La Autoridad Nacional
del Ambiente (ANAM) es la encargada de monitorizar la calidad de las
fuentes hídricas del país.
La ANAM informa que la calidad del agua no solo se ve
afectada por las características climáticas y geológicas que el recurso
origina, sino también por los diferentes usos que ocurren en cada cuenca.
Existe evidencia de que la degradación va más allá de ríos y quebradas; el
deterioro en la calidad de las aguas abarca incluso esteros y manglares.
El índice de calidad de
agua (ICA) es un indicador que agrupa los parámetros contaminantes más
representativos dentro de un marco unificado, como un instrumento que permite
identificar el deterioro o mejora de la calidad en un cuerpo de agua.
Parámetros de calidad de agua y su importancia
Alcalinidad: mide la capacidad del agua para neutralizar ácidos.
Apariencia del agua: condición visual apreciable del agua.
Cationes: iones con carga positiva (calcio, magnesio, sodio o potasio)
con la capacidad de perder electrones.
Cloruro: ión que resulta de la combinación del cloro con un metal; el
más conocido: cloruro de sodio. Indicador de contaminación antrópica.
Clorofila a: pigmento por el cual las plantas realizan fotosíntesis; medida de
la biomasa de fitoplancton.
Coliformes totales: bacterias indicadoras de contaminación del agua y alimentos.
Conductividad: medida de sales disueltas en una solución o de la
concentración de solutos.
Demanda bioquímica de oxígeno (DBO5): medida de la cantidad de oxígeno requerido por
los microorganismos para oxidar la materia orgánica.
Dureza total: suma de la dureza del calcio y magnesio.
E. coli: bacteria indicadora de contaminación fecal en aguas.
Nutrientes: nitrato, nitrito (formas de nitrógeno) y ortofosfato (forma
inorgánica de fósforo), fácilmente utilizados por el fitoplancton.
Oxígeno disuelto: medida de la concentración de oxígeno gaseoso en el agua.
Potencial de hidrógeno (pH): indicador de la acidez o basicidad del agua.
Salinidad: contenido de sales minerales disueltas en un cuerpo de agua.
Sólidos totales disueltos: medida de sales disueltas luego de removidos los
sólidos suspendidos.
Sólidos suspendidos: medida de las partículas en suspensión retenidos
en un filtro de fibra de vidrio.
Sulfato: ión de la sal de ácido sulfúrico. Indicadores de
contaminación por aguas residuales.
Transparencia: medida de la penetración de la luz en el agua.
Para describir la calidad del agua en los sitios de muestreo en
Panamá, se emplea el índice de calidad de agua desarrollado en 1970 por la
Fundación de Sanidad Nacional de los Estados Unidos de América (NSF por sus
siglas en inglés). Para éste cálculo se emplean 9 parámetros: oxígeno disuelto
(%), demanda bioquímica de oxígeno (DBO5), coliformes fecales, ortofosfatos
(P-PO4), nitratos (N-NO3), potencial de Hidrógeno (pH), desviación de
temperatura, turbiedad y sólidos totales. Los valores obtenidos van de 0 a 100,
y permiten calificar el agua.
Rangos
y Calificaciones para los valores del ICA
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Rangos
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Color
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Calificación
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91-100
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Azul
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Excelente
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71-90
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Verde
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Bueno
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51-70
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Amarillo
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Medio
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26-50
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Naranja
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Malo
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0-25
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Rojo
|
Muy Malo
|
De acuerdo a estos criterios, el índice de calidad del agua, según
puntos de monitoreo en el año 2010, indica que el 0,2% fue clasificado como
altamente contaminado; el 8,48% como contaminado; el 25,43% como poco
contaminado; el 64,16% como aceptable y el 1,73% resultó no
contaminado. Dentro del rango de poco contaminados, se encuentran los ríos
en las provincias de Chiriquí, Colón, Bocas del Toro, Darién y Coclé. Por el
contrario, los ríos Chiriquí (Chiriquí), San Juan (Colón), Río Negro y Coclé
del Sur (Coclé), se clasifican entre los más contaminados (ANAM, 2011).
Según el informe de Calidad del Agua de la ACP (2016), la
cuenca hidrográfica del Canal de Panamá presenta una ICA de “Buena” a
“Excelente”con un 94% .
MONITOREO DE LA CALIDAD
DEL AGUA
Panamá cuenta con varias normas técnicas que tienen como principal
objetivo evitar posibles contaminaciones del recurso hídrico:
• Reglamento Técnico DGNTI-COPANIT 24-1999: Reutilización
de las aguas residuales tratadas.
Los objetivos del presente Reglamento Técnico están orientados a
salvaguardar la salud de los habitantes, resguardar el medio ambiente,
propender a un uso racional de los recursos y establecer regulaciones para los
distintos usos que pueda darse a las aguas residuales tratadas en las distintas
plantas de tratamiento de aguas residuales de Panamá. El campo de aplicación
del presente Reglamento son todas las aguas residuales tratadas, provenientes
de plantas de tratamiento públicas, privadas o mixtas sin importar su origen y
el tratamiento a que hayan sido sometidas.
• Reglamento Técnico DGNTI-COPANIT 35-2000: Descarga de
efluentes líquidos directamente a cuerpos de aguas superficiales y
subterráneas.
El presente Reglamento Técnico tiene como objetivo en el marco de
la protección ambiental, prevenir la contaminación de cuerpos y masas de agua
superficiales y subterráneas en la República de Panamá, mediante el control de
los efluentes líquidos provenientes de actividades domésticas, comerciales e
industriales que se descargan a cuerpos receptores manteniendo una condición de
aguas libres de contaminación, preservando de esta manera la salud de la
población.
Este Reglamento Técnico establece los límites máximos permisibles
que deben cumplir los vertidos de efluentes líquidos provenientes de
actividades domésticas, comerciales e industriales, descargando a cuerpos y
masas de aguas superficiales y subterráneas, en conformidad a las disposiciones
legales vigentes en la República de Panamá.
• Reglamento Técnico DGNTI-COPANIT 39-2000: El presente Reglamento
Técnico establece las características que deben cumplir los vertidos de
efluentes líquidos provenientes de actividades domésticas, comerciales e
industriales, a los sistemas de recolección de aguas residuales, en conformidad
a las disposiciones legales vigentes en la República de Panamá. Este Reglamento
Técnico permite proteger la salud de la población, el ambiente, y preservar los
recursos hídricos, tanto superficiales como subterráneos, y la calidad de los
suelos de la República de Panamá, de la contaminación de origen antrópico
derivada de las actividades mencionadas. Los objetivos específicos de este
Reglamento Técnico están orientados a proteger y preservar los sistemas de
recolección y los procesos de tratamientos de aguas residuales de efectos
adversos, tales como:
- Daños a las redes de alcantarillados por efectos de corrosión,
incrustación, u obstrucción.
- Formación de olores desagradables.
- Formación de gases tóxicos o explosivos.
- Interferencia con tratamientos biológicos de aguas
residuales.
•Reglamento Técnico DGNTI-COPANIT 47-2000: Los objetivos
primordiales de este Reglamento Técnico, son los de proteger la salud de la
población, los recursos naturales, el medio ambiente, y aprovechar una valiosa
fuente de elementos nutritivos para ser utilizado en la actividad agropecuaria
(como fuente de proteínas, elementos fertilizantes y como mejorador de la
condición física de los suelos), en la República de Panamá. Otro de los
objetivos perseguidos es, generar un uso más eficiente de los recursos,
desarrollando economías de escala con la creación de un mercado para lodos que
permita la reducción de los costos de las plantas de tratamiento, y evitar el
uso de lodos altamente contaminados, asegurando la correcta disposición final
de los mismos
La Autoridad Nacional del Ambiente realiza, desde el año 2002, el
monitoreo de 95 ríos a nivel nacional, a través de 519 puntos de monitoreo,
durante las temporadas seca y lluviosa, en 35 cuencas hidrográficas
priorizadas. Los noventa y cinco ríos fueron seleccionados por su importancia
en el desarrollo socioeconómico de la región (abastecimiento de agua potable,
uso recreativo, uso para descargar aguas residuales, etc.), y los puntos de
monitoreo se determinaron conforme a la parte alta, media y baja del cauce de
los ríos.
POTABILIZACIÓN DE AGUAS DE CONSUMO
Potabilizadora IDAAN, en el Trapichito de La Chorrera
En la potabilizadora IDAAN se enlistan los diferentes procesos
utilizados para la potabilización del agua.
Procesos de tratamiento
1. Desbaste
Eliminación de sólidos
mediante rejas y tamices.
En la toma de agua se puede producir un arrastre de diversos
materiales: tierra, arena, hojas, hierbas, restos de embalajes, diversos
cuerpos flotantes, etc., que hay que eliminar antes de su entrada en la planta
de tratamiento. El desbaste consiste en la eliminación de las materias de mayor
tamaño y puede incluir:
Desbaste grosero: mediante rejas de 8 a 10 cm de separación entre barrotes.
Desbaste fino: mediante rejas de 25 a 40 mm, si las materias en suspensión
de gran tamaño son poco abundantes y no hay peligro de que deterioren la reja
fina.
2. Preoxidación
Para eliminar sustancias fácilmente oxidables, evitar problemas
posteriores y mejorar sabor y olor, puede ser llevado a cabo sólo mediante un
proceso de tipo químico.
La adición de un agente químico en estas primeras etapas de la
secuencia de tratamiento (preoxidación) tiene por objeto oxidar:
• Los posibles iones Fe(II) y Mn(II) existentes en el agua, para
precipitarlos y eliminarlos posteriormente.
• La materia orgánica oxidable, para facilitar su eliminación en
las etapas posteriores.
• Compuestos nitrogenados: amoniaco y nitritos, para convertirlos
en formas menos nocivas.• Microorganismos (bacterias, algas, plancton), para
evitar su desarrollo a lo largo del proceso.
En Panamá, se utiliza el cloro (precloración) como agente
oxidante, debido a que es menos costoso, en comparación a los otros métodos de
tratamiento. La precloración se usa con el fin de mejorar el funcionamiento y
rendimiento de procesos posteriores, tales como mantener un nivel de desinfectante
que evite el desarrollo de microorganismos.
Algunas de las reacciones químicas de estos procesos son:
Exceso de Fe2+ y Mn2+ →
↓Fe(OH)2 + ↓MnO2
3. Coagulación-Floculación
El objetivo principal de la clarificación de un agua es eliminar
su turbidez, causada por materia en suspensión y coloidal, con lo que en esta
etapa también se elimina parcialmente el contenido en materia orgánica del
agua.
La clarificación engloba los procesos de
coagulación-floculación, decantación y filtración.
Hay partículas en las aguas naturales que por su diminuto tamaño,
o estabilización en forma de coloides, no sedimentan por un proceso físico.
Estas partículas coloidales (tamaño aproximado de entre 10-1-10-3μm) suelen ser
responsables, entre otras, de dos características no deseables en el agua
potable: la turbidez y el color. La coagulación se consigue por adición de
electrolitos, siendo los más utilizados las sales de iones polivalentes, que
son mucho más efectivos.
En la potabilizadora IDAAN se utiliza sulfato de aluminio de
Al2 (SO4)3 como coagulante.
Para el Al3+ el intervalo de pH suele estar entre
6-7,4. La adición del coagulante debe realizarse de tal modo que se
posibilite una mezcla rápida del reactivo químico con el agua.
Los principales parámetros a controlar en la etapa de coagulación son la dosis de coagulante y el pH de coagulación.
Los dos mecanismos principales que intervienen en el proceso son:
• Neutralización de cargas y precipitación: las cargas
proporcionadas por los iones del coagulante neutralizan la carga superficial de
las micelas, desestabilizando las partículas coloidales y permitiendo su
aglomeración (formación de microflóculos).
• Adsorción sobre un precipitado originado por el coagulante el
sulfato de aluminio («Coagulación por barrido»): la formación de un precipitado
de Al(OH)3, el cual engloba y arrastra a las partículas coloidales
en su precipitación, formando partículas de mayor tamaño.
El primer mecanismo predomina en condiciones de bajo pH y bajas
dosis de coagulante (dosis excesivas podrían «reestabilizar» la partícula
coloidal por inversión de carga), mientras que el segundo mecanismo predomina
en condiciones de alto pH y altas dosis de coagulante.
Una parte de los iones metálicos del coagulante se dirigen a la
neutralización directa de las cargas del coloide, mientras que otros originan
una serie de reacciones en el agua (reacciones hidrolíticas), formando bien
cationes hidroxilados o hidróxidos insolubles, lo que aumenta el carácter ácido
de la disolución.
La utilización de Al2(SO4)3 implica
una serie compleja de procesos, algunos de los cuales se indican de forma
simplificada:
Al2(SO4) 3 en H2O → 2 Al3+ (aq) + 3 SO42- (aq)
Floculación
Los floculantes son productos químicos que
favorecen la agrupación de las partículas coloidales desestabilizadas
(coaguladas) en partículas de mayor tamaño (flóculos), que sedimentan más
fácilmente. Los principales compuestos utilizados en la actualidad como
floculantes son polielectrolitos orgánicos sintéticos, con cargas eléctricas
y/o grupos ionizables, que hacen de «puente» entre las partículas,
agrupándolas. Los hay de tipo no iónico, aniónico y catiónico.
4. Decantación
La separación de los flóculos originados en el proceso
de coagulación-floculación se realiza en una operación denominada
sedimentación o decantación, aumentando el tiempo de permanencia del
agua en depósitos adecuados, denominados decantadores. Los flóculos
sedimentados dan lugar a los fangos (lodos), los cuales son purgados
periódicamente del decantador. El agua decantada (libre de flóculos) se recoge
en superficie.
Los factores de los que depende el proceso de sedimentación son,
entre otros: tamaño y peso específico de las partículas, concentración de
flóculos, tiempo de retención, temperatura, etc.
5. Filtración
La filtración es una
operación que consiste en hacer pasar un líquido que contiene materias en
suspensión a través de un medio poroso o filtro, que permite el paso del líquido
pero no el de las partículas sólidas, quedando éstas retenidas en el mismo. De
este modo, las partículas que no han sedimentado en el decantador son retenidas
en los filtros, en función del tamaño de partícula y del tamaño de poro del
filtro.
PROCESO DE DESINFECCIÓN DEL AGUA
Se entiende por
desinfección la operación unitaria que tiene como objetivo eliminar organismos
patógenos de un agua, especialmente bacterias, virus y otros parásitos. El
agua se puede considerar como un vehículo perfecto para la transmisión de
muchas enfermedades de tipo infeccioso, que pueden ser de tres tipos: de origen
bacteriano, de origen vírico y de origen parasitario.
Aspectos a tener en cuenta en un proceso de desinfección
Un buen desinfectante o método de desinfección debe reunir un
conjunto de condiciones, entre las que cabe destacar:
• Elevada capacidad de destrucción de microorganismos.
• Ser inocuo y no producir sabor u olor desagradable.
• Permanencia en el agua.
• Rápidez de actuación y que ésta sea lo más independiente posible
de fluctuaciones de pH, temperatura, concentración y variación de condiciones
físicas.
• Facilidad de manipulación, almacenamiento, determinación
(automática) y precio asequible.
Todos los métodos utilizados pueden plantear problemas en alguno
de los aspectos señalados, por lo que será necesario decidirse por el más
adecuado en cada caso, teniendo en cuenta, además, entre otros criterios:
• Características físico-químicas del agua a tratar: pH,
temperatura, materia orgánica.
• Características y concentración de los microorganismos a
eliminar.
• Productos resultantes de la desinfección (subproductos de la
desinfección o DBPs) que perjudiquen la calidad del agua: clorofenoles, trihalometanos
(THMs), aldehídos, bromato.
Desinfección con Cloro
Se utiliza en forma cloro gaseoso. Los equilibrios químicos a los
que dan lugar en el agua estas sustancias cloradas, y que las interrelacionan
entre sí, son:
a) El cloro sufre un proceso de hidrólisis, originando los ácidos
hipocloroso y clorhídrico:
Cl2 + H2O → HCl + HClO Ka (20 ºC) = 3,3x104
b) El ácido hipocloroso es un ácido débil y por lo tanto se
disocia parcialmente:
HClO →H+ + CIO-
Ka= 2,
7x10-8
c) La adición de hipocloritos produce la disociación en los
correspondientes iones, con la posterior hidrólisis del anión hipoclorito:
ClO- + H2O → HClO + OH-
El proceso de desinfección estará favorecido a pH<7, por dos
razones, el predominio del ácido hipocloroso (HClO) y el hecho de que aumenta
el valor de su potencial, pues depende del pH del medio.
Dosis necesaria de cloro
La acción desinfectante del cloro se consigue mediante adición en
exceso, de forma que permita satisfacer la demanda de cloro del agua y dejar
cloro residual libre que destruya los microorganismos patógenos.
Dosis de cloro = Demanda de cloro + Cloro libre residual
Demanda de cloro de un agua: se define como la cantidad de cloro que
reacciona con las sustancias presentes en un agua susceptibles de ser doradas u
oxidadas.
Cloro libre residual: es la cantidad de cloro en forma activa
(cloro molecular, ácido hipocloroso e hipoclorito) que permanece en el agua,
tras reaccionar con las sustancias susceptibles de demanda de cloro.
En aguas potables es necesario mantener un cierto nivel (0,5-2,0
mg/l) de cloro residual posterior al tratamiento, para mantener el efecto
desinfectante en las mismas hasta el punto de distribución. Por ello, es
importante conocer la evolución de las cantidades de cloro añadidas a un agua,
aspecto que se conoce como «curva de cloración».
Parámetros que influyen en la cloración
• pH del agua, como ya se ha comentado en los apartados
anteriores.
• Temperatura: la eficiencia aumenta con la temperatura, pero
también la proliferación de microorganismos.
• Tiempo de contacto, viene regulado por la ley de Chick:
log(N/Nf) = - K.t
N = número de microorganismos iniciales.
Nf = número de microorganismos finales.
K= constante característica de cada microorganismo, sistema y tipo
de desinfectante.
Es preferible aumentar
el tiempo de contacto que recurrir a una mayor dosis de cloro.
Inconvenientes de la cloración
El cloro puede presentar problemas de toxicidad en el
almacenamiento y empleo del mismo, pero el aspecto más importante se refiere a
la formación de subproductos de la desinfección. Éstos son compuestos orgánicos
clorados originados en la reacción del cloro con la materia orgánica del agua.
Los más importantes son los trihalometanos o haloformos (THMs), algunos de los
cuales tienen potencial carcinogénico, aunque también pueden formarse otros.
Ventajas de la cloración
Podríamos resumir las ventajas de la utilización del cloro en el
proceso de desinfección del agua, y que explicarían el uso mayoritario del
mismo, en los siguientes aspectos:
• Alto poder desinfectante y oxidante del cloro y derivados.
• Importante acción desinfectante residual.
• Buen conocimiento de los procesos en los que interviene el cloro
en el agua.
• Costes relativamente bajos del proceso de cloración.
Fuentes:
- Orozco,
C.,Perez, A.(2011) Contaminación Ambiental. Una visión desde la Química. Paraninfo.
- ACP
(2017), Informe de Calidad del Agua de la Cuenca del Canal 2016.