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MEDIDAS A
ESTABELECER PARA REDUCIR EL EFECTO DE LOS VERTIDOS DE
PLANTAS DE
TRATAMIENTO EN LA CALIDAD DEL AGUA DE LOS RÍOS.
S. Gallego, I.
Herráez
Departamento de
Química Agrícola, Geología y Geoquímica, Universidad Autónoma de
Madrid, 28049
Madrid, Spain.
RESUMEN
EI objetivo de
este trabajo ha sido establecer Ias medidas a utilizar para reducir el
efecto que tienen
sobre Ia calidad del agua de Ia Comunidad de Madrid Ios vertidos de los
efluentes de
algunas estaciones de tratamiento de aguas, tanto depuradoras como
potabiizadoras.
Se han delimitado
para ello dos zonas concretas de Ias tramos medias de Ios
principales ríos
de Ia Comunidad de Madrid, Manzanares y Jarama, antes de su paso por el
núcleo urbano de
Madrid. En estos tramas se puede apreciar de forma clara Ia influencia
que tienen sobre
Ia calidad del agua los-aportes de 8 plantas de tratamiento que se
asientan
junto a estas
cauces.
La evaluación y
el establecimiento de medidas aplicables para Ia reducción de Ios
efectos
perjudiciales de alteración de Ia calidad se
han realizado en base a diferentes
parámetros
fisico-químicos, comprobando Ias variaciones que experimentan antes y
después de Ios
vertidos de cada una de Ias plantas. Los resultados obtenidos muestran un
aumento
considerable de sólidos en suspensión, compuestos nitrogenados, sobre todo
amonio, y de
fosfatos así como de metales pesados (hierro y manganeso) y otros
parámetros
indicadores de contaminación, como DQO y DBO, y a partir de ellos se han
propuesto
alternativas para Ia reducción de dichos problemas y Ia recuperación de estos
tramos afectados.
ABSTRACT
The objective of
this report is to establish the methodology for evaluating and mitigating the
effects of water
treatment plants efluents on rivers water quality including both wastewater or
drinking water
plants.
Two sections of
Manzanares and Jarama rivers have been chosen within the Province of
Madrid. At this
sites is possibIe to assess the effects of 8 plants discharges on water quality.
Diferent
physico-chemical variables has been considered to evaluate and establish
measures for
reducing negative effects by comparing water quality before and after plants
discharges.
Our results
reveal an increase on solute content, nutrient variables (ammonia and
phosphate),
heavy metals COD or BOD and they should be considered the basis for future
proposals.
OBJETIVOS/ÁMBITO
DE ESTUDIO
Este trabajo
tiene como objetivo evaluar y comparar Ia incidencia que tienen Ios
vertidos de Ias
estaciones de tratamiento de aguas, tanto EDAR como ETAP, existentes en
el tramo media
de Ios dos ríos principales de Ia Comunidad de Madrid (Manzanares y
Jarama) sobre Ia
calidad de sus aguas y establecer así los
parámetros más importantes
para el
desarrollo de Ia vida acuática además de los definidos en Ia Directiva 271/91.
EI tramo
seleccionado en el Manzanares, con una longitud de 13 km, está comprendido
entre Ia
cabecera del embalse de Santillana y su confluencia con el arroyo de
Navarrosillos.
Este tramo
presenta Ia peculiaridad de quedar incluido dentro del Parque Regional de la
Cuenca Alta del
Manzanares, Espacio Natural Protegido por Ia Ley 1/1985.
EI tramo del
Jarama seleccionado tiene una langitud de 15 km, desde su paso junto a Ia
localidad de
Valdetorres del Jarama hasta Ia de Algete. Se incluye, también, el tramo final
del río Guadalix
(5 km), desde su paso por Ia localidad de San Agustín de Guadalix hasta Ia
confluencia con
el Jarama.
Estos tramos, al
igual que muchos otros ríos de Ia región, san especialmente
vulnerables a
Ios problemas de contaminación aI presentar un caudal circulante muy
reducido,
condicionado por Ia existencia de embalses en cabecera que regulan su caudal.
Este hecho,
unido a Ia fuerte presión humana a que están sometidos a su paso por Ias
poblaciones
asentadas junto a Ios cauces y a Ias vertidos de índole tan diversa que reciben
hacen que Ia
calidad de Ias aguas sea muy deficiente: De
este
modo, al recibir
aguas abajo
Ios vertidos del
cinturón metropolitano de Madrid y de polígonos industriales el poder
autodepurador
del río se ve totalmente anulado.
ESTADO ACTUAL
DE LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO DE EXISTENTES EN LA
ZONA
En esta zona
existen 8 plantas de tratamiento de aguas, 7 EDAR y 1 ETAP, cada una con
una problemática
diferente en función del tratamiento al que es sometido el agua y las
características
concretas del entorno en el que se encuentran (Ver tabla 1).
Tabla 1.
Características de las plantas de tratamiento (EDAR y ETAP)
PLANTA
TRATAMENTO
DESCRIPCIÓN
CUENTA DEL
MANZANARES
EDAR de
Santillana
Físico-quimico convencional y
convencional de
fangos activos
Recoge los
vertidos de los núcleos urbanos
adyacentes,
constituidos en su mayoría por
segundas
residenciais. Situada en zona
sensible.
EDAR del
Centro
Penitenciario
de Soto del
Real
Convencional
Constuida para
tratar exclusivamente las aguas
residuales del
centro
EDAR de
Navarrosillos
Físico-químico convencional de fangos
activos
Recore las aguas
residuales de Colmenar
Viego, el
complejo militar y el Polígono
Industrial Sur.
Trata también
los lixiados del vertedero de
RSU.
Situada en zona
sensible
ETAP de
Santillana
Tratamiento
fisico-químico +
desifección
(cloraminas) + afino
(ozonización)
Trata las aguas
del embalse de Santillana para
asegurar el
abastecimiento de agua potable a
Madrid y
Colmenar Viejo.
CUENCA DEL
JAMARA
EDAR de san
Agustin de
Guadalix
Físico-químico convencional de fagos
activos
Depura las aguas
residuales del municipio de
San Agustín así
como de sus polígonos
industriales
(norte y sur).
Problemas
ocasionales por vertidos de
industria
farmaceutica y de alimentación
EDAR de
Valdetorres del
Jarama
Tratamiento
blando: lechos de turba
Diseño muy
sencillo y de bajo coste. Recibe
unas cargas
contaminantes no muy elevadas.
EDAR de
Fuente del Saz
Eliminación de
nutrientes y
estabilizatión
de fangos
Recoge los
vertidos de Fuente del Saz y
Valdeolmos-Alalpardo.
Recibe además
los vertidos de industrias
lácteas y
porcinas asentadas en la zona, con
elevadas cargas
orgánicas.
EDAR de
Algete
Fangos activos
con aireación
prolongada
Diseño
infradimensionado.
Actualmente en
ampliación.
Tabla 1.
Características de las plantas de tratamiento (EDAR y ETAP)
Problemas
ocasionales por vertidos de
industrias de la
zona.
METODOLOGÍA
DE MUESTREO Y ANÁLISIS
Selección de
los puntos de muestreo
La selección del
número de muestras a realizar así como su localización quedó
determinada por
Ia presencia en Ia zona de Ias plantas de tratamiento a estudiar y
comparar, de
forma que se contara con al menos un punto de registro antes y después del
vertido (unos 50
m aguas abajo donde ya se ha producido una mezcla homogénea
eftuente-
rio)y así fuera
posible evaluar las alteraciones en la calicad del agua provocadas por estos
aportes.
En base a esta
consideración fueron seleccionados los 11 puntos en el río
Manzanares y 8
en el Jarama. Su situación se recoge en Ias figuras 1 y 2.
Metodología
de muestreo y análisis
Las muestras se
tomaron en julio 1999 en botelIas de plástico (1 litro), que se
Ilenaron
completamente y taparon de forma inmediata para evitar Ia contaminación e
interacción con
los gases de Ia atmósfera y se transportaron en una nevera a una
temperatura de
4
C hasta el
laboratorio;
La toma de
muestra se realizó sumergiendo Ia botelIa a Ia mitad de Ia lámina de
agua y a más de un metro de Ia orilla evitando poner en
suspensión los depósitos
sedimentados y
se evitaron Ias zonas de estancamiento para obtener muestras
representativas.
Los parámetros
inestables: temperatura, conductividad, pH, temperatura,
conductividad
eléctrica (CE), nitratos (NO
3
), nitritos
(N0
2
), amonio
(NH
4+
)y fosfatos
(P0
43
),
fueron
analizados "in situ". Además en el laboratorio se determinaron: sulfatos
(S0
42-
),
demanda química
de oxígeno(DQO);demanda bioquímica de oxígeno
(DBO
5
); hierro total
(Fe), cobre
(Cu), manganeso (Mn), plomo (Pb) y cinc
(Zn).
INTERPRETACláN DE
LOS RESULTADOS OBTENIDOS
Parámetros
indicadores de contaminación: pH, DQO, DBO y SS.
EI
pH
es un indicador
básico de contaminación en cuanto a que todo vertido
anómalo suele
provocar una variación en él.
En el río
Jarama, sin
embargo, los
valores de pH se
situan en torno
a
7.5,
observandose
una disminución
tras el vertido
de
Ia EDAR de San
Agustín (muestra G2), con un valor en torno a 7.4, así como en Fuente dei
Saz (muestra
J4), con un valor de 7.67. En general, se puede decir que los valores
aumentan
progresivamente a lo largo dei río hasta valores de 8.37 (muestra J6).
Como se observa
en la figura 3 los valores de pH en el tramo estudiado del río
Manzanares
presentan rangos entorno a 7, exceptuando los puntos donde existen vertidos
de aguas
residuales como es el punto N1 (arroyo de Navalmojón). Por el contrario, el
vertido
reallizado en el
Navarrosillos por Ia
EDAR der mismo
nombre causa un aumento deI
pH
presentando los
valores mayores {7 .8), lo que en Ia confluencia con el Manzanares
(muestra M6)
causa un aumento del pH en el mismo hasta valores de 7.8.
Los valores de
DQO
en los tramos de
ambos ríos se ven claramente por el vertido de
aguas
residuales. Así, en Ia fígura 4 se observa que en el río Manzanares, Ja
confluencia
con el arroyo
Navalmojón y posteriormente con el Navarrosillos provocan un aumento de Ia
DQO con valores
comprendictos entre 40-60 mg/t(muestras M4 y M6), cuando en el río los
valores
naturales no superan los 20 mg/l (muestras M2 y M5). Incluso los vertidos de Ia
ETAP de
Santillana provocan un aumento de la DQO a valores de 32 mg/l.
Figura 4.
Variación de los parámetros indicadores de contaminación (DBO, DQO y SS)
En cuanto al río
Jarama se observa un aumento destacado en todos aquellos puntos
muestreados
(figura 4) después de los
vertidos de las
EBAR's, muestras G2, J2, J4 y J5 (44,
114, 66, 92 mg/l
respectivamente), sin superar en ningún caso los límites fijados (125 mg/l)
en la
legislación de vertidos vjgente (Directiva 91/271/CEE). Si se observa sin
embargo un
aumento
considerable respecto de su valor natural (muestras J1 y G1), con rangos entre
10-
30
mg/l
.
En el río
Manzanares los valores de
DBO
también
adquieren unas variaciones
influenciadas
por Ias descargas de los arroyos Navalmojón y Navarrosillos, que incrementan
sus valores con
respecto a los naturales entre un 20-30% (muestras M4 y M6). Algunos
puntos de los
muestreados superan el límite establecido en Ia legistación de vertidos
(25mg/l) como
son Ias muestras N1,M4 y N
A
2. Hay que
Indicar también que los vertidos
producidos por
la potabilizadora (muestra M3), que aumentan Ia DQO, no tienen repercusión
en este parámetro, como era de esperar, puesto que solo están
constituidos por los
reactivos
químicos añadidos en Ia potabilización.
Los valores
obtenidos para los puntos muestreados en el Jarama están por encima
de los límites
establecidos por Ia legislación, to que nos indica en principio un estado
bastante
degradado de Ias aguas de este río, que no se ven muy influenciadas por la
presencia de
instalaciones de depuración salvo la muestra J2, después del vertido de Ia
depuradora de
Valdetorres del Jarama, y Ias muestras J5 y J6,que presentan un valor mayor
inversas se
podrían explicar teniendo en cuenta que el punto M1 corresponde a la EDAR de
Santillana, que
realiza en su instalación un tratamiento de nitrificación, pasando.el amonio a
nitritos y
nitratos. En el punto N1 puede explicarse posiblemente a una rápida oxidacion
natural que
transforme el amonio en nitritos y nitratos. Sin embargo Ia muestra
N
A
1
corresponde a un
vertido sin estos procesos de eliminación de amonio.
El contenido de
nitratos analizado en las muestras de la cuenca del Manzanares
presenta valores
mayores de 5mg/l (muestras M1, N1, N2, N3, M4, N
A
2 y M6). Sobre
todo
son Ias muestras
M1, N1, N
A
2 y M6 las que
alcalza Ios valores mayores. Estos valores
contrastan
claramente con Ia correspondencia a puntos de vertidos de aguas residuales,
pudiéndose
indicar en estos mismos puntos unas concentraciones bajas de amonio pero
también elevadas
para los nitritos, lo que indicaría un proceso de oxidación de amonio.
En general se
puede indicar que el contenido en compuestos nitrogenados en el
Manzanares
(muestra M6) alcanza valores muy destacados en nitrogeno inorgánico, de
aproximadamente
unos 17mg/l sin tener en cuenta el nitrogeno orgánico, lo que indicaría
que se superan
los límites establecidos por Ia legislación frente a valores naturales iniciales
prácticamente
inexistentes (muestras M2, M3, M4 y M5).
-Valoración
deI río Jarama
EI contenido en
amonio más importante lo presentan Ias muestras J2 y J4, situadas tras Ias
depuradoras de
Valdetorres del Jarama y Fuente del Saz repectivamente. En general
podemos decir
qur en el Jarama se observan concentraciones en amonio mayores de 5 ppm
(J3 y J5) que to
hacen inadecuado para la vida piscícola (valor fijado en Ia legislación como
no superior a 1
mg/l).
EI contenido en
nitritos refleja un proceso de oxigenación y autodepuración tanto
para el punto
G2, situado tras Ia depuradora de San Agustín, como para el punto J3, situado
tras el vertido
de Ia depuradora de Valdetorres. En ambos puntos se observa una
disminución de
amonio y un aumento de nitritos hasta contenidos mayores de O.4 ppm. El
contenido en
nitratos presenta elevados valores en los puntos G2, J2 y J6 siendo sobre todo
en el primero
(G2), con valores de 20ppm, debido al proceso de oxidación mediado por Ia
presencia de
vegetación nitrófila En el punto J2 sin embargo hay altos contenidos de amonio
y nitritos
indicando tanto la presencia de aguas residuales sin oxigenar como la presencia
de
procesos de
oxidación debidos a la vegetación nitrófila de Ia zona. Por
último en el
punto J6 parece corresponder con Un proceso final de oxldación de los
compuestos
nitrogenados en los que tanto amonio como nitrito pasan a nitrato.
Como resumen se
puede indicar que el Jarama los vertidos producidos aguas arriba
del punto J6
tienen una buena oxidación transformadose a nítrato.
Los
compuestos
fosfatados
se han medido en
forma de fosfatos. En el Manzanares
se alcanzan
valores de 15ppm (5mg/l
de fosforo total) en Ias muestras N1,N3 y M6,
poniendose en
evidencia el vertidos de aguas con aporte de este constituyente que superan
los valores de
Ia Iegislación. En cuanto al Jarama, destacan fundamentalmente los puntos
de vertidos G2,
J2, J3 y J4. Los fosfatos alcanzan contenidos mayores de 15ppm
(
3mg/l
de
fosforo total) lo que es indicativo de Ia presencia de
aguas residuales con estos compuestos,
que al no ser
eliminados aparecen permanentemente en el perfil del río a partir de los
distintos puntos
de vertidos superando el valor establecido en Ia legislación.
Salinidad
En contenido en
sales presentes en un agua se debe a Ia
presencia de constituyentes
solubles en
ella, pero fundamentatmente a los constituyentes inorgánicos. De ahí que et
vertido de aguas
residuales que aumenten Ia concentración de cloruros,
sulfatos,
para Ia
concentración de
DQO al ir aumentando progresivamente su contenido a l0 largo del
perfil del río.
En el río
Manzanares los
sólidos en
suspensión
ponen de
manifiesto
igualmente Ia
presencia de puntos de vertidos impactantes como Ias muestras N1 y
N
A
1,
correspondiendo dichos valores con los vertidos de los arroyos Navalmojón y
Navarrosillos, y
Ia presencia en el punto M4 de coloides y flóculos formados por el
vertido de Ia
potabilizadora. En cuanto al río Jarama, se observan valores muy
parecidos en
todos los puntos, en torno a los 20mg/l, a excepción de Ias muestras
G1 y J5, que
presentan valores mayores, en torno a los 30mg/l. Esta última muestra
podría deber su
elevada concentración al hecho de que, tras Ia confluencia. a los
valores deI
Jarama se le unen los del Guadalix.
Nutrientes
Los valores
observados para los diferentes nutrientes en Ias muestras
analizadas se
recogen en Ia figura 5. EI contenido en nutrientes (N y P) en
condiciones
naturales no supera unos pocos mg/l, por lo que el aumento de estros
parámetros es
siempre un excelente indicador de Ia presencia de vertidos.
Se describe el
contenido de
compuestos
nitrogenados inorgánicos
, estableciendo
Ias variaciones
existentes entre amonio, njtritos y nitrados.
Valoración
para el rio Manzanares
EI contenido en
amonio más destacado para el tramo estudiado en Ia cuenca
del Manzanares
se presenta en los puntos N2, N
A
1 y
N
A
2, con valores
que alcanzan
Ias 15-20 ppm.
Estos valores, que Ilevan asociados además bajos contenidos en
nitritos y
nitratos, nos indicarian una presencia en estos puntos de aguas fecales sin
un buen
tratamiento (como corresponde a los vertidos de Ia depuradora de
Navarrosillos y
a Ia presencia de los vertidos del Centro Penitenciario).
En cuanto al
contenido en nitritos, este se presenta más destacado en los
puntos M1, N1 y
N
A
1
correspondientes los dos primeros también con valores altos
de nitratos
aunque no de amonio, y el último, N
A
1, con valores
altos de amonio.
Estas
situaciones inversas se podrían explicar teniendo en cuenta que el punto M1
corresponde a Ia
EDAR de Santillana, que realiza en su instalación un tratamiento
de
nitrificación, pasando el amonio a bicarbonatos, sodio; calcio y amonio causen
también el
aumento de la conductividad eléctrica presente en el punto de vertido.
En el río
Manzanares, cuya conductividad natural no supera los 100 µS/cm,
se destacan los
puntos de vertido a partir de este parámetro
como son las muestras
M1,N1y
N
A
1,
correspondientes a la EDAR de Santillana, le depuradora del Centro
Penitenciario y
Ia EDAR de Navarrosillos. Este aumento de sanilidade hace que en
el punto final
medido (muestra M6) se obtengan también valores en torno a los 800
µS/cm.
Además se ha
medido el contenido en sulfatos en los puntos muestreados, lo que
nos indica una
correlación positiva entre sulfatos y conductividad eléctrica (figura 5)
con los puntos
de vertidos con altos contenidos de aguas sin una buena depuración,
como seria el
caso de los vertidos del Centro Penitenciario y Navarrosillos. Si Ia
muestra del
vertido de Santillana (M 1) no presenta prácticamente sulfatos, esto
posiblemente se
deba al proceso de reducción que Ilevaría asociado Ia oxidación de
amonio.
En el Jarama Ia
situación es semejante, observándose aumentos de conductividad
relacionados
con los puntos de vertido G2; J3; j4 y J6; en los que también se
destaca un
aumento considerable de sulfatos.
Se puede
concluir pues que en ambos ríos se produce un aumento del
contenido en
sales considerable que se sitúa para el Manzanares en torno a un
200% y que en
el Jarama pasaría a obtener del orden de un 400% más.
Metales
pesados
Hierro y
manganeso son los metales determinados con mayor concentración
en Ias
muestras. Los valores más elevados para ambos se presetan en el punto N3,
siendo sin
embargo los valores de hierro superiores en el punto N2. Estos dos
puntos parecen
sufrir procesos de redisolución del hierro y manganeso presente
posiblemente en
los fangos que se asientan en el fondo del cauce. En el punto N1
habrían
desaparecidos por procesos de precipitación en forma de hidróxidos.
En el Arroyo
Navarrosillos, en los puntos N
A
1 y
N
A
2, son de
destacar los
valores de
hierro y manganeso aunque con menores contenidos que en el vertido de
Ia
potabilizadora (muestra M3), con concentraciones que superan 0.5ppm. Todo esto
lIevaría a que
en el tramo final deI río (muestra M6) Ios valores de hierro alcancen el
límite de
potabilidad 0.2mg/l.
En el Jarama se
observan valores menores, siempre por debajo de
0.2, excepto
para el punto J2. Este hecho es indicativo de un proceso de
precipitación y
formación de oxidos de hierro y manganeso de los Iodos que
revisten el
cauce de este río. De esta forma quedan eliminados
eficientemente
del agua pero no del entorno, pudiendo
interaccionar con el
resto de los
componentes del ecosistema fluvial.
Para el resto
de los metales determinados, los valores máximos
aparecen en el
vertido de Ia EDAR de Navarrosillos, tal y como era de
esperar. En
cuanto al plomo, Ia muestra con valor más elevado de Ias dos en
Ias que han
podido ser determinados, es Ia situada en el arroyo Navalmojón
(N1), en Ia que
se alcanzan los 30 mg/l.
En el río
Jarama los valores son, en general, mayores que los
encontrados en
el Manzanares y especialmente significativos para Ias
muestras G2 y
J2. Además se observa una disminucián a lo largo del
recorrido del
río, que pudiera estar relacionada con los fenómenos descritos
anteriormente
para el hierro.
CONCLUSIONES
EI vertido de
Ias estaciones de tratamiento de aguas tiene una
incidencia
clara en Ia calidad del agua de los ríos estudiados. Esta afección
se ha
demostrado considerando Ia variacián de los parámetros físico-
químicos
determinados antes y después de los vertidos de estas plantas en
los tramos de
río estudiados.
Las
alteraciones detectadas son diferentes para cada una de Ias
plantas
incluidas en el estudio, dada Ia propia problemática de cada
una de ellas.
Estas variaciones pueden atribuirse fundamentalmente a
diferencias en
los sistemas de tratamiento, Ias características del agua
residual a
tratar (para el caso de Ias EDAR) y Ias propias
características
del cauce al que vierten.
Estas
afecciones no pueden determinarse considerando únicamente
aumentos en
DBO, DQO o SS. Existen otras variables alteradas, como
el contenido en
nutrientes (compuestos nitrogenados y fosfatados) o
determinados
metales pesados de Ias aguas, y que no son
contempladas
para el control de los rendimientos de depuracián en Ia
actual
Directiva sobre tratamiento de aguas residuales urbanas (D
91/271/CEE).
Para reducir
estas afecciones deberían proponerse medidas tanto
legislativas
como técnicas. En primer lugar deberían considerarse un
mayor número de
parámetros en los efluentes de estas plantas antes
de su vertido a
cauce. Por otro lado debería plantearse Ia ampliacián o
modernización,
según el caso, de algunas de Ias plantas de Ias actual
red de
saneamiento.
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