Los actuales tratamientos que se aplican a las aguas residuales pueden reducir mucho las concentraciones de organismos patógenos que se pueden encontrar pero aún es muy difícil asegurar la eliminación eliminación completa y continua por lo que la posibilidad de transmisión de enfermedades a través de la reutilización es factible. Microorganismos Microorganismos causantes de epidemias en el pasado todavía pueden encontrarse, se trata de controlar los niveles dentro de unos ciertos niveles de seguridad. Los principales agentes infecciosos para el hombre y los animales que pueden encontrarse en el agua residual bruta se pueden clasificar en tres grandes grupos: las bacterias, los parásitos ( protozoos y helmintos ) y los virus. En la siguiente tabla pueden encontrarse los principales agentes infecciosos que podemos encontrar en una agua residual doméstica y las enfermedades a que pueden dar lugar:
Enta Amebiasis ( disenteria amébica) moeba histolytica
Giardiasi Giardia lamblia
Balantidiosi Balantidium coli
( disenteria ) Ascariasi Ascaris lumbricoides
Anquilostomiasi Ancylostoma duodenale
Necatoriasi Necator americanus
Larva migrant cutània Ancylostoma spp.
Estrongiloïdiasi Strongyloides stercolaris
Tricuriasi Trichuris trichiura
Teniasi Taenia spp.
Enterobiasi Enterobius vermicularis
Hidatidosi Echinoccoucus granulosus Shigella ( 4 especies
Shigelosi
)
Fiebre tifoidea
Salmonella typhi Salmonella ( unas 1700
Salmonelosi
esp.)
cólera
Vibrio cholerae
Gastroenteritis
Escherichia coli enteropatógena Yersinia enterocolitica
Yersinosi Leptospirosi
Leptospira spp.
Gastroenteritis, Enterovirus ( 71 tipos )
anomalias cardíacas, meningitis y otras
( polio, echo, Coxsackie ) Virus de la hepatitis A
Hepatitis infecciosa
Adenovirus ( 31 tipos ) Enfermedades respiratòries Rotavirus Gastroenteritis Parvovirus ( 2 tipos ) Gastroenteritis
( Salgot, M., 1994)
Los organismos patógenos más frecuentes en una agua residual municipal son los pertenecientes al genero Salmonella . Este grupo de microorganismos comprende un gran número de especies capaces de producir enfermedades en las personas y en los animales. Las tres formas distintas de salmonelosis que pueden producirse en las personas son fiebres entéricas, las septicemias y la gastroenteritis aguda. La forma más intensa de fiebre entérica por salmonelosis es la producida por la Salmonella typhi . En una agua residual pueden detectarse numerosos tipos distintos de bacterias, entre las que pueden nombrarse las especies Vibrio, Mycobacterium, Clostridium, Leptospira sp y Yersinia. Aunque estos microorganismos patógenos pueden encontrarse en el agua residual, sus concentraciones son normalmente muy bajas para iniciar un brote epidémico. La frecuente declaración de casos de gastroenteritis de origen hídrico sin causa conocida ha hecho sospechar que el agente responsable sea de naturaleza bacteriana. Entre las posibles causes de esta enfermedad pueden encontrarse un grupo de bacterias gram negativas consideradas normalmente como no patógenas y en especial, las socas de Escherichia Coli enteropatógenas y diversas socas del genero Pseudomonas que pueden afectar a los recién nacidos. Últimamente se ha considerado el papel como agente etimológico de brotes epidémicos de origen hídrico de Campylobacter coli en humanos.
El agua residual municipal puede contener una gran variedad de protozoos y metazoos de carácter patógeno para el ser humano. El más peligroso de estos parásitos es probablemente el protozoo Entamoeba hystolytica, agente responsable de la disentería amébica y de la hepatitis amébica. Una de las principales enfermedades hídricas es la causada por otro protozoo, el flagelado Giardia lamblia causante de la giardasi que
provoca trastornos intestinales, flatulencias, diarreas y malestar general. Los agentes infecciosos de estos parásitos son quistes con gran resistencia a la desinfección con cloro. El agua residual puede contener varios helmintos parásitos. Los más importantes de estos son los gusanos intestinales, entre los que encontramos Ascaris lumbricoidea, las tenias Taenia saginata, Trichuris richuira, Strongyloides stercolaris y los anquilostomas Ancylostoma duodenale y Necator americanus . Los ciclos biológicos de la mayoría de helmintos son complejos y requieren en algunos casos de haber estado en un huésped intermedio. El estadio infeccioso de algunos es o bien el organismo adulto o bien la larva, mientras que en otros casos los huevos o los quistes son las formas infecciosas de estos microorganismos. Tanto los huevos como las larvas son resistentes a las acciones medioambientales y pueden sobrevivir durante el proceso de desinfección de agua residual.
Los virus son parásitos intracelulares obligados que sólo son capaces de multiplicarse dentro de la célula huésped. Los virus entéricos son aquellos que se multiplican en el conducto intestinal, expulsándose en los excrementos de la persona infectada. Los virus entéricos humanos más importantes son: los enterovirus ( polio, echo y Coxsackie), los rotavirus, los reovirus, los parvovirus, los adenovirus y los virus de la hepatitis A. El virus causante de la hepatitis A es el declarado con más frecuencia como transmisible a través del agua contaminada. El único huésped que se ha encontrado parar el virus de la hepatitis A es la persona humana. Incluso varios investigadores han detectado la presencia del virus en aguas subterráneas. A pesar de todo parece ser que el agua juega un papel muy secundario en la transmisión de enfermedades virales, lo que no quiere decir que se deba subestimar este papel. En principio cualquier virus excretado y capaz de producir infección a través de su ingestión, puede ser transmitido mediante un tratamiento inadecuado del agua residual.
( Mujeriego, 1990 )
La supervivencia de las bacterias en el agua depende mucho de la presencia de otros microorganismos que tengan relación de predación o competencia. Muchas veces las bacterias sobreviven más en aguas limpias que en aguas sucias. Al contrario hay cierta evidencia que la supervivencia de los virus es mejor en las aguas contaminadas, presumiblemente como resultado de un efecto protector que los virus encuentran cuando son absorbidos en las partículas sólidas suspendidas en agua sucia. Las supervivencias: o
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Bacterias: superiores a 50 días son raras y a 20-30 ºC el tiempo máximo probable es de 20 días. Virus: aumenta con la disminución de la temperatura .A 20-30 ºC sobreviven unos 2 meses y a 10 ºC sobreviven unos 9 meses. Quistes de protozoo: sobreviven mal en cualquier ambiente; máximo para Entamoeba histolytica en aguas contaminadas es de unos 20 días. Huevos de helminto: varían des de muy frágiles a los muy resistentes. El más resistente de todos el Ascaris puede sobrevivir más de un año.
El comportamiento de los patógenos en el suelo depende de la relación de tres tipos de factores: o
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Condiciones ambientales. Condiciones del suelo. Condiciones del propio microorganismo.
Condiciones ambientales: las que más influyen en el comportamiento de los microorganismos son la radiación ultravioleta, la temperatura y la lluvia. La temperatura ambiental alta puede producir, por ella misma, el aumento de la supervivencia de las bacterias, de los protozoos y de las larvas de helmintos y la disminución de la supervivencia de los virus .
También produce un descenso de la humedad del suelo, factor negativo para la vida de las bacterias, virus y helmintos. Este descenso de la humedad favorece la aparición de grietas en la superficie del suelo, las cuales facilitan el movimiento de suspensiones de microorganismos hacia capas más profundas. La lluvia favorece la supervivencia de patógenos en el suelo porque aumenta el grado de humedad. A su vez facilita el movimiento de los patógenos ya que aporta el vehículo de transporte de los microorganismos y, la aportación de agua produce el descenso de la concentración de cationes, favorece la desorción de los organismos previamente adsorbidos e impide la inmovilización por una nueva adsorción. Condiciones del suelo: la textura define la superficie global de contacto, la cual se relaciona íntimamente con: o
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La capacidad de retención de agua. La capacidad de retención de sales y nutrientes. La capacidad de retención de sustancias antagonistas o tóxicas para los patógenos. La capacidad de retención de bacterias y virus.
Las tres primeras afectan a la supervivencia de los patógenos, la última afecta al movimiento. En suelos arcillosos, con mucha superficie específica, se favorecerá l a supervivencia de los organismos mediante la retención de agua y de nutrientes que se produce y porque el suelo, en adsorber microorganismos, los protegerá de la desecación y de los rayos ultravioletas. Por otra banda, el movimiento será difícil a causa de la adsorción de los microorganismos a las partículas de arcilla. Los suelos arenosos no favorecerán la supervivencia, pero incrementaran el movimiento. Según la estructura del suelo habrá espacios vacíos dentro y fuera del agregado. En estos espacios se puede retener una cierta cantidad de agua;
cuando esta desaparezca por infiltración o desecación será sustituida por aire; aerobiosis o anaerobiosis más o menos estrictas condicionan la supervivencia de determinados organismos. El pH del suelo, además de seleccionar los organismos adaptados a vivir en este pH concreto, determina la carga neta de sustancias anfóteras y condiciona la adsorción de los organismos al complejo adsorbente del suelo. La microflora autóctona puede originar modificaciones del micromedio, competencia por el alimento, síntesis de sustancias beneficiosas o tóxicas para los patógenos, predación, parasitismo, simbiosis y comensalismo. La macroflora favorece el movimiento, facilitando canales a los organismos. Condiciones del propio microorganismo: Producción de formas de resistencia, características de la capa externa... En condiciones óptimas los coliformes pueden sobrevivir en el suelo muchos meses. En los climas calurosos, especialmente en los áridos, la supervivencia es limitada a 2 -3 meses. Las salmonelas pueden sobrevivir hasta un año si el suelo es húmedo y rico en materia orgánica ( por ejemplo, si ha estado abonado ) pero esto varía considerablemente con la soca. La información de que se dispone sobre los virus sugiere que las partículas víricas se adsorben a las partículas del suelo y se protegen así de los factores ambientales. La supervivencia es más grande a temperaturas bajas: se han descrito supervivencias de hasta 3 meses en tiempos calurosos, aumentan a unos 5 meses en las condiciones de tiempo de invierno en Europa. Es poco probable que los quistes de protozoo sobrevivan más de 10 días en el suelo. La supervivencia de los huevos de helminto varia enormemente; loshuevos de Ascaris pueden sobrevivir durante algunos años. En los vegetales la supervivencia de los patógenos se reduce si las condiciones ambientales prevalecientes son clima árido, radiaciones ultravioletas, baja humedad y calor. El tipo de cultivo también afecta la supervivencia; en hierbas densas y frondosas ésta aumenta porque les confiere mayor protección.
( Salgot, M., 1994)
La transmisión de una enfermedad puede efectuarse bien directamente a través del contacto, la ingestión o la inhalación del agente infecciosos presente en el agua regenerada, o bien indirectamente a través del contacto con objetos previamente contaminados por el agua regenerada. Para que una persona desarrolle la enfermedad se deben dar las circunstancias: 1) el agente infeccioso debe estar presente en la población que genera el agua residual y, por tanto, en sus aguas residuales, 2) los agentes infecciosos deben sobrevivir a todos los procesos de tratamiento a los que se somete el agua residual, 3) la persona ha de entrar en contacto con el afluente de forma directa o indirecta y 4) los agentes infecciosos deben estar presentes en numero suficiente en el momento del contacto para llegar a producir la enfermedad. El contacto con un agente infeccioso no siempre da lugar al desarrollo de una enfermedad, Que la enfermedad llegue o no a producirse depende de una serie de relaciones complejas entre huésped y el agente infeccioso. Entre las variables específicas de esta relación pueden nombrarse: 1) el número o la dosis de miscroorganismos ingeridos o que invaden la persona, 2) el número de organismos necesarios para iniciar la infección, o dosis infectiva, 3) la capacidad del organismo patógeno para causar la enfermedad, o patogenidad, 4) el grado en el que el microorganismo puede provocar la enfermedad, o virulencia y 5) la susceptibilidad relativa del huésped ( que varia enormemente de unas personas a otras y depende del estado de salud del individuo y del organismo patógeno en cuestión). En la mayoría de casos, la infección microbiana tiene lugar a dosis infectivas inferiores a las necesarias para producir la enfermedad. La infección se define como una respuesta immunológica del huésped delante la presencia del patógeno, sin que esto signifique que se manifiesten señales clínicas de la enfermedad.
El tipo y concentración de microorganismos en una agua residual bruta depende del estado general de salud de la población, la existencia de portadores de la enfermedad entre la población y la capacidad de los agentes infecciosos a sobrevivir fuera de los huéspedes bajo diversas condiciones ambientales; esto hace ver la dificultad de preveerlos pero de manera orientativa podemos encontrar en una agua residual doméstica bruta:
Coliformes
0.5-1.0 x 1000000
Estreptococus fecales
5-20 x 1000
Shigella
Presencia
Salmonella
4-12
Pseudomonas aeruginosa
102
Clostridium perfringens
507
Mycobacterium tuberculosis
Presencia
Quistes de protozoos
100
Huevos de helminto
1
Virus entericos
1-492
( Mujeriego, 1990 ) La presencia de enterovirus en el agua residual municipal varia mucho ya que los individuos sanos no excretan normalmente este tipo de microorganismo durante periodos prolongados de tiempo. Además no todos los virus presentes en los excrementos pueden sobrevivir en el agua, y muchos de ellos sólo permanecerán durante breve tiempo en una agua residual municipal. Las concentraciones virales del agua residual tienen una importante variación estacional, siendo el verano y al principio del otoño los periodos que se detectan con mayor fuerza. ( Mujeriego, 1990 )
Tratamiento previo: este tratamiento por rejas no tiene ningún efecto en el contenido en patógenos del agua residual. Sedimentación: En los tanques de sedimentación primaria, habituales en muchas plantas de tratamiento, con 2-3 horas de tiempo de retención, los parásitos pueden ser eliminados por sedimentación directa o por absorción en los sólidos que están en proceso de sedimentación. Se considera que los quistes de Entamoeba histolytica son reducidos en un 50% como mucho, mientras que el 50-70% e los huevos de helmintos sedimentan. Los procesos de sedimentación de las diferentes formas de parásitospueden verse afectados por las variaciones en el tiempo de retención, presencia de detergentes y otras circunstancias que conducen a condiciones no uniformes de sedimentación. Esto puede hacer que los afluentes que se utilicen para riego puedan diseminar helmintos patógenos. Lodos activados: Los sólidos disueltos añadidos al agua residual durante su uso no son eliminados por los métodos convencionales de tratamiento. Al contrario, los sólidos en suspensión y las demandas bioquímicas y químicas de oxígeno son reducidas y en ciertos casos se transforman los compuestos de nitrógeno y fósforo. En este tipo de tratamiento la eliminación de patógenos es realmente poco efectiva. El proceso de lodos activados por sí sólo tiene también poco efecto sobre la eliminación de quistes de protozoo y huevos de helminto, pero se considera que una parte importante de los huevos se eliminan en el tanque de sedimentación secundaria- la planta de lodos activados en conjunto elimina de un 80% a un 100% de huevos de helminto-. Lagunas: Los estanques o lagunas para el tratamiento de aguas residuales, siempre que tengan una dimensión y una gestión adecuadas , son capaces de conseguir calidades microbiológicas bastante buenas. Los estanques dispuestos en serie dan como resultado un afluente de una calidad muy buena. Las series de estanques que consisten en estanques anaerobios, facultativos y de maduración pueden virtualmente eliminar patógenos y reducir sustancialmente las cargas deDBO5 y sólidos en suspensión. El único inconveniente puede ser en algunos casos la presencia de algas.
Según Shuval y colaboradores si se utilizan dos o más estanques de maduración, con un tiempo de retención de 5 días cada uno, se consigue la eliminación total de quistes de protozoos y de huevos de helminto. Los estanques de oxidación normalmente dan tiempos de retención de 5 a 30 días, ofrecen buenas condiciones para la sedimentación de quistes de protozoos y helmintos. Se indica que los protozoos y los huevos de helminto sedimentan efectivamente en 3 a 6 días en un estanque de oxidación pero, durante este periodo, a partir de los huevos pueden desarrollarse larvas nadadoras libres de ancilostomas o esquistosomas, que aparecen en el afluente. Parece ser que una combinación adecuada de estanques de oxidación aeróbicos y anaerobios puede ser una manera efectiva de eliminar riesgos sanitarios asociados con los protozoos y los helmintos. Infiltración-percolación: es un método de depuración que se basa en la aplicación de agua a los suelos para que éstos actúen como método de tratamiento, generalmente terciario. Es un método efectivo cuando se dispone de suelos adecuados, pueden ser suelos de duna o determinados suelos arenosos . Las últimas modificaciones de este método se basan en la instalación del suelo en un tanque, de manera que se pueda recuperar el agua tratada y reutilizarla posteriormente. Con este método se consiguen afluentes de muy buena calidad microbiológica que los hace susceptibles de ser utilizados hasta para el riego de hortalizas. Almacenaje estacional de aguas: Este método se utiliza en Israel, manteniendo el agua residual en estanques o lagunas someras durante la estación de lluvias, para conservar el agua para la época seca, reducir la polución de los ríos y proteger la contaminación de los acuíferos. El estanque representa un ecosistema acuático marcado por procesos biológicos intensos, los componentes de los cuales dependen de la calidad del agua residual, del tiempo, de las condiciones hidrológicas y del régimen con el que se gestiona el estanque. Se consiguen eliminaciones del 99.8% de los coliformes y del 97.6% de las salmonelas.
Cloración: Los efectos bactericidas de los agentes desinfectantes dependen del pH, del tiempo de contacto y de la temperatura del agua. El proceso de desinfección normal es la inyección de una solución de cloro al inicio de un laberinto de cloración. La dosificación de cloro depende de la calidad del agua residual y de otros factores, pero las dosis de 5-10 mg/ l son corrientes. Los laberintos están diseñados normalmente para dar un tiempo de contacto de 15 minutos como mínimo. No obstante esto a veces hacen falta tiempos de contacto de hasta 120 minutos, cuando se utiliza el agua para riegos específicos. Uno de los problemas que se presentan a la hora de clorar las aguas residuales ya depuradas es la presencia de partículas en suspensión. Para una dosis de cloro determinada, la desinfección está bien correlacionada con la distribución de la medida de partícula del agua residual. Por lo que respecta a la resistencia de los organismos a la cloración, los quistes de protozoo son más resistentes que los virus y las bacterias al cloro y la mayoría de los huevos de helminto no son afectados en absoluto por la cloración.
