La caracterización del agua depurada requiere un programa analítico definido según el origen del agua residual, el tratamiento aplicado, el uso previsto o el destino del vertido y los riesgos para la salud y el medio ambiente. El control debe combinar muestreos representativos, análisis físico-químicos, microbiológicos y, cuando la evaluación del riesgo lo justifique, determinaciones de nutrientes, sales, metales, compuestos orgánicos, plaguicidas, contaminantes emergentes u otros contaminantes específicos.
No toda agua depurada es automáticamente agua regenerada. El agua depurada es aquella que ha sido sometida a un tratamiento para reducir su carga contaminante y cumplir las condiciones necesarias antes de su vertido o devolución al medio. El agua regenerada, en cambio, es agua residual previamente depurada que ha recibido, cuando resulta necesario, un tratamiento adicional o complementario para alcanzar la calidad requerida para un nuevo uso.
Objetivo de la caracterización del agua depurada
La reutilización del agua solo puede avanzar con garantías si se apoya en un control analítico riguroso. Conocer la calidad del agua, verificar la eficacia de los tratamientos y comprobar que se mantienen las condiciones exigidas hasta el punto de uso son aspectos esenciales para que las aguas regeneradas puedan emplearse de forma segura.
Desde la caracterización inicial del agua y la validación de los tratamientos hasta el control en el punto de cumplimiento y el seguimiento durante la distribución, los resultados analíticos aportan la información necesaria para tomar decisiones, documentar el cumplimiento normativo y proteger la salud y el medio ambiente.
La caracterización y analítica de aguas residuales industriales es una etapa esencial en el desarrollo de cualquier proyecto de depuración de efluentes. La correcta identificación de las características del vertido, junto con la realización de ensayos de tratabilidad y pruebas piloto, permite definir soluciones técnicas adaptadas a las necesidades específicas de cada industria.
La calidad y fiabilidad de las analíticas y ensayos previos condicionan directamente:
- La selección del proceso y las tecnologías.
- El dimensionamiento de los equipos.
- Los rendimientos finales de la instalación.
Un conocimiento insuficiente del efluente puede conducir a diseños ineficientes, problemas de explotación y dificultades para cumplir los límites legales de vertido.
Agua depurada y agua regenerada
Mientras que la depuración busca reducir el impacto ambiental del vertido, la regeneración prepara el agua para que pueda volver a utilizarse bajo unas condiciones de calidad y seguridad determinadas. Por tanto, no existe una única calidad de agua regenerada válida para todos los usos.
Los requisitos dependerán de su destino, del grado de exposición de las personas, de la posibilidad de contacto con cultivos, animales o instalaciones, del riesgo de aerosolización y de su posible interacción con el suelo, las aguas superficiales o los acuíferos.
Las aguas regeneradas pueden destinarse a diferentes usos, siempre que se cumplan los requisitos de calidad y las condiciones establecidas en la autorización correspondiente.
- Riego agrícola.
- Riego de parques, jardines y zonas verdes.
- Baldeo de calles.
- Descarga de aparatos sanitarios.
- Sistemas contra incendios.
- Limpieza y lavado industrial.
- Determinados procesos industriales.
- Usos ganaderos.
- Campos de golf y otras instalaciones deportivas.
- Mantenimiento de determinados ecosistemas acuáticos.
- Recarga artificial de acuíferos bajo las condiciones establecidas.
- Otros usos sometidos a evaluación y autorización.
La normativa también establece prohibiciones y limitaciones. Con carácter general, las aguas regeneradas no pueden destinarse al consumo humano directo, salvo las situaciones excepcionales previstas legalmente y bajo las condiciones que determinen las autoridades competentes.
Tampoco puede darse por hecho que una misma calidad resulte adecuada para cualquier aplicación. Cuando el agua vaya a utilizarse para varios fines, deberán aplicarse los requisitos correspondientes al uso más exigente, salvo que el Plan de gestión del riesgo contemple tratamientos o barreras adicionales.
Planificación del programa analítico
En este sentido cuando nos planteamos la realización de un análisis de agua es imprescindible saber cuál es el objetivo del análisis, los recursos económicos y tecnológicos con los que contamos y qué requisitos debe cumplir el laboratorio (acreditación, certificación u homologación) para que los resultados tengan validez.
Estas cuestiones, que serían de aplicación a cualquier proceso analítico, cobran especial interés y complejidad en cuando la matriz de análisis es el agua debido a la gran cantidad de usos, parámetros de análisis y marco legal de aplicación.
La selección definitiva de parámetros no debe hacerse de manera automática. Debe tener en cuenta las características del agua residual de origen, el tratamiento aplicado, el uso final, las vías de exposición y las condiciones particulares del sistema.
Cada sistema de reutilización presenta unas condiciones propias. El origen de las aguas residuales, las actividades industriales conectadas a la red, los tratamientos existentes y el destino final pueden hacer necesario ampliar los parámetros incluidos en el programa de control.
La evaluación del riesgo puede señalar la conveniencia de vigilar:
- Nutrientes y sales.
- Metales y elementos traza.
- Compuestos orgánicos.
- Contaminantes asociados a vertidos industriales.
- Contaminantes emergentes.
- Sustancias persistentes.
El programa analítico debe, por tanto, responder al riesgo real del sistema y no limitarse a reproducir un listado idéntico para todos los casos.
Etapas de la caracterización
Determinación de caudales y corrientes
El proceso de caracterización comienza habitualmente con la determinación de los caudales de las distintas corrientes que forman el efluente global. Para ello se utilizan mediciones directas mediante caudalímetros, balances hidráulicos y registros históricos de consumo de agua.
Asimismo, resulta imprescindible disponer de información aportada por la propia industria relativa a consumos de proceso, aguas de limpieza, circuitos de refrigeración, recirculaciones internas, turnos de producción y posibles variaciones estacionales.
La configuración y complejidad del tren de tratamiento dependerán de factores como:
- La composición fisicoquímica y biológica de los vertidos.
- La variabilidad de los procesos productivos.
- Las exigencias impuestas en el punto final de descarga o reutilización.
Cada industria presenta particularidades propias derivadas de sus materias primas, procesos de fabricación, productos auxiliares y operaciones de limpieza.
Durante esta fase se identifican corrientes especialmente contaminadas, vertidos segregables y posibles opciones de minimización o reutilización de aguas. En este sentido, debe señalarse que el tratamiento más eficiente es siempre aquel que consigue reducir previamente el volumen y la carga contaminante del vertido generado.
Finalmente, toda la información complementaria relativa a incidencias productivas, limpiezas especiales, vertidos discontinuos o utilización de productos químicos específicos resulta de gran importancia para definir correctamente las características del efluente y garantizar un diseño adecuado de la futura instalación depuradora.
Muestreo representativo
El muestreo es un conjunto de operaciones que se realizan para la captación de muestras representativas de las propiedades físicas, químicas y biológicas de la fuente de agua de donde procede.
La toma de muestras es una operación fundamental dentro del proceso de caracterización de las aguas residuales industriales, ya que de ella depende en gran medida la validez y representatividad de los resultados analíticos posteriores.
Una muestra incorrectamente obtenida o conservada puede conducir a interpretaciones erróneas sobre la naturaleza del vertido y, por tanto, a decisiones inadecuadas en el diseño del tratamiento.
Una toma de muestras de agua correctamente planificada debe ser representativa del sistema y responder al objetivo concreto del control.
No requiere el mismo diseño un muestreo destinado a comprobar la calidad en el punto de cumplimiento que otro orientado a evaluar la eficacia de una fase del tratamiento, detectar una posible contaminación o verificar el mantenimiento de la calidad en la red de distribución.
Existen diferentes metodologías de muestreo en función de las características del efluente y de los objetivos perseguidos.
Tipos de muestra
Muestra simple o puntual: es una muestra tomada en un lugar y momento determinado. Este tipo de muestra se recolecta cuando se sabe que la fuente de la que proviene es bastante constante en su composición durante un periodo de tiempo prolongado.
El muestreo puntual o instantáneo consiste en recoger una muestra en un momento concreto y suele emplearse cuando las características del vertido permanecen relativamente constantes o cuando se pretende detectar una incidencia específica.
Muestra compuesta: es la combinación de muestras puntuales tomadas en el mismo lugar, pero en diferentes tiempos. La cantidad de cada muestra individual que se añade a la mezcla compuesta debe ser proporcional al caudal en el momento en que la muestra sea tomada.
Este tipo de muestra se emplea frecuentemente para evaluar la eficiencia de una planta de tratamiento de aguas residuales. El uso de muestras compuestas representa un ahorro sustancial en costo y esfuerzo del laboratorio, comparativamente con el análisis por separado de un gran número de muestras puntuales.
Sin embargo, dado que muchos vertidos industriales presentan importantes variaciones a lo largo de la jornada productiva, resulta más habitual recurrir al muestreo compuesto, que combina diferentes muestras tomadas durante un determinado periodo de tiempo, normalmente de forma proporcional al caudal circulante.
El muestreo proporcional al caudal permite obtener una representación mucho más precisa de la carga contaminante realmente vertida, ya que relaciona el volumen de muestra recogido con el caudal instantáneo del efluente.
Los sistemas automáticos de muestreo son especialmente recomendables en instalaciones con elevada variabilidad de caudales o contaminantes, ya que minimizan errores humanos y garantizan una mayor fiabilidad estadística de las muestras obtenidas.
No obstante, en determinadas circunstancias continúan realizándose tomas manuales, especialmente en estudios preliminares o en puntos de vertido de difícil acceso.
No se pueden captar muestras compuestas para análisis de parámetros que cambian inevitablemente con el tiempo y almacenamiento, como, por ejemplo, análisis microbiológicos, gases disueltos (ej., oxigeno), cloro residual, sulfuros solubles y otros.
Para estos analitos es obligatorio tomar muestras puntuales.
Muestra integrada: se obtiene al mezclar muestras individuales recogidas en distintos puntos al mismo tiempo o con la menor separación temporal posible.
Una de las aplicaciones de este tipo de muestreo es la evaluación de la composición promedio en ríos o corrientes, donde dicho parámetro varía a lo ancho y profundo de su cauce.
Selección del punto de muestreo
La adecuada selección del punto de muestreo resulta esencial, debiendo evitarse zonas con sedimentaciones, turbulencias excesivas o mezclas incompletas que puedan alterar la representatividad de la muestra.
La toma de muestras suele complementarse con la instalación de arquetas específicas de muestreo, equipos de refrigeración y conservación, medidores de caudal y sensores en línea de parámetros como pH, conductividad, temperatura, turbidez u oxígeno disuelto.
También hay que tomar las medidas de seguridad necesarias durante el muestreo, tales como la utilización de lentes, guantes, braga, botas, no ir a puntos inaccesibles, etc.
Conservación, identificación y cadena de custodia
El volumen de muestra total a captar depende de la cantidad de parámetros a determinar y para que no haya cambios en estos, durante el traslado de la muestra al laboratorio y/o hasta el momento de realización del análisis, esta debe ser preservada de acuerdo al parámetro que se vayan a determinar.
Para ello la muestra captada se divide en submuestras, cada una corresponderá a los parámetros que tengan el mismo tipo de preservación (adición de un determinado conservante) y luego estas tienen que ser refrigeradas.
En general, las muestras deben mantenerse refrigeradas a temperaturas próximas a 4º C y almacenarse en recipientes adecuados, perfectamente cerrados y protegidos de la luz.
En determinados casos puede ser necesario añadir agentes conservantes químicos, siempre que éstos no alteren los parámetros objeto de análisis.
Por otro lado, es importante indicar la siguiente información en el recipiente donde se almacene la muestra: identificación de la muestra, fecha y hora de muestreo, identificación del punto de muestreo y tipo de análisis.
El control de la cadena de custodia es imprescindible para asegurar la trazabilidad completa de la muestra, desde su recogida hasta la emisión de los resultados analíticos.
Para ello deben registrarse adecuadamente la fecha y hora de muestreo, el punto de toma, las condiciones de conservación y las personas responsables de cada operación.
Ensayos físicos necesarios
Los ensayos físicos proporcionan una primera descripción de las características del agua depurada y permiten detectar cambios en el funcionamiento del tratamiento, problemas de separación de sólidos, alteraciones de la salinidad o condiciones que pueden afectar a los procesos posteriores.
Temperatura
La temperatura de un agua se establece por la absorción de radiación en las capas superiores del líquido, sus variaciones afectan la solubilidad de sales y gases y en general a todas sus propiedades químicas como a su comportamiento microbiológico.
La temperatura del agua es un factor importante en muchas aplicaciones industriales, como la refrigeración y la producción de energía. Controlar la temperatura garantiza un rendimiento óptimo de los procesos.
Color
El color del agua proviene de la materia orgánica como sustancias húmicas, taninos y también por metales como hierro, manganeso, cobre y cromo.
Su medida es de fundamental importancia ya que un color elevado provoca su rechazo por parte del consumidor. Se determina por el método de comparación visual.
Olor y sabor
Las fuentes de sabores y olores en un agua corresponden a dos orígenes: naturales y artificiales.
Respecto a las primeras incluyen gases, sales, compuestos inorgánicos, compuestos orgánicos y compuestos procedentes de la actividad vital de los organismos acuáticos.
Los compuestos de origen artificial pueden ser orgánicos o inorgánicos.
La percepción del olor y sabor no constituye una medida sino una apreciación, por lo tanto, tiene un carácter subjetivo.
Turbidez
Es una medida de la dispersión de la luz por el agua por la presencia de materiales suspendidos coloidales y/o particulados.
La turbidez se refiere a la claridad del agua y está relacionada con la cantidad de partículas suspendidas en ella.
En la industria del agua potable y el tratamiento de aguas residuales, la turbidez es un parámetro crítico que afecta la calidad del agua tratada.
La transparencia del agua es especialmente importante en el caso de agua potable y también en el caso de industrias que producen materiales destinados al consumo humano
Sólidos en suspensión y sólidos totales disueltos
Los sólidos totales disueltos están definidos analíticamente como residuo total filtrable y corresponden a carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sulfatos, fosfatos, calcio, magnesio, sodio, etc.
El contenido total de sólidos disueltos incluye una mezcla de sales inorgánicas, principalmente sodio, cloruro, potasio, calcio y magnesio.
Más que examinar los componentes particulares, el total de sólidos disueltos se monitorea evaluando la conductividad del agua con un medidor digital.
En el análisis de aguas residuales industriales, los sólidos en suspensión y los sólidos disueltos se encuentran entre los parámetros más comunes.
Conductividad eléctrica
La conductividad eléctrica de una solución es una medida de la capacidad de la misma para transportar la corriente eléctrica y permite conocer la concentración de especies iónicas presentes en el agua.
La conductividad eléctrica se utiliza para medir la capacidad del agua para conducir corriente eléctrica.
Esto es importante en la industria química y de tratamiento de aguas, ya que la conductividad puede indicar la presencia de sales disueltas y contaminantes.
No existen tiras reactivas ni kits de pruebas de discos de colores que se puedan utilizar en este caso, pero por lo menos un medidor de conductividad funciona con un tipo de teléfono inteligente.
Ensayos químicos necesarios
Los análisis químicos permiten determinar la carga contaminante residual, comprobar la eficacia de las etapas de depuración y valorar la compatibilidad del agua con el uso previsto o con el medio receptor.
pH
El pH es una medida del grado de acidez o alcalinidad de una muestra de agua debido a componentes que tienen estas propiedades.
El pH no es un contaminante, pero es una variable química maestra.
Afecta el comportamiento de otros componentes químicos, por ejemplo la eficacia del cloro residual contra la contaminación microbiana.
Los cambios repentinos en el pH también pueden revelar fallas de una planta de tratamiento o casos de contaminación en masas de agua natural (por ejemplo, vertidos industriales ilegales).
La medición del pH es esencial para determinar si el agua es ácida, neutra o alcalina.
Existen diversas tiras reactivas y pruebas de discos de colores que indican el pH. Las opciones más caras y de mayor tecnología incluyen electrodos para medir el pH.
Cloro residual
El cloro es un componente que se utiliza como desinfectante para las aguas y particularmente el residual es el que permanece en agua después de un tratamiento.
En los sistemas de distribución de compuestos clorados, es importante monitorear otros dos parámetros químicos: el pH y el cloro residual.
Existen muchas maneras sencillas de examinar la presencia de cloro residual, entre ellas las tiras reactivas, los discos de colores, e incluso los kits diseñados para hacer pruebas en piscinas.
También hay medidores digitales portátiles que pueden proporcionar datos cuantitativos confiables.
Cloruros
Los cloruros se encuentran ampliamente distribuidos en el medio ambiente, generalmente en forma de cloruro sódico, potásico o cálcico.
El gran inconveniente de los cloruros es el sabor desagradable que comunican al agua y también ocasionan corrosión en canalizaciones y en depósitos de acero.
El cloruro puede utilizarse como un indicador de la sal para carreteras o de la intrusión de agua marina.
Dureza, alcalinidad y salinidad
La dureza total es la suma de la concentración de calcio y magnesio en las aguas, y se expresa como ppm de carbonato de calcio (CaCO3).
La alta dureza en las aguas disminuye las propiedades de limpieza de los jabones debido a que no permite la producción de espuma.
Según las condiciones locales y el enfoque de un proyecto de monitoreo de la calidad del agua, se pueden agregar más pruebas químicas.
Se puede probar la presencia de: alcalinidad o dureza (calcio, magnesio, etc.; existen kits de campo), cloruro (un indicador de la sal para carreteras o de la intrusión de agua marina; existen kits de prueba), oxígeno disuelto, niveles de carbono orgánico (DBO, COD, TOC), agroquímicos (pesticidas o fertilizantes específicos), o contaminantes industriales/mineros (p. ej., bifenilos policlorados, cianuro).
Nitrógeno: amonio, nitritos y nitratos
Los nitritos tienen un estado intermedio de oxidación entre los compuestos amoniacales y los nitratos.
En la naturaleza aparecen por oxidación biológica de las aminas y del amoníaco o por reducción del nitrato en condiciones anaeróbicas.
Son componentes tóxicos para los peces a concentraciones mayores de 0,15 mg/L.
Los nitratos son otros componentes oxidados del nitrógeno.
Proceden, en parte, de la descomposición de materia orgánica nitrogenada, aunque su presencia en la tierra y en los acuíferos aumenta con el uso de fertilizantes y abonos nitrogenados.
Las aguas contaminadas con nitratos producen cianosis (especialmente en lactantes) debido a la formación de metahemoglobina, la cual hace que el poder de absorción del oxígeno en la sangre disminuya progresivamente dando lugar a fenómenos de asfixia interna.
Los niveles elevados de nitratos están asociados a la contaminación agrícola proveniente de los fertilizantes (nitrógeno y fósforo) y los desperdicios animales (nitrógeno).
Las letrinas, las aguas residuales, los vertederos y la contaminación industrial también pueden contribuir a la presencia de nitrógeno.
El monitoreo de los nitratos es una manera sencilla de evaluar los impactos de los residuos agrícolas y humanos sobre la calidad del agua.
Fosfatos y sulfatos
La determinación de determinados parámetros es fundamental para evaluar la calidad del agua en diferentes contextos.
La Asociación Española de Normalización ha publicado la norma UNE-EN ISO 15923-1, que especifica métodos automatizados para la determinación de amonio, nitrato, nitrito, cloruro, ortofosfato, sulfato y silicato en diferentes tipos de agua, incluyendo aguas subterráneas, potables, superficiales, residuales, eluatos y de calderas.
Esta parte de la Norma ISO 15923 especifica métodos para la determinación automática de amonio, nitrato, nitrito, cloruro, ortofosfato y silicato con detección fotométrica, así como un método para la determinación turbidimétrica de sulfato, utilizando un sistema de análisis discretos.
En el análisis de aguas residuales industriales, el fósforo total se encuentra entre los parámetros más comunes.
Demanda bioquímica y demanda química de oxígeno
Los parámetros que se pueden analizar en las aguas residuales industriales son muy variados y dependen del tipo de actividad industrial desarrollada.
- Demanda química de oxígeno (DQO).
- Demanda biológica de oxígeno (DBO5).
- Oxígeno disuelto.
- Nitrógeno Kjeldahl.
- Fósforo total.
Todos los organismos vivos dependen del oxígeno en una u otra forma para mantener el proceso metabólico que produce la energía necesaria para su crecimiento y reproducción.
El oxígeno es moderadamente soluble en agua, este disminuye cuando aumenta la temperatura y salinidad, y cuando disminuye la presión atmosférica.
La solubilidad del oxígeno atmosférico en aguas dulces, a saturación y al nivel del mar, oscila aproximadamente entre 15 mg/L a 0ºC y 8 mg/L a 25ºC.
La medición del oxígeno disuelto en el agua es esencial en acuicultura y tratamiento de aguas residuales.
Ayuda a mantener el equilibrio de los ecosistemas acuáticos y garantizar la supervivencia de los organismos acuáticos.
Las pruebas de oxígeno disuelto de baja tecnología requieren múltiples etapas con adiciones de reactivos, seguidas de una valoración gota a gota, en que tal vez sea necesario cierto nivel de capacitación y los resultados podrían ser más variables que los de otros kits de prueba.
También existen medidores digitales.
Carbono orgánico, aceites, grasas y detergentes
Entre los parámetros más comunes destacan:
- Aceites y grasas.
- Detergentes.
- Color.
- pH.
- Conductividad.
- Temperatura.
En determinados sectores industriales también resulta necesario analizar compuestos tóxicos específicos, hidrocarburos, disolventes, tensioactivos o microorganismos patógenos.
Metales
La presencia de metales en agua potable, agua residual, y en los cuerpos de agua receptores, constituye un serio problema, ya que su toxicidad (especialmente mercurio, arsénico, selenio, cadmio) afecta adversamente a los seres vivos, a los sistemas de tratamiento y a los ecosistemas.
Si los recursos lo permiten, UNICEF recomienda agregar tres parámetros químicos más a los programas de monitoreo: los metales naturales de hierro y manganeso, y el contenido total de sólidos disueltos.
Estos tres elementos pueden causar problemas de sabor y olor que podrían motivar a los consumidores a buscar fuentes de agua más apetecibles y potencialmente inseguras.
Hierro y manganeso: existen tanto tiras reactivas como kits de prueba de discos de colores para estos dos metales, los que también pueden medirse usando instrumentos digitales portátiles.
Las pruebas de campo con equipos digitales se consideran confiables para ambos elementos químicos.
Los metales pesados como el plomo, el mercurio, el cobre, el cromo, etc. suelen ser temas de interés local.
Sin embargo, la amplia mayoría de estos análisis adicionales se realizan de mejor manera en un laboratorio gracias a las tecnologías actuales.
Cianuros
Los cianuros forman compuestos altamente tóxicos los cuales, aún a muy bajas concentraciones (0,2 mg/L de cianuro total) afectan en gran medida a las formas de vida en el medio acuático.
Los cianuros en aguas se pueden encontrar bajo dos formas: cianuro libre (NaCN) y cianuros complejos de metales pesados (hierro, cobre etc.), la suma de ambos es el cianuro total.
Fenoles y compuestos orgánicos
Los compuestos fenólicos son compuestos orgánicos aromáticos, muchos son clasificados como metabolitos secundarios de las plantas, pero son muy tóxicos si su concentración en las aguas supera los rangos tolerables por los seres vivos.
La cromatografía de gases es una técnica poderosa para separar y cuantificar compuestos volátiles en el agua.
La cromatografía de gases o líquidos se utiliza para la identificación de compuestos orgánicos volátiles o contaminantes específicos.
Fluoruros
Los fluoruros pueden aparecer naturalmente en el agua o se puede adicionar en cantidades controladas.
Una concentración de fluoruros de aproximadamente 1 mg/L reduce efectivamente la caries dental sin ocasionar daños a la salud, en cambio, cuando su nivel excede los límites recomendados pueden producir daños en el esmalte de los dientes.
Existe por lo menos un kit de prueba de discos de colores disponible para fluoruros.
Sin embargo, se suelen preferir los colorímetros digitales portátiles debido a preocupaciones acerca de la precisión.
Arsénico
Las opciones de pruebas de campo portátiles para el arsénico son limitadas, ya que este tipo de contaminante se puede medir mejor en un laboratorio.
Se pueden comprar kits de análisis, pero son relativamente complejos y se deben llevar a cabo varios pasos.
Aunque las concentraciones de arsénico “medidas” con estos kits pueden ser imprecisas, efectivamente se puede detectar arsénico en casi todas las muestras mayores de 100 microgramos por litro (ug/L), así como en la mayoría de las muestras de entre 50 y 99 ug/L.
Por consiguiente, UNICEF ha recomendado informar los resultados del monitoreo de arsénico, a partir de estas pruebas portátiles, usando la categoría “presente” o la categoría “ausente” y una concentración de referencia de 50 ug/L, el estándar del agua potable en muchos países afectados con contaminación natural por arsénico.
Plaguicidas, contaminantes industriales y contaminantes emergentes
Según las condiciones locales y el enfoque de un proyecto de monitoreo de la calidad del agua, se pueden agregar más pruebas químicas.
Se puede probar la presencia de agroquímicos (pesticidas o fertilizantes específicos), o contaminantes industriales/mineros (p. ej., bifenilos policlorados, cianuro).
La presencia de contaminantes emergentes, como determinados PFAS, no constituye el eje general del Reglamento de reutilización, pero puede resultar relevante cuando el origen del agua, el uso previsto o su posible impacto sobre el medio justifiquen su inclusión.
De todas formas, las pruebas de baja tecnología -para las cuales a menudo se usan teléfonos inteligentes- son un área de investigación para parámetros como el mercurio y los pesticidas.
Ensayos microbiológicos
La seguridad de las aguas regeneradas requiere combinar diferentes tipos de análisis.
El control microbiológico del agua permite evaluar la posible presencia de microorganismos indicadores y comprobar la eficacia de los tratamientos de desinfección.
Los principales indicadores microbiológicos pueden incluir coliformes totales y fecales, Escherichia coli, enterococos y otros microorganismos indicadores de contaminación fecal.
Entre los indicadores que pueden formar parte de los programas de vigilancia se encuentran:
- Escherichia coli.
- Nematodos intestinales.
- Bacteriófagos.
- Legionella.
Según las características de cada proyecto, también puede ser necesario incorporar determinaciones de nutrientes, sales, metales, compuestos orgánicos, plaguicidas u otros contaminantes específicos.
Los cultivos microbiológicos en medios selectivos permiten detectar y cuantificar bacterias indicadoras.
Métodos analíticos
Métodos clásicos
Los métodos clásicos son ampliamente aceptados y validados, lo que garantiza resultados confiables.
Son fáciles de realizar y no requieren equipos costosos ni capacitación intensiva.
Los métodos clásicos suelen ser más económicos en términos de reactivos y equipos.
Son adecuados para una amplia gama de aplicaciones en diversas industrias.
Cintas reactivas
Las cintas reactivas son tiras pequeñas que se usan una sola vez y que cambian de color para indicar la concentración de un producto químico específico.
Dependiendo de la prueba, el usuario “activa” la tira de papel o de plástico sumergiéndola en la muestra de agua y removiéndola, o sosteniendo la tira en un chorro de agua.
Después de una breve espera, el usuario compara el color de la tira de prueba con una tabla de colores para saber el nivel de concentración del producto químico.
Estos kits son muy simples, pero menos precisos que otros métodos, especialmente si los usuarios no siguen las instrucciones.
Kits de discos de colores
Estos kits se encuentran disponibles para una amplia gama de pruebas químicas.
En un caso habitual, el usuario añade un paquete de polvo o unas pocas gotas de un reactivo líquido a una muestra de agua en un tubo de plástico reutilizable.
Luego, coloca el tubo de muestra en una pequeña caja de plástico para comparar el color.
Esta caja contiene un disco de plástico con un gradiente de colores impreso en él.
El usuario gira el disco para encontrar la parte que mejor coincide con el color de la muestra e identifica el nivel de concentración del producto químico en el disco.
Los kits de discos de colores incluyen comúnmente múltiples pasos a seguir y tiempos de espera estipulados, por lo que son un poco más complicados y costosos, pero en general más precisos.
Instrumentos digitales portátiles
Se examina el agua con medidores digitales livianos y portátiles, colorímetros y fotómetros.
Estos, aunque proporcionan los resultados más precisos entre los tres métodos mencionados, son los más caros y delicados, y requieren baterías y calibración.
Si bien los instrumentos digitales son útiles para los técnicos en terreno y forman una parte esencial de cualquier red de monitoreo permanente o a distancia, es muy poco probable que sean adecuados para la “ciencia ciudadana” o las pruebas de calidad del agua realizadas mediante modelos de colaboración masiva.
Espectrofotometría
La espectroscopia UV-Vis permite analizar la absorbancia de la luz ultravioleta y visible por parte del agua.
Este método es valioso para identificar contaminantes orgánicos e inorgánicos en el agua.
La espectrofotometría se utiliza para determinar nutrientes y contaminantes químicos.
Estas determinaciones se realizan mediante sistemas de análisis discretos, que permite mediciones rápidas, precisas y confiables, mediante técnicas espectrofotométricas y turbidimétricas.
Muchas determinaciones fotométricas pueden automatizarse mediante un sistema de análisis discretos.
Con un único aparato pueden determinarse un gran número de parámetros diferentes y, para cada muestra, pueden especificarse los parámetros a determinar.
El trabajo con volúmenes pequeños requiere menos material de muestra y menos reactivos.
Los ensayos descritos en este documento deben ser realizados por personal adecuadamente cualificado.
Cromatografía
La cromatografía de gases es una técnica poderosa para separar y cuantificar compuestos volátiles en el agua.
Es esencial en la industria química y alimentaria para el control de la calidad.
La cromatografía de gases o líquidos para la identificación de compuestos orgánicos volátiles o contaminantes específicos.
Análisis de partículas y microscopía
El análisis de partículas se utiliza para determinar el tamaño y la distribución de partículas sólidas en el agua.
Esto es relevante en la fabricación de productos farmacéuticos y la purificación de aguas.
La microscopía electrónica de barrido permite observar partículas y microorganismos en el agua a nivel microscópico.
Es esencial en la investigación ambiental y en la identificación de contaminantes biológicos.
Técnicas electroquímicas
Los ensayos electroquímicos permiten medir parámetros como el pH, conductividad y potencial redox.
Para la realización de estos análisis, los laboratorios disponen de equipos específicos como pHmetros, conductivímetros, turbidímetros, oxímetros, respirómetros, estufas de secado y sistemas de filtración.
Validación de tratamientos y ensayos de tratabilidad
Además de la caracterización analítica convencional, el diseño de una instalación de tratamiento de aguas residuales industriales requiere la realización de ensayos de tratabilidad en laboratorio.
Estos ensayos tienen como finalidad reproducir a pequeña escala los distintos procesos de depuración y evaluar el comportamiento real del efluente frente a diferentes tecnologías de tratamiento.
Estas pruebas permiten:
- Determinar los rendimientos previsibles en la eliminación de contaminantes.
- Optimizar dosificaciones de reactivos.
- Evaluar la biodegradabilidad del efluente.
- Seleccionar las tecnologías más adecuadas desde el punto de vista técnico y económico.
Ensayos de ajuste de pH, coagulación y floculación
Entre los ensayos más habituales destacan las pruebas de ajuste de pH y de coagulación y floculación, destinadas a determinar las condiciones óptimas de separación de sólidos y materia coloidal.
Dentro de este grupo de ensayos, el denominado “Jar Test” es una herramienta fundamental para seleccionar los reactivos más eficaces y establecer las dosis de trabajo más adecuadas.
Sedimentación y flotación
Asimismo, se realizan ensayos de sedimentación y flotación DAF para evaluar la capacidad de separación de sólidos suspendidos y grasas.
Biodegradabilidad
También se realizan pruebas de biodegradabilidad orientadas a determinar la viabilidad de aplicar tratamientos biológicos aerobios o anaerobios.
Filtración, membranas y oxidación avanzada
En los casos en que se requieren tratamientos avanzados, también se llevan a cabo pruebas de filtración mediante medios granulares o membranas, así como ensayos de oxidación avanzada y desinfección mediante oxidantes químicos o radiación ultravioleta.
Ensayos de lodos
Otro aspecto importante es la gestión de los lodos generados durante el proceso depurativo.
Por ello se realizan ensayos específicos de deshidratación que permiten seleccionar adecuadamente los sistemas de secado mecánico (Filtro prensa) y estimar la producción final de residuos.
Pruebas piloto
La realización de pruebas piloto, tanto en laboratorio como directamente en las instalaciones del cliente, permite validar los resultados obtenidos y ajustar con mayor precisión el diseño definitivo de la planta depuradora.
En determinados sistemas, especialmente en la producción de agua de clase A para riego agrícola, debe validarse la capacidad de la estación regeneradora para alcanzar las reducciones microbiológicas requeridas.
La validación permite demostrar cuantitativamente el rendimiento de la cadena de tratamiento frente a microorganismos indicadores representativos de bacterias, virus y protozoos.
No se limita a comprobar la calidad del agua final. Evalúa si las diferentes etapas del proceso ofrecen, en conjunto, el nivel de reducción previsto.
Esta comprobación debe realizarse antes de la puesta en funcionamiento de determinadas instalaciones y repetirse cuando se introduzcan modificaciones sustanciales en los equipos o procesos.
De esta forma, el control analítico cumple una doble función: vigilar de manera rutinaria la calidad del agua y demostrar que las tecnologías instaladas ofrecen el rendimiento esperado.
Control de calidad de los resultados
Los resultados del análisis de aguas regeneradas deben estar sujetos a estrictos controles de calidad y validación.
Esto incluye el uso de patrones certificados, controles internos y externos, y participación en programas de intercomparación entre laboratorios.
Estas medidas aseguran la reproducibilidad y fiabilidad de los datos, fundamentales para la toma de decisiones técnicas y legales.
La calidad de un resultado analítico depende de toda la cadena de trabajo.
La elección de los puntos de control, el momento del muestreo, la técnica empleada, la conservación, el transporte y el tiempo transcurrido hasta el análisis pueden influir de manera decisiva en el resultado.
Los análisis deben llevarse a cabo en laboratorios especializados y homologados, siguiendo procedimientos normalizados y métodos reconocidos oficialmente.
La interpretación técnica también resulta esencial. Los datos deben valorarse teniendo en cuenta el funcionamiento de la instalación, los tratamientos aplicados, los resultados históricos y las posibles incidencias registradas.
Frecuencia y seguimiento
La normativa establece la necesidad de realizar análisis periódicos, cuya frecuencia depende del volumen de agua tratada y el uso final.
La planificación del análisis debe incluir:
- Muestreos representativos y en condiciones controladas.
- Procedimientos estándar para la toma, conservación y transporte de muestras.
- Análisis integrales que cubran todos los parámetros relevantes.
Una planificación adecuada previene riesgos sanitarios y ambientales, y garantiza el cumplimiento legal.
El valor del control no reside únicamente en emitir un resultado final.
La información analítica debe permitir comprender cómo se comporta el sistema, identificar posibles cambios y apoyar las decisiones técnicas.
Un análisis aislado muestra el estado de una muestra concreta.
Un programa de control bien diseñado permite conocer la evolución del sistema y anticiparse a posibles incidencias.
Plan de gestión del riesgo del agua regenerada
El Plan de gestión del riesgo del agua regenerada, conocido como PGRAR, es uno de los elementos centrales del nuevo marco normativo.
Su objetivo es garantizar que la producción, el suministro y el uso del agua regenerada se desarrollan de forma segura.
Para ello, debe describir el sistema completo, identificar los peligros potenciales, evaluar los riesgos y establecer las medidas necesarias para mantenerlos en niveles aceptables.
El plan debe analizar cuestiones como:
- El origen y las características de las aguas residuales.
- Los tratamientos de depuración y regeneración.
- Los peligros microbiológicos, químicos, físicos o radiológicos.
- Los usos y usuarios finales.
- Las posibles vías de exposición.
- Las infraestructuras de almacenamiento y distribución.
- Los riesgos derivados de fallos o incidencias.
- Las medidas preventivas y correctoras.
- Los programas de control y vigilancia.
- Las responsabilidades de cada parte.
- Los protocolos de comunicación ante desviaciones o incumplimientos.
El PGRAR no debe entenderse únicamente como un documento administrativo.
Debe ser una herramienta operativa capaz de conectar el diseño del sistema, su funcionamiento cotidiano, los resultados analíticos y la respuesta ante posibles incidencias.
Punto de cumplimiento y conservación de la calidad
La normativa define el punto de cumplimiento como el lugar en el que debe acreditarse que el agua regenerada alcanza la calidad exigida.
En este punto, el operador de la estación regeneradora debe demostrar que el agua cumple los requisitos establecidos en la autorización de producción y suministro, así como las condiciones adicionales previstas en el Plan de gestión del riesgo.
Sin embargo, la responsabilidad sobre la calidad no termina necesariamente en ese momento.
Durante el almacenamiento, el transporte o la distribución pueden producirse cambios que afecten a las características del agua.
Por ello, el plan puede establecer controles adicionales después del punto de cumplimiento y asignar responsabilidades a otros operadores o usuarios.
La calidad exigida debe mantenerse hasta el lugar de uso.
No basta con alcanzarla únicamente a la salida del tratamiento.
Informe de resultados
Tras la realización de los análisis, el laboratorio debe entregar un informe detallado que incluya:
- Descripción del muestreo y métodos aplicados.
- Resultados cuantitativos y cualitativos de cada parámetro.
- Comparación con los límites legales establecidos en el RD 1620/2007.
- Interpretación técnica sobre la aptitud del agua para el uso previsto.
- Certificación oficial que valide la conformidad o indique las medidas correctivas necesarias.
Este informe es clave para los gestores de plantas depuradoras y usuarios finales, y puede ser requerido en inspecciones o auditorías.
El análisis y control de aguas permite comprobar que el sistema de reutilización funciona según lo previsto y que el agua reúne las condiciones necesarias para el uso autorizado.
Un programa analítico adecuado sirve para:
- Verificar la eficacia de los tratamientos.
- Confirmar el cumplimiento de los valores máximos admisibles.
- Detectar desviaciones antes de que generen un riesgo.
- Evaluar la evolución de los resultados.
- Comprobar que la calidad se mantiene durante el almacenamiento y la distribución.
- Aportar información al Plan de gestión del riesgo.
- Documentar el cumplimiento ante la administración.
- Orientar medidas correctoras y mejoras operativas.
Resumen de los ensayos por grupo
| Grupo de ensayos | Parámetros o determinaciones | Finalidad principal |
|---|---|---|
| Físicos | Temperatura, color, olor, sabor, turbidez, sólidos en suspensión, sólidos totales disueltos, conductividad | Describir la apariencia, la carga particulada, la salinidad y las condiciones generales del agua |
| Químicos básicos | pH, cloro residual, cloruros, dureza, alcalinidad | Controlar la estabilidad química, la desinfección, la corrosividad y la compatibilidad con el uso previsto |
| Materia orgánica | DBO5, DQO, carbono orgánico, aceites, grasas, detergentes | Evaluar la carga orgánica residual y el rendimiento de la depuración |
| Nutrientes | Amonio, nitritos, nitratos, nitrógeno Kjeldahl, fósforo total, ortofosfato, sulfatos | Controlar la contaminación nitrogenada y fosforada y prevenir impactos sobre el medio receptor |
| Metales y tóxicos | Hierro, manganeso, plomo, mercurio, cobre, cromo, arsénico, cadmio, cianuros, fenoles | Detectar sustancias tóxicas, persistentes o capaces de afectar a los ecosistemas y a los usuarios |
| Microbiológicos | Escherichia coli, coliformes, enterococos, nematodos intestinales, bacteriófagos, Legionella | Evaluar la contaminación fecal y la eficacia de la desinfección |
| Específicos | Plaguicidas, hidrocarburos, disolventes, PFAS, contaminantes industriales y emergentes | Responder a los riesgos asociados al origen del agua, la actividad industrial y el uso final |
La combinación de ambas áreas ofrece una visión más completa del sistema.
Según las características de cada proyecto, también puede ser necesario incorporar determinaciones de nutrientes, sales, metales, compuestos orgánicos, plaguicidas u otros contaminantes específicos.
1.3 Laboratorio para Análisis de Agua. Conductividad.
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