfa obtenida en 60.000 ha alcanzó un valor total de 45 millones de dólares y la producción hortícola realizada en 5.700 ha generó 26 millones de dólares. Hasta el momento, no hay evidencias de serios problemas de salinidad en los suelos ni de contaminación de los acuíferos causados por el uso de agua residual para riego. Más de 50% de la población del Valle es urbana y algunos grupos se quejan de molestias debidas a malos olores y plagas de mosquitos. Los estudios epidemiológicos de los trabajadores agrícolas y sus familiares han revelado que el riesgo por infección parasitaria y enfermedades diarreicas guarda relación con la calidad microbiológica de las aguas de riego y las características de la exposición. Actualmente, el Gobierno de México proyecta desarrollar un sistema de tratamiento para estas aguas con una inversión superior a los 600 millones de dólares para reducir los riesgos inherentes a su uso en la actividad agrícola. La evaluación de los conocimientos y experiencias adquiridas en este experimento espontáneo permitirá seleccionar la tecnología más apropiada a las características particulares del caso. 4.2.

Centro Regional de Uso de Aguas Residuales

- 10 Los técnicos de 12 países del continente americano reunidos en la sede del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua en noviembre de 1993, plantearon la conveniencia de crear un Centro Regional de Uso de Aguas Residuales en el Valle del Mezquital. En febrero de 1995 una misión internacional conformada por consultores de la OMS, CEPIS y FAO visitó México durante dos semanas con el propósito de apoyar a las autoridades mexicanas en la elaboración de una propuesta para constituir el Centro. Este Centro tendrá como objetivo apoyar el desarrollo sustentable de la agricultura con aguas residuales a través de la protección de la salud de los grupos de riesgo, minimización de los impactos ambientales, implementación de prácticas agronómicas adecuadas y la optimización de la producción agrícola. Las líneas de acción que se han propuesto para que el Centro desarrolle en el Valle del Mezquital son las siguientes: -

conformación de una Red de Información sobre Tratamiento y Uso de Aguas Residuales;

-

ejecutar un programa de monitoreo integrado sobre los aspectos de salud, ambiente y agropecuarios;

-

desarrollar un programa de investigación tecnológica, económica y social sobre tratamiento y uso de aguas residuales;

-

realizar un programa de investigación sobre salud ambiental y ocupacional de la población del Valle;

-

implementar un módulo demostrativo de tratamiento y uso de aguas residuales; y

-

ejecutar un programa de capacitación y divulgación, consistente en cursos sobre tratamiento, métodos de riego y producción agrícola, acuícola y forestal con aguas residuales, incluida la publicación de un boletín de divulgación.

5.

Uso piscícola en Calcuta, India

5.1.

El sistema de Calcuta

El uso de aguas residuales en las granjas de peces al este de Calcuta es el sistema más grande de este tipo de acuicultura en el mundo. En estima que en 1945 existían 4.600 ha de estanques sobre una zona pantanosa de 8.000 ha, pero esta área se ha reducido a 3.000 ha en 1987 debido a la urbanización. En el área de los estanques existen 160 pequeños poblados que albergan cerca de 4.000 familias de pescadores integrados en cooperativas (Strauss y Blumenthal, 1989). Las granjas reciben el agua residual cruda de Calcuta a manera de ambientes estancados y con la experiencia ganada los pescadores han logrado un manejo adecuado. Llenan con agua cruda grandes

- 11 estanques de 5 a 20 ha y luego de 12 días la agitan con cañas de bambú para facilitar la oxidación de la materia orgánica. Se considera que después de 25 días el estanque está listo para ser sembrado con peces. El agua cruda ingresa al estanque cada 7 días durante una mañana equivalente a una tasa diaria de 130 m3 por ha (Olah et al. 1986). Este sistema es manejado con policultivos conformados por varias especies de carpas indias: catla (Catla catla), mrigal (Cirrhinus mrigala), rohu (Labeo rohita); carpa común (Cyprinus carpio); y tilapia (Oreochromis mossambicus). Se siembran con un peso individual promedio de 20 a 30 g, a una densidad total de 3,5 peces/m2 y una biomasa inicial de 900 kg/ha. Las cosechas parciales se inician a partir de los 120 días y se usan redes, actividad que continúa hasta llegar a los 300 días en que se drena completamente el estanque y se extrae la producción remanente. La cosecha final normalmente se realiza en marzo y abril. Los estimados de la producción total y de pescado de las piscigranjas de Calcuta varían desde 4.516 toneladas de pescado producido en 6.993 ha de piscigranjas en 1948 (aproximadamente 0,6 t/ha/año) a 4-9 t/ha/año en 1984 (Edwards 1992). Las piscigranjas proveen a los mercados de la ciudad con 10-20 t de pescado por día, lo que representa 10-20% de la demanda total. Adicionalmente, se aplica cierto grado de tratamiento natural a los desagües y a pesar de la amenaza que afrontan las piscigranjas por el desarrollo urbano, los trabajadores del proyecto de pantanos consideran que de esta manera se podría manejar una mayor cantidad de aguas residuales a fin de satisfacer gran parte de la demanda de los estanques piscícolas de Calcuta. 5.2

Impactos sobre la salud

La literatura reporta niveles de coliformes fecales de 105-106/100 ml en el afluente que ingresa a las granjas piscícolas de Calcuta y 102-103/100 ml en las aguas de los estanques de cultivo. El Vibrio parahaemolyticus, el segundo agente más importante de enfermedades diarreicas después del V. cholerae en el área de Calcuta, se ha encontrado en los intestinos de pescados criados en lagunas alimentadas con desagües (Strauss y Blumenthal 1989). Sin embargo, no se han llevado a cabo estudios epidemiológicos en Calcuta para evaluar los riesgos que se le atribuye al uso de aguas residuales en estanques acuícolas. Las enfermedades diarreicas, la fiebre tifoidea y la hepatitis A son enfermedades que afectan enormemente a la salud pública, aunque también es posible que los quistes de protozoarios, tales el Giardia y Cryptosporidium se encuentren en las capas superficiales de las lagunas y constituyan un riesgo. Con los niveles relativamente bajos de coliformes totales en las lagunas durante el período de crecimiento, es posible que los peces tengan una calidad suficientemente buena para el consumo humano, siempre y cuando se cocinen suficientemente y se mantengan altos estándares de higiene durante su preparación (Strauss y Blumenthal 1989). Los estudios sobre Vibrio parahaemolyticus han indicado que podría transmitirse a los consumidores de pescado o a los piscicultores durante los meses de verano. En términos generales, los efectos del uso de aguas residuales en los estanques acuícolas de Calcuta no están claros y se requieren más estudios microbiológicos y epidemiológicos.

- 12 6.

Uso agrícola, piscícola y forestal en Lima, Perú

6.1.

Antecedentes

Según el Ministerio de Agricultura, el Perú tenía en 1991 las siguientes áreas de uso de aguas residuales (ha): Ciudad

Áreas con tratamiento

Áreas sin tratamiento

Piura Chiclayo Trujillo Lima Ica Tacna

116 0 0 78 200 200

0 390 260 3.078 0 0

Total

594

3.728

Las cifras revelan que actualmente existen más de 4.322 ha agrícolas regadas con aguas residuales, de las cuales solo 14% recibe aguas con algún tratamiento previo. El tratamiento y uso de las aguas residuales se inició en el Perú en la década del sesenta con la implementación de las lagunas de estabilización de San Juan en Lima. Este sistema, considerado como la opción tecnológica más viable para alcanzar el objetivo "no patógenos", se ha aplicado al 78% de las plantas existentes en el país. Sin embargo, la cobertura de tratamiento solo llega a 17,6% de las aguas residuales generadas, ya que la crisis económica ha limitado las inversiones en este rubro. 6.2.

Estudios realizados por el CEPIS

El Perú es la sede del Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS), el que conjuntamente con varias instituciones nacionales estudia desde 1977 el sistema de lagunas de estabilización para reusar las agua en diversas actividades agropecuarias. Los proyectos realizados en San Juan por el CEPIS son: a) b) c) d) e) f) 6.3

Evaluación de lagunas de estabilización. Control de calidad del agua en lagunas de estabilización usadas en acuicultura. Evaluación microbiológica y toxicológica del reuso de aguas residuales en riego agrícola. Reuso en acuicultura de aguas tratadas en lagunas de estabilización. Reuso en agricultura de aguas tratadas en lagunas de estabilización. Evaluación de remoción de Vibrio cholerae en lagunas de estabilización.

Uso de las aguas residuales en agricultura

- 13 La agricultura es la principal actividad desarrollada con el uso de las aguas residuales en el Perú. No se tiene referencias de que la productividad mejore por el uso de aguas residuales, pero sí sustituye por completo la fertilización artificial. En el país se utiliza un total de 3.950 ha (91% del área de reuso) para los siguientes cultivos agrícolas: Tipo de cultivo

Productividad (kg/ha)

Área (ha)

Producción (t/año)

Tipo de agua

Algodón

3.500

200

700

tratada

Maíz grano

5.000

460

2.300

ambas

Maíz forraje

100.000

156

1.560

tratada

Alfalfa

20.000

20

400

tratada

Camote

24.000

18

432

tratada

Caña de azúcar

18.000

260

4.680

cruda

Hortalizas

40.000

2.908

116.320

cruda

Se ha estimado que las 4.022 ha de campos agrícolas regados con aguas residuales están produciendo más de 126.000 toneladas métricas anuales de productos varios, correspondiendo el 92% a hortalizas, tales como la cebolla, espinaca, albahaca, acelga, perejil, cilantro, lechuga, col, coliflor, ají y tomate. En algunos lugares menos productivos se produce camote. Los cultivos industriales como el algodón y los forrajes como maíz y alfalfa no requieren efluentes de alta calidad, sin embargo, están siendo regados con aguas tratadas. El riego de la caña de azúcar con aguas crudas puede ser de poco riesgo por tratarse de un producto industrializado, pero sí constituye un riesgo para los trabajadores. El mayor riesgo se presenta en los cultivos de hortalizas regados con aguas sin tratamiento, como es el caso de las 3.078 ha ubicadas en Lima. Por lo tanto, es urgente la restricción de estos cultivos, mientras no se implemente un sistema de tratamiento altamente eficiente. El Proyecto de San Bartolo espera desarrollar 4.700 ha con los siguientes cultivos:

Cultivo

Área (ha)

Producción (t)

2.700

9.500

Maíz grano

400

2.000

Maíz forraje

550

57.000

Alfalfa (forraje)

300

6.000

Algodón

- 14 Pasto Rhodes

250

6.000

Hortalizas varias

500

20.000

4.700

100.500

Total

Los cuatro primeros cultivos serán regados con efluentes provenientes de lagunas facultativas y las hortalizas recibirán al agua recuperada del acuífero previamente recargado con aguas residuales. 6.4. Uso de las aguas residuales en forestación La actividad forestal que actualmente ocupa 300 ha está dedicada a la formación de bosques con fines ecológicos y recreativos. En el área de San Juan (Lima) hay un parque zonal con 120 ha de bosque de eucaliptos. Además, cuenta con un vivero forestal para abastecer otras áreas de la ciudad. Los proyectos de tratamiento y reuso de aguas residuales cuentan con un área forestal perimétrica, utilizada como barrera de viento que evita la difusión de malos olores, además de mejorar el ornato del lugar. La Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM) está implementando el Proyecto "Módulo Piloto de Tratamiento y Reuso de Aguas Residuales en Agricultura, Acuicultura y Forestales" en las Viñas de La Molina. En este caso, el componente forestalapícola tiene un propósito productivo, además de conformar un cordón perimetral. 6.5.

Uso de las aguas residuales en actividades pecuarias La ganadería es una actividad complementaria a la agrícola. En San Juan, existen alrededor de 60 cabezas de ganado vacuno que aprovechan la producción de forrajes. También algunos agricultores cuentan con un número pequeño de ganado ovino. La vegetación sembrada en los taludes internos de los estanques piscícolas es cortada periódicamente por los pastores de ovinos del lugar. El proyecto de San Bartolo ha considerado dentro de su programa agropecuario la producción anual de 22 millones de litros de leche y el sacrificio de 3.500 cabezas de ganado vacuno.

6.6.

Uso de aguas residuales en acuicultura: La piscicultura es una nueva alternativa que se está proponiendo dentro de las actividades de reuso de las aguas residuales. Es por ello que el CEPIS y la UNALM ejecutaron el Proyecto de Reuso en Acuicultura de las Aguas Residuales Tratadas en las Lagunas de Estabilización de San Juan durante los períodos 1983-1984 y 1988-1990.

- 15 Durante el primer período (preliminar) se logró definir que las condiciones ambientales de las lagunas cuaternarias eran satisfactorias para la supervivencia y crecimiento de los peces tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus) y carpa común (Cyprinus carpio). Sin embargo, estas lagunas no resultaron prácticas para el cultivo y se recomendó usar estanques piscícolas abastecidos con efluentes terciarios. La segunda fase (definitiva) tuvo la finalidad de establecer una tecnología de producción para diseñar sistemas integrados de tratamiento de aguas residuales y acuicultura. En estanques piscícolas se efectuaron cuatro campañas experimentales con tilapia del Nilo y se lograron los siguientes resultados:

6.7.

-

las tilapias con un peso inicial de 60 g pueden cultivarse durante los cuatro meses de calor a densidades de 2 peces/m2, para alcanzar un peso comercial de 250 g;

-

a partir de una biomasa inicial de 960 kg/ha, durante el período mencionado, se obtiene una producción final de 4.400 kg/ha sin adicionar alimento artificial;

-

no se detectó la presencia de bacterias ni virus patógenos en los peces cultivados en aguas tratadas con niveles inferiores a 10.000 coliformes fecales/100 ml.

Riego de áreas verdes y campos deportivos El parque zonal Huayna Cápac ubicado en San Juan incluye 12 ha de campos recreacionales con cobertura vegetal regada con aguas residuales tratadas. Este campo se riega dos días por semana y se evita el ingreso del público hasta después de 48 horas del riego. Un tramo del acantilado costero de Lima está siendo irrigado con aguas residuales tratadas para recuperar la cobertura vegetal que antiguamente existía. Para ello se ha implementado un pequeña planta de sedimentación y filtros percoladores que abastecen de 1 l/s para el riego por goteo. El Club de Golf La Planicie está manteniendo sus campos mediante el riego con un efluente tratado en un reactor anaerobio de flujo ascendente y dos lagunas facultativas de acabado.

6.8

Uso de lodos para agricultura Después de 5 y 8 años de operación continua, las lagunas primarias y secundarias, respectivamente se drenan para extraer los lados acumulados. Luego de un período de secado de 3 a 6 meses, los lodos se recolectan con un cargador frontal y se trasladan a un área cercana para continuar su secado. Los lodos extraídos de las lagunas de estabilización de San Juan se almacenan por un año, para luego ser utilizados como abono o mejoradores de suelos arenosos. La Empresa de Peajes de Lima Metropolitana viene utilizando este material para preparar la tierra existente en la berma central de las autopistas, en donde luego se plantan árboles.

- 16 6.9.

Programa Nacional de Uso de las Aguas Residuales El Ministerio de Agricultura, a través de su Programa Nacional de Reuso de Aguas Residuales para Riego Agrícola ha proyectado invertir US$ 97,5 millones para desarrollar 18.000 ha agrícolas en diversas ciudades del Perú (véase capítulo 10, acápite XXXX). El Servicio de Abastecimiento de Agua Potable y Alcantarillado de Lima (SEDAPAL) ha elaborado el Estudio de Reuso de Aguas Servidas para Irrigar las Zonas Áridas ubicadas en el Sur de Lima. Este proyecto, inicialmente elaborado en 1985 por la empresa israelí TAHAL, comprende las siguientes acciones: -

Conducir 13 km un caudal de 2 m3/s del colector Surco que recoge los desagües del Cono Sur de Lima.

-

Implementar un sistema de tratamiento por lagunas aireadas facultativas para uso forestal y por recarga del acuífero para uso agropecuario.

-

Distribución y riego a presión de 4.500 ha para el desarrollo agrícola y ganadero.

El costo del proyecto fue estimado en US$ 69 millones, de los cuales 2/3 correspondería a la conducción y tratamiento de las aguas. Un segundo estudio del Proyecto de San Bartolo ha sido realizado en 1989 por la Agencia Internacional de Cooperación del Japón (JICA), básicamente referido a la conducción y tratamiento mediante lagunas de estabilización de 4 m3/s para el riego de 4.800 ha. En este caso se estimó una inversión de US$ 98 millones, correspondiendo el 78% al sistema de conducción. Otro proyecto elaborado por SEDAPAL está localizado en el Cono Norte de Lima, en donde se pretende desarrollar 350 ha agrícolas en el área desértica de Piedras Gordas.

- 17 7.

Referencias bibliográficas

-

Comisión Nacional del Agua. 1995. Propuesta para la creación del Centro de Estudios sobre Uso de Aguas Residuales en el Valle de Mezquital. México, DF: Secretaría de Medio Ambiente, Recursos Naturales y Pesca, Gerencia Regional de Aguas del Valle de México.

-

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-

Perú, Ministerio de Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construcción. 1993. Complejo biotecnológico de San Juan de Miraflores. Lima: Dirección General de Medio Ambiente.

-

Perú, Ministerio de Vivienda y Construcción. 1991. Actualización del estudio de factibilidad del aprovechamiento de aguas servidas tratadas con fines de riego en las Pampas de San Bartolo, Lima; informe parcial. Lima: Programa de Protección Ambiental y Ecología Urbana; Programa Nacional de Drenaje y Recuperación de Tierras; y Servicio de Agua Potable y Alcantarillado de Lima.

-

Moscoso, J. 1993. Módulo piloto de tratamiento y reuso de aguas residuales en agricultura, acuicultura y forestales en Las Viñas de La Molina; perfil de proyecto. Lima: Universidad Nacional Agraria La Molina.

-

Moscoso, J. 1993. Estudio de caso del reuso de aguas residuales en el Perú. Universidad Nacional Agraria La Molina. Taller Regional para las Américas sobre Aspectos de Salud, Agricultura y Ambiente vinculados al Uso de las Aguas Residuales. Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, Jiutepec, Morelos, México. Noviembre, 1993.

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-

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-

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