El muestreo permite determinar si la calidad del agua es la apropiada para un uso final o si se cumple con la reglamentación relativa a la descarga de aguas residuales.
Se tienen varios tipos de muestras. En la siguiente figura se representan los diversos tipos de muestra.
Ilustración 1 Contaminantes en las aguas residuales
Muestra simple.
Permite conocer la concentración de los constituyentes en el lugar y hora en que se realiza el muestreo. Son muestras puntuales de una descarga específica.
Muestra compuesta.
Permite valorar los efectos de descarga y operaciones especiales, variables o irregulares. Se forma de varias muestras simples. El volumen por tomar de cada una de las muestras simples, para formar la compuesta, está en función del flujo que presente la descarga.
Muestra integrada.
Permite proponer tratamientos combinados para varias corrientes de aguas residuales.
Muestra de sondeo.
Representan la amplitud, frecuencia y duración de variaciones en la fuente generadora. Una de las variables a considerar en la toma de muestras son las horas de operación de los procesos que contribuyen a las descargas de agua residual.
Durante el proceso de muestreo es importante medir el caudal de la descarga de agua residual de tal forma que se puede estimar el volumen de muestras simples para formar la muestra compuesta. Está etapa es fundamental en la cadena de custodia para la toma de muestras.
2. 3. 1. Toma y análisis de muestras.
Los programas de muestreo se desarrollan por una serie de razones, por ejemplo: obtener datos de operación sobre el desempeño de una planta de tratamiento, datos que reflejan el desempeño de una operación o equipo específico, datos para implementar nuevos programas y datos para dar cumplimento a la normatividad vigente. Para alcanzar las metas del programa de muestreo, los datos obtenidos deben ser:
· Representativos: los resultados deben representar las características o calidad del agua residual.
· Reproducibles: los resultados deben ser reproducidos por otros siguiendo el mismo muestreo y protocolos analíticos.
· Sustentados: la documentación debe estar disponible para validar el plan de muestreo. Los datos deben tener un grado conocido de exactitud y precisión.
· Útiles: los resultados deben usarse para cumplir con los objetivos del plan de muestreo.
Antes de desarrollar un programa de muestreo debe realizarse un protocolo detallado que establecerá una cadena de custodia que garantice la confiabilidad de los resultados.
A continuación, se mencionan los puntos principales del protocolo y cadena de custodia.
· Plan de muestreo: determina el número de puntos de muestreo, número y clase de muestras, intervalo de tiempo entre la toma de muestras.
· Tamaño de las muestras: define el volumen de cada una de las muestras a tomar, así como si es una muestra simple, compuesta o integrada.
· Rotulado y cuidado de las muestras: la identificación de cada una de las muestras es de suma importancia, deberán registrarse en una bitácora de campo en la que se anoten los siguientes datos: registro de cuidado en el transporte (preservación de la muestra en refrigeración y/o en medio ácido), desarrollado de la orden de solicitud de análisis, entrega de la muestra en laboratorio, recepción de la muestra y orden del análisis de la muestra.
· Métodos de muestreo: técnicas y equipos específicos usados en el muestreo: manual o automático.
· Almacenamiento y preservación de la muestra: se refiere al tipo de recipientes (plástico o vidrio), métodos preservación y tiempo máximo permitido para almacenamiento.
· Constituyentes de la muestra: lista de parámetros a ser medidos.
· Métodos analíticos: lista de métodos y procedimientos usados en campo y laboratorio, además de los límites de detección de los diferentes métodos individuales.
La siguiente tabla presenta los principales parámetros que integran la caracterización del agua residual, indicando el tipo de preservación y el máximo periodo en días que puede mantenerse una muestra antes de realizar el análisis de laboratorio.
Tabla 1 Preservación de muestras.
| Parámetro | Preservación | Máximo periodo |
| 2ml H2SO4/litro, 4ºC | 24 días | |
| Acidez – alcalinidad | Refrigeración a 4ºC | 24 días |
| Cianuros | NaOH a pH=10 | 24 días |
| Calcio | No requerida | 7 días |
| Carbón orgánico | 2ml H2SO4/litro, pH=2 | 7 días |
| Cloruros | No requerida | 7 días |
| Color | Refrigeración a 4ºC | 24 días |
| DBO | Refrigeración a 4ºC | 6 horas |
| DQO | 2ml H2SO4/litro | 7 días |
| Dureza | No requerida | 7 días |
| Fluoruro | No requerida | 7 días |
| Fenoles | 1 mg CuSO4/litro + H3PO4, pH=4, 4ºC | 24 días |
| 40 mg HgCl2/litro, 4ºC | 7 días | |
| Metales totales | 5 ml HNO3/litro | 6 meses |
| Metales disueltos | Filtrar, 3ml HNO3/litro, pH=2 | 6 meses |
| Nitrógeno, NH3 | 40 mg HgCl2/litro, 4ºC | 7 días |
| Nitrógeno Kjeldahl | 40 mg HgCl2/litro, 4ºC | 24 días |
| Nitrógeno, NO2, NO3 | 40 mg HgCl2/litro, 4ºC | 7 días |
| Olor | Refrigeración a 4ºC | 7 días |
| Oxígeno disuelto | Determinación en sitio |
|
| pH | Determinación en sitio |
|
| Sólidos | No necesaria | 7 días |
| Sulfatos | Refrigeración a 4ºC | 7 días |
| Sulfuros | 2 ml de acetato Zn/litro | 7 días |
| Turbiedad | No necesaria | 7 días |
Es importante mencionar que un factor que debes tomar en cuenta al hacer la toma de muestras es la distancia que existe entre la zona de las pruebas recolectadas y el laboratorio ya que son bastante retiradas con el fin de no perder la validez.
Muestreo.
NMX-AA-003-1980 aguas residuales – muestreo.
NMX-AA-014-1980 aguas residuales – muestreo en cuerpos receptores.
Parámetros analíticos.
NMX-AA-004-SCFI-2000 Determinación de sólidos sedimentables en aguas naturales y residuales.
Residuales tratadas
NMX-AA-005-SCFI-2000 Determinación de grasas y aceites recuperables en aguas naturales.
Residuales y residuales tratadas.
NMX-AA-006-SCFI-2000 Determinación de materia flotante en aguas residuales y residuales (tratadas).
NMX-AA-028-SCFI-2001 Determinación de la demanda bioquímica de oxígeno en aguas naturales.
Residuales (DBO5) y residuales tratadas.
NMX-AA-030-SCFI-2001 Determinación de la demanda química de oxígeno en aguas naturales.
Residuales y residuales tratadas.
NMX-AA-034-SCFI-2001 Determinación de sólidos y sales disueltas en aguas naturales y residuales.
Residuales tratadas.
NMX-AA-051-SCFI-2001 Determinación de metales por absorción atómica en aguas naturales.
Potables, residuales y residuales tratadas.
NMX-AA-072-SCFI-2001 Determinación de dureza total en aguas naturales, residuales y residuales tratadas.
A continuación, observaras un ejemplo desde el proceso de muestreo hasta la determinación del tratamiento. Si en la muestra se tiene que determinar el color, se hace uso de la norma vigente NMX-AA-045-SCFI-2001 para la determinación de color. Es así como se toma en cuenta para todos los parámetros que te pueda solicitar quien te contrate o si se quiere investigar algunos solo por interés personal.
Una vez que ya se cuenta con los resultados, se conoce los contaminantes presentes en el agua que se analizó y como estos están impactando al entorno, en ese momento se toma la decisión de qué tipo de tratamiento de aguas se utiliza dependiendo de lo que se quiere hacer.
2. 3. 2. Problemáticas principales de contaminantes acuosos
Ahora conocerás el efecto que produce la contaminación en los cuerpos de agua. A partir de descargas de agua residual se refleja la disminución de oxígeno disuelto y la formación de depósitos de lodo, con esto se lleva a cabo una alteración de los recursos hídricos, disminución de la calidad del agua para consumo humano y una reducción en la capacidad de los procesos de auto depuración.
En la siguiente tabla observaras algunos de los efectos de los contaminantes presentes en las descargas de aguas residuales.
Tabla 2 Efectos de los contaminantes.
| Contaminantes | Efectos |
| Sólidos suspendidos | Pueden generar depósitos de lodo y condiciones anaerobias cuando el agua residual es descargada en cuerpo acuático. |
| Orgánicos biodegradables | Están compuestos principalmente de proteínas, carbohidratos y grasas. Son medidos comúnmente en términos de la DBO y DQO. Si se descargan sin tratar, su estabilización puede reducir el oxígeno disuelto en el cuerpo receptor y desarrollar condiciones sépticas. |
| Patógenos | Pueden ser transmisores de enfermedades. |
| Nutrientes | Tanto el N2 y P, junto con el C, son nutrientes esenciales de la tierra. Cuando se descargan a un cuerpo acuático, pueden originar el crecimiento de vida acuática indeseable, si se descargan en exceso pueden contaminar el cuerpo receptor. |
| Orgánicos refractarios | Son compuestos que tienden a resistir los métodos convencionales de tratamiento de agua residual, incluyen surfactantes, fenoles y pesticidas. |
| Metales pesados | Son usualmente adicionados después de alguna actividad comercial o industrial, deberán ser removidos si el agua va a ser para reúso. |
2. 3. 3. Depuración de aguas.
La depuración del agua implica remover los contaminantes físicos, químicos y biológicos producto de las actividades humanas. Estos contaminantes no siempre se remueven, sino que se disminuye su concentración con el objetivo de:
· Proteger la salud pública y los ecosistemas.
· Reducir el uso de agua de calidad potable al reusar agua tratada en aplicaciones donde se requiere agua de una menor calidad.
· Evitar el efecto negativo en la calidad de los cuerpos receptores (agua o suelo).
· Cumplir con la legislación ambiental vigente.
· Recuperar, sanear o rehabilitar cuerpos de agua contaminados (ríos, lagos, etc.).
· En las empresas, reutilizar agua en los procesos de enfriamiento.
La depuración de las aguas residuales y/o el acondicionamiento de aguas para la industria incluyen las siguientes etapas:
· Muestreo.
· Caracterización o medición de la concentración de los contaminantes presentes en el agua residual.
· Propuesta de alternativas de tratamiento.
El grado de tratamiento requerido para un agua residual depende principalmente de los requerimientos de la descarga del efluente de la normatividad ambiental y calidad final para reúso.
Los sistemas de tratamiento se pueden clasificar en primarios, secundarios o terciarios, los cuales dependen del objetivo de la purificación; es decir, el tratamiento primario se utiliza para eliminar todos los materiales de gran tamaño como pueden ser palos, ropa, animales muertos, basura, etc., esto para que al entrar a los equipos que purifican el agua de manera más fina no se dañen en su interior. Si se quiere de un agua con mayor calidad, entonces se pasa al tratamiento secundario en donde el líquido que sale de este tratamiento se puede utilizar para riego, y si se quiere purificar el agua potable para consumo humano, entonces se pasa el agua por los tratamientos terciarios.
En la siguiente tabla encontraras las diferentes operaciones y procesos unitarios empleados en el tratamiento del agua.
Tabla 3 Procesos y operaciones unitarias en el tratamiento de agua.
| Clasificación | Operación unitaria | Descripción |
| Tratamiento primario | Tamizado | Remueve sólidos en suspensión |
| Rejillas | Remueve sólidos en suspensión como plásticos, piedras, pedazos de madera, etc. | |
| Sedimentación | Tiene por objetivo la remoción de sólidos suspendidos y sedimentables, así como materia orgánica presente en el agua residual. | |
| Flotación | Emplea una corriente de aire para separar sólidos, grasas y aceites. | |
| Igualación | Permite amortiguar las variaciones en pH y carga orgánica del agua residual cruda que será alimentada al proceso de tratamiento. | |
| Tratamiento secundario | Lodos activados | Remueve materia orgánica a través de una población heterogénea de microorganismos en presencia de oxígeno |
| Discos biológicos | Remueve materia orgánica a través de una población de microorganismos soportada en un medio inerte en presencia de oxígeno. | |
| Filtros percoladores | Remueve materia orgánica a través de una población de microorganismos soportada en un medio inerte, en presencia de oxígeno. | |
| Lagunas de estabilización | Son procesos naturales de oxidación de la materia orgánica que emplean una población de microorganismos para realizar el proceso de depuración. | |
| Procesos biológicos anaerobios | La estabilización de la materia orgánica se lleva a cabo por bacterias anaerobias. El resultado de la reacción de estabilización es metano, CO2 y nuevos microorganismos. | |
| Tratamiento terciario o avanzado | Precipitación y coagulación | Proceso fisicoquímico, para la remoción de contaminantes orgánicos e inorgánicos. |
| Adsorción en carbón activado | Permite la remoción de compuestos orgánicos que producen color y olor. | |
| Intercambio iónico | Elimina sales de calcio y magnesio, reduciendo de esta forma la dureza presente. | |
| Ósmosis inversa | Proceso físico para remover sólidos disueltos, iones, virus. Comúnmente usado para la desalinización de agua de mar. | |
| Electrodiálisis | Remueve iones presentes en las corrientes de agua a tratar, mediante la aplicación de un campo eléctrico. | |
| Remoción de nutrientes | Principalmente se realiza a través de procesos biológicos de película en suspensión. | |
| Ozonolisis | Proceso de oxidación por ozono empleado, para remoción de compuestos solubles. | |
| Filtración en arena | Proceso físico para la remoción de sólidos suspendidos. | |
| Desinfección | Empleado para la eliminación de microorganismos patógenos. Comúnmente se emplea como desinfectante hipoclorito de sodio o gas cloro. |
La combinación de procesos o la propuesta de operaciones unitarias que integran las plantas de tratamiento es una función de la calidad del agua cruda a tratar y la calidad requerida del efluente.
Los estándares de calidad seleccionados dependerán del uso que se pretenda dar al agua. Algunos de estos estándares incluyen oxígeno disuelto, pH, temperatura, DBO5, SST, SDT, metales, grasas y aceites, sólidos sedimentables, coliformes, etc.
