ANALISIS DE LOS EFLUENTES LIQUIDOS RESIDUALES INDUSTRIALES Y MUNICIPALES EN EL ESTADO DE OAXACA.

Ing. Félix Julián Soto Área Protección Ambiental CIIDIR - UNIDAD OAXACA I.P.N. 01-951 7-06-10, 7-04-00

I. RESUMEN En el estado de Oaxaca tiene una población de 95,364 km2, esta formado por 570 municipios, tiene una densidad de población de 32 habitantes / kilometro2 y una tasa de crecimiento de 2.51, se reporta una población de 3,019,560 habitantes (CONAPO - 1990). El estado a nivel nacional está considerado de bajo nivel industrial, , por lo que se hizo el análisis encontrando solamente 26 empresas con flujos de aguas residuales significativos, estas son de diferentes tipos y se ubican principalmente en seis regiones del estado que se mencionan en este orden: Región de Tuxtepec con un gasto de 4,000 litros por segundo (l.p.s.), Región del Istmo con un gasto de 1960 l.p.s., Región Mixteca 80 l.p.s., Huatulco. Puerto Escondido 32 l.p.s., Valles Centrales, descarga 32 l.p.s., Región Zona Norte 35 l.p.s. haciendo un total de 6139 l.p.s. generalmente estas empresas son: Fábricas de papel, cerveceras, ingenios, refinería, embotelladoras, maderas y minería. Consultando la normatividad ambiental que nos señala los parámetros a evaluar en cada una de las industrias y tomando en cuenta las concentraciones promedio, pudimos determinar el potencial de contaminantes que reciben los principales cuerpos receptores, como son en la Región de Tuxtepec, los ríos Sto. Domingo, Obispo, Laguna el Fénix y Terrenos Agrícolas, en la Región del Istmo de Tehuantepec, han sido afectados Bahía la Ventosa, Río Los Perros y Canales de Riego; en la Región Mixteca los cuerpos receptores son los ríos Mixteco y Nochixtlán, sin embargo en la zona de Huatulco se han construido Plantas de Tratamiento con muy buenas eficiencias; en los Valles Centrales las aguas industriales son descargadas en los rios Atoyac, Salado, los Ocotes, Totolapan. Con referencia a las aguas residuales Municipales, las ciudades más importantes del estado suman un total de 1800 l.p.s., solamente se tienen sistemas de tratamiento en algunas colonias, tratando flujos que no llegan al 10% del flujo total encontrado, en cuanto a los sólidos totales se tiene una concentración del efluente de 103.6 ton. por día y en el caso de la demanda bioquímica de oxígeno de 31.1 ton. por día, por lo que haciendo un análisis se proponen alternativas al gobierno estatal para la solución por lo menos en la problemática de la contaminación del agua.

II. INTRODUCCIÓN El estudio del agua, será siempre de interés para particulares y oficiales, debido a la importancia que tiene en la salud humana y animal, así como en diferentes usos industriales, principalmente en la alimenticia y otros para la protección de materiales, equipos y herramientas. El agua ha sufrido una migración constante en la superficie de la tierra, las corrientes del Golfo y de Humboldt, circulan constantemente en los mares regulando el clima de la tierra y haciendo posible la vida acuática en ríos, lagos y mares, de ahí se libera el vapor para que se condense y caiga en alguna parte de la tierra . En los Estados Unidos de Norteamérica se tiene una evaluación completa del agua de lluvia , ríos, océanos, mares, manantiales, lagos, sin embargo en la República Mexicana no se tiene información y principalmente en el estado de Oaxaca, la disposición de los volúmenes de abastecimiento en el globo terráqueo es la siguiente 97.13%, está en los océanos, casquetes polares y glaciares el 2.24%, agua subterránea el 0.61%, ríos, lagos y corrientes el 0.02% . La composición química del agua en estas zonas son diferentes, ya que depende del origen, del lugar de la tierra donse se localicen,asi como de la composiciíon del suelo, encontrando caracterizaciones .

Tabla 1: Composicion quimica del agua de mar. CONSTITUYENTE Sodio Magnesio Calcio Potasio Cloruro Sulfatos Bicarbonatos Bromuro Otros sólidos Sólidos disueltos totales

PPM 10,500 1,350 400 380 19,000 2,700 142 65 34 34,500

El contenido de sales disueltos en el agua de mar, son suficientes para elevar la densidad a 1.0243 s/cm3 a la temperatura de 20ºC y que es mayor que el agua pura. De los océanos el agua se evapora y es transportada sobre las masas territoriales, donde se deposita para precipitarse en forma de lluvia, nieve o granizo, durante el recorrido el agua atraviesa la atmósfera, teniendo la posibilidad de equilibrarse con los gases que ahí se encuentran, principalmente con compuestos como CO2, CO, SO2, Nox que son productos de los procesos de combustión y están asociados con la contaminación atmosférica que se dan en las comunidades urbanas-industriales.

Los principales constituyentes atmosféricos N2 y O2 son ligeramente solubles en agua en una proporción 17.0 a 40 mg/l a la temperatura de 25ºC, pero otros constituyentes menores como el C02 y SO2 son muy solubles en la misma temperatura. La composición química del agua precipitada es variada ya que depende de la zona de estudio y también de los componentes atmosféricos, tal es el caso de los océanos donde el agua es rica en sulfatos, sodio, cloro y magnesio. Tabla 2.- Composicion promedio del agua de lluvia(ppm) SiO2 Al+3 Ca+2 Mg+2 Na K HCO3-1 SO4 NO2NO3 SDT pH

1.2 0.01 1.2 0.7 0.0 0.0 7.0 0.8 0.0 0.2 8.2 5.47

El pH en el agua de lluvia es menor que el agua de mar debido al equilibrio alcanzado con el CO2 atmosférico. El agua cae sobre la superficie de la tierra y entra en contacto con rocas, sedimentos y el suelo, así como con los habitantes vegetales y animales, desarrollando reacciones químicas que modifican la composición del agua. Por esta razón es importante estudiar las características de las aguas que se localizan en ríos, manantiales, lagos, lagunas, incluyendo al agua subterránea.

Tabla 3.- Composición quimica tipica del agua superficial y subterranea.(ppm)

SiO2 Fe+3 Ca+2 Mg+2 Na K+1 HCO3 SO4 ClNO3-1 SDT DT como CaCO3

EFLUENTES DE PRESAS 9.0 0.08 4.0 1.1 2.5 0.5 19.0 1.6 2.0 0.41 35 15.0

MANANTIALES

POZO PROFUNDO

1.2 0.02 38 8.1 6.5 1.0 120 22 13 0.1 170 125

10.5 0.1 92 34 8.1 1.2 340 85 9.6 13 434 370

El hombre realiza diversas actividades que van a influir en la calidad del agua principalmente por las descargas de los desechos municipales industriales y agrícolas cuyo impacto de los efluentes industriales y domésticos se manifiestan en las aguas superficiales, subterráneas y en el mismo suelo. Los desechos domésticos aumentan el contenido de materia mineral y orgánica de las aguas naturales, de igual modo estas aguas contienen una gran variedad de compuestos orgánicos como son: de 100 a 300 mg/l de carbono orgánico, de 10 a 30 mg/l de nitrógeno y de 1 a 2 mg/l de fósforo.

Tabla 4.- Composicion quimica de las aguas residuales domésticas.(ppm) MINIMA MEDIA Sólidos totales 350 700 Sólidos disueltos 250 500 fijos 145 300 volátiles 105 200 Sólidos suspendidos 100 200 totales 30 50 fijos 70 150 volátiles Sólidos sedimentables 5 10 (ml/l) Demanda Bioquímica de 100 200 Oxigeno (DBO5) Carbón orgánico total 100 200 (COT) Demanda Química de 250 500 Oxigeno (DQO) Nitrógeno total 20 40 Orgánico 8 15 Amoniacal 12 25 Nitritos 0 0 Nitratos 0 0 Fósforo total 6 10 Orgánico 2 3 Inorgánico 4 7 Cloruros 30 50 Alcalinidad como 50 100 CaCo3 50 100 Grasas y aceites

MAXIMA 1200 850 525 325 350 75 275 20 300 300 1000 85 35 50 0 0 20 5 15 100 200 150

DBO5.- Mide la capacidad de las bacterias comunes para digerir la materia orgánica DQO.- Mide la capacidad de una solución de ácido crómico caliente de oxidar a la materia orgánica COT.- Mide el CO2 producido por los organismos, cuando una muestra de agua se atomiza en una cámara de combustión. SOLIDOS TOTALES.- Materia que queda como residuo después de evaporar y secar una muestra de agua a 103-105ºC SOLIDOS SUSPENDIDOS.- Son volátiles y fijos: los primeros se aplican comúnmente a los lados de las aguas residuales para determinar el grado de estabilidad biológica TEMPERATURA.- Es importante por la cantidad de oxígeno ya que es menos soluble en agua caliente que en agua fría.

GRASAS Y ACEITES.- Son de origen orgánico, son estables y de difícil descomposición por las bacterias. Las aguas residuales tienen una composición muy heterogénea que pueden ser orgánicos e inorgánicos que generalmente son compuestos tóxicos no biodegradables. Dentro de los orgánicos típicos de origen industrial encontramos lo siguiente: - acetofenona - 2,3 dimetil octano - a-canfanona - n-dodecano - Diciclopentadieno - 4etilperidina - 1,2 dimetoxibenceno - etilbenceno - 2,3 dimetil naftaleno - isopropilbenceno - D-caesol - O-metoxifenol - Nitrobenceno - fenil-ciclohexano - Tolueno - 1,3,5 triclorofenol - Vinilbenceno - Xicleno Metales pesados Mercurio Cromo

Plomo

III. METODOLOGIA 1.- CONSULTA BIBLIOGRAFICA.- A este respecto, buscamos conocer la importancia del agua, desde el ciclo hidrológico, conociendo los cambios que ésta sufre por la composición de la atmósfera y del suelo, así como la contaminación del agua por el tipo de industrias encontradas en el área de estudio. 2.- Asistencia a dependencias gubernamentales para conocer el flujo de las diferentes descargas de aguas residuales industriales y domesticas. 3.- Conocimiento del tipo de industrias en el estado. 4.- Poblaciones importantes que cuentan con sistema de alcantarillado. 5.- Caracterización de las descargas de aguas residuales en principales cuerpos receptores. 6.- Resultados obtenidos 7.- Conclusiones y recomendaciones.

IV. RESULTADOS OBTENIDOS La comisión Nacional del Agua establecio la Ley Federal de Derechos en Materia de Agua, en la cual considera al estado de Oaxaca, en la zona de disponibilidad Nº 9 que lo compromete a pagar $1.3951 por metro cúbico de agua proveniente de fuentes superficiales o extraídos del subsuelo y 16.79 por cada mil metros cúbicos. El Art.276 de la misma ley dictamina que están obligados a pagar el derecho por la descarga de las aguas residuales en cuerpos receptores, las personas físicas o morales que descarguen en forma permanente intermitente o fortuita aguas residuales de ríos, cuencas, cauces, etc., o en los suelos que contaminen el subsuelo o los acuíferos, también clasifica a los cuerpos receptores ubicando al estado de Oaxaca del tipo A, lo cual permite tener los limites máximos permisibles en cuerpos receptores. Tabla 5.- Limires máximos permisibles para descargar en cuerpos receptores para el estado de Oaxaca(ppm) CONTAMINANTE Grasas y aceites Sólidos suspendidos totales Demanda Bioquímica de Oxígeno Nitrógeno total Fósforo total Arsénico Cadmio Cianuros Cobre Cromo Mercurio Níquel Plomo Zinc Coliformes fecales

CUERPO RECEPTOR TIPO A 15 150 150 40 20 0.2 0.2 2.0 4.0 1.0 0.01 2.0 0.5 10.0 Mayor a 1000 NMP/100 ml

Del mismo modo el Art. 278-C establece el monto del derecho a pagar por cada tipo de contaminante que rebase los limites máximos permisibles. El estado de Oaxaca tiene poblaciones importantes como son: Huajuapan de León, Salina Cruz, Oaxaca de Juárez, Tuxtepec, Etla, Juchitan, Cd. Ixtepec, Huatulco, Tamazulapam, Matias Romero,

Ocotlan, Tlacolula de Matamoros, etc, en estas poblaciones se encuentra el 90% de la población total del estado, solamente se tienen 5 plantas de tratamiento de aguas residuales municipales con una capacidad no mayor a 20 l/seg. En el aspecto industrial se tienen empresas de tipo madereras, cementeras, refresqueras, ingenios, cerveceras, hoteleras, hospitales, construcción, petróleo, cría y engorda de ganado porcino, servicios varios, como se indica en la siguiente tabla. Tabla 6.- Potencial de aguas municipales y residuales en el estado de Oaxaca TIPO DE EMPRESA Tipo de empresa

Ingenios

VOL. MEDIO m3/día 94963.1

32017.1

Refresqueras

356.1

Elaboración de Cerveza Madereras

5661.8 19482

Fabrica de Cemento y cal PEMEX

350 25054

Hotel

125

Hospitales

150

CUERPO RECEPTOR Río Atoyac Río Salado Río Mixteco Río Los Perros Subsuelo Río Papaloapan Río Tehuantepec Río Copalita etc... Arroyo Camaloye Río Cosolapa Subsuelo Río Atoyac Río Salado Río Papaloapan Río Los Perros Río Papaloapan Río Atoyac Río Salado Subsuelo Río Papaloapan Arroyos s/n Subsuelo Subsuelo Mar Río Jalatlaco Mar Río Atoyac Subsuelo Río Jalatlaco Arroyo yolumecal

Fca. de leche y derivados Fca. de papel Ferrocarriles Nacionales de México Cría y engorda de ganado Servicio en Aeropuerto Fca. de Aceites Productos Alimenticios Otros

31 44495 635 18 46 37 23 106

Subsuelo Ríos s/n Arroyo inmunidado Río papaloapan Arroyo El Chapo Arroyo s/n Río Atoyac Subsuelo Subsuelo Subsuelo Río Atoyac Subsuelo Río Salado Río Jalatlaco Río Los Perros Río Tehuantepec

Total de Aguas municiaples= 94963.1 m3/día Total de Aguas Industriales = 128593 m3/día Se tienen plantas de tratamiento de aguas residuales en algunas empresas y poblaciones como son: Huatulco, Colonias de Oaxaca, Huajuapan de León, algunos hoteles de Huatulco, Fca. de leche Liconsa, la cervecera del trópico, PEMEX, que se estima que solamente tratan el 10% de las aguas residuales que se generan.

CARACTERIZACION DE LAS AGUAS DE DESCARGA EN CUERPOS RECEPTORES EN ALGUNAS EMPRESAS Y MUNICIPIOS.

Se tienen 2 caracterizaciones realizadas por laboratorios particulares y oficiales; entendiéndose por particulares los que realiza la misma empresa y oficiales los que han realizado escuelas y centros de investigación.

Tabla 7.- Resultados efectuados por el CIIDIR I.P.N. - OAXACA por encargos de las empresas EMPRESAS

Madereras Fca. de papel Ingenios Cerveceras Hoteles Cementera Refresqueras Extracción de aceites Servicios de lavado y engrasado Ferrocarriles Nacionales de México Productos alimenticios Pasteurizadora de leche y derivados Hospitales PEMEX Cría y engorda de ganado porcino

DBO5 (mg/l)

GRASAS Y ACEITES

DQO (mg/l)

340-600 600-900 450-800 20-60 60-100 75-150 400-960 2000-3000

SOLIDOS SUSP. TOTALES (mg/l) 360-500 500-700 960-1200 6-25 14-50 40-120 60-120 400-1200

90-150 60-120 120-150 6-12 25-50 120-150 20-60 alto

500-800 1120-1500 1900-2000 280-350 125-250 250-400 1000-2000 6000-8000

1500-2500

1400-2000

alto

6000-8000

400-900

800-1600

2000-3000 alto

3000-4000

120-200

400-500

250-500

600-1200

1000-2000

400-500

100-200

1500-3000

80-350 50-150 200-600

250-400 40-60 400-800

150-300 25-50 60-120

200-600 150-300 800-1200

Los cuatro parámetros evaluados en las descargas son contaminantes muy elevados que se han descargado en cuerpos receptores los cuales también han sido caracterizados, encontrando valores mucho más pequeños debido al fenómeno de dilución desarrollado.

La siguiente tabla corresponde a algunas caracterizaciones realizadas en ríos, lagunas, etc. Tabla 8.- Algunas caracterizaciones realizadas en ríos, lagunas, etc. DB05 (mg/l)

Laguna de Chacahua Rio Verde Río Copalita Presa Benito Juárez Río Atoyac Río Cozaltepec Río Mixteco Río Yosocuta Río Atoyac Río Los Perros Río Tehuantepec Presa Cerro de Oro

18.3 5.6 7.0 12 14.0 7.8 12.68 6.3 20.0 7.6 5.4 12.6

SOLIDOS SUSPENDIDO S (mg/l) 20-40 25 40 125 150 150 100 120 80 150 50 60

GRASA Y ACEITES (mg/l)

DQO (mg/l)

4-5 0.0 0.0 1.5 10.1 5.6 2.6 1.5 110.1 4.8 0.9 32.7

640 69.8 37.76 67.27 106 11.64 161.6 57.5 69.8 80 9.9 39.4

Tabla 9.- Cantidad de materia orgánica, grasas y aceites descargados en cuerpos receptores EMPRESA Ingenios Fca. de papel Madereras Cervecera Cementeras Refresqueras Extracción de aceites Serv. lavado y engrasado Ferrocarriles Nacionales de México Cría y engorda de ganado Productos alimenticios Pasteurizadora de leche Hospitales PEMEX TOTAL

MATERIA ORGANICA (ton/dia) 20.0 33.37 9.15 0.226 0.039 0.904 0.093 0.96 0.412

GRASAS Y ACEITES (ton/día) 3.842 4.0 2.33 0.050 0..047 0.053 0.037 0.48 2.22

0.004 0.00368 0.0465 0.0322 2.5 67.74

0.0009 0.00862 0.069 0.0337 0.936 14.097

V. ANALISIS DE RESULTADOS La tabla Nº 7 contiene las concentraciones de la DBO5 y DQO, grasas y aceites y sólidos suspendidos totales, se tienen concentraciones elevadas de materia orgánica, que en todos los tipos de empresas rebasan los limites máximos permisibles que establece la norma NOM-001-ECOL-1996 relacionado con las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales, a excepción de las empresas que tienen sistemas de tratamiento de aguas residuales como lo son PEMEX, Cervecera del Trópico, algunos hoteles y Liconsa, se tiene el mismo problema con los sólidos suspendidos totales y las grasas y aceites. Se hicieron caracterizaciones en los ríos corrientes abajo, encontrando concentraciones más pequeñas de los mismos parámetros, esto obedece al proceso de dilución, sin embargo se estima que las concentraciones aumentaran en años posteriores, los resultados obtenidos se indican en la tabla Nº 8. El flujo total estimado en el estado de agua residual de origen domestico es de 94963 m3/día, que se aproxima a las 20 ton/día de materia orgánica y en una proporción semejante de los otros parámetros. Estas concentraciones se van haciendo más complejas por la variedad de solventes que utilizan los pequeños talleres y empresas de nueva creación en el estado. Alguna información encontrada en la Comisión Nacional del Agua relacionada con la caracterización del agua residual en las descargas en cuerpos receptores así como los proporcionados por los municipios y que descargan en alcantarillas, son cantidades mas pequeñas y se observa que son canalizadas por los mismos generadores de residuos.

VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 1.- Un alto porcentaje de las poblaciones en el estado no tienen sistemas de tratamiento de aguas residuales incluyendo a la ciudad de Oaxaca y son municipios conurbados que tienen una población mayor a 500,000 habitantes. 2.- Los sistemas de tratamiento existentes son de lodos activados y aereación extendida no habiendo personal capacitado para la operación de las mismas. 3.- Los organismos oficiales en el estado no cuentan con la infraestructura y el personal necesarios para evaluar las caracterizaciones de las descargas tanto de aguas de origen doméstico, como de origen industrial, por lo que las mismas empresas elaboran los análisis no reportando lo real por el temor de no cumplir con la Ley Federal de Derechos 4.- Se requiere proponer alternativas a las empresas generadores de contaminantes elevados, con el propósito de proteger a los sistemas acuíferos, ya que en el estado el abastecimiento de agua provenientes de este origen es aproximadamente del 80% (Belmonte Jiménez, 1995) así como también

para proteger a los cuerpos receptores principalmente a los ríos ya que son usados para la recreación y cultivo de flora y fauna. 5.- Algunos ríos como el Atoyac, los Perros, Salado, Papaloapan han sido contaminados tanto con efluentes municipales como industriales por lo que actualmente han quedado inservibles, buscando al gobierno estatal su rehabilitación a un costo muy elevado. 6.- Varias poblaciones del estado se abastecen de los ríos mencionados ya se a en forma directa o por medio de galerías filtrantes por lo que es de alto riesgo principalmente donde se tienen contaminantes como metales pesados, tal es el caso del mercurio, cadmio, cromo, etc. y otros como fenoles, bromo y varios orgánicos. 7.- Se tienen 67.74 ton/día de materia orgánica que se distribuyen en cuerpos receptores y el subsuelo y 14 ton/día de grasas y aceites, situación que es preocupante por el daño que estos ocasionan al medio ambiente.

VI. RECOMENDACIONES 1.- Es conveniente crear un centro o instituto de estudio del agua en el estado que sea el encargado de evaluar las descargas de aguas residuales y en función de los resultados obtenidos proponer alternativas a las empresas generadoras. 2.- El gobierno federal o estatal deberá construir plantas de tratamiento en ciudades importantes como son: Tuxtepec, Juchitan, Tehuantepec, Salina Cruz, Ocotlan, Tlacolula, Miahuatlan, Huajuapan de León, Tamazulapan, Loma Bonita, Matías Romero, Puerto Escondido, Puerto Ángel, Huatulco, etc. 3.- Crear la Maestría en Ingeniería Ambiental ya sea en la Universidad Autónoma “Benito Juárez” de Oaxaca ó en el Instituto Tecnológico de Oaxaca que tenga como principales objetivos resolver los problemas de contaminación del agua en función del tipo de industrias existentes. 4.- Crear tecnología de bajo costo para el manejo y uso del agua así como el aprovechamiento del mismo. BIBLIOGRAFIA C.N.A. Comisión Nacional del Agua, Delegación Oaxaca. C. Gomella.- Tratamiento de Aguas para Abastecimiento Público. Fair. Geyer y Okun.- Purificación de Aguas y tratamiento y remoción de aguas residuales. Metcalf-eddy.- Tratamiento, evacuación y reutilización de aguas residuales.. R.S. Ramalho.- Tratamiento de aguas residuales.