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INTRODUCCIÓN
Cada día la preservación de la calidad de las aguas adquiere una mayor importancia por lo que implica su pérdida por el deterioro, desde los puntos de vista higiénico-sanitario, económico, ambiental, social, estético y cultural (Betancourt, et al., 2019; CAF, 2019; Pucar y Real, 2022). Para asegurar esta condición el país ha adoptado una serie de normativas que regulan el vertimiento de las aguas residuales a los distintos cuerpos receptores (ONN, 2007; ONN, 2012). De esta forma se logra controlar y reducir la contaminación hídrica generada por el sector industrial, empresarial y social, así como, identificar los niveles de cumplimiento de las normas ambientales y generar información que sirva como base para la toma de decisiones en cuanto al manejo y recuperación del recurso impactado.
Sin embargo, no basta con el cumplimiento de lo regulado. La sostenibilidad ambiental exige del control cada vez más estricto de lo que se genera, la búsqueda de alternativas, hacia lo interno, con el pensamiento enfocado en soluciones más limpias, por lo que establecer sus propios controles es una necesidad para visualizar el progreso de una forma efectiva (Pucar y Real, 2022).
Según la herramienta vigente para el control de los vertidos a cuerpos receptores, establecido en la NC 27:2012 (ONN, 2012), esta vigilancia se lleva a través de indicadores de concentración. A diferencia de ella, la NC 521:2007 (ONN, 2007), no solo tiene en cuenta estos indicadores, sino que también define las fuentes contaminantes en función de la carga contaminante, es decir, que considera el flujo de descarga diario y la concentración de dichos vertidos. De ahí que el organismo rector de las aguas terrestres (Instituto Nacional de Recursos Hidráulicos, INRH), debe analizar ambos parámetros en el dictamen final de las condiciones en que se apruebe el vertimiento.
La Empresa CNIC tiene reconocido en su estructura y funcionamiento un grupo encargado de la gestión ambiental, el cual cumple con las exigencias no solo de los organismos rectores sino también de aquellas establecidas por el órgano superior al cual pertenece, es decir, BioCubaFarma. En este sentido se cuenta con los permisos de vertimiento otorgados por las entidades competentes y se cumple con los controles ambientales, caracterizando y monitoreando sistemáticamente las aguas residuales generadas. Sin embargo, hasta la fecha no se cuenta con un estudio que permita mostrar la línea base de sus vertidos de aguas residuales y las tendencias a partir de ella.
La línea base es la primera medición de todos los indicadores, en este caso, contemplados para el control ambiental de los vertimientos, por lo que se establece el punto de partida o situación inicial del escenario, al que se desea mantener el seguimiento (Cohen, et al., 2015).
El estudio de la línea base ayudará al control más exigente de las descargas de aguas residuales en cada industria o empresa. Con ello se logra proporcionar una información con respecto a la cual monitorear y evaluar constantemente el progreso y la eficacia de la actividad con el tiempo.
Las aguas residuales de la empresa son vertidas directamente al alcantarillado y enviadas hacia la Laguna de Oxidación de la comunidad. No obstante, contiguo al punto de generación, y donde es requerido, se cuenta con sistemas de pretratamientos que minimizan los impactos ambientales de la contaminación de los vertidos.
Conociendo que para evaluar la descarga de aguas residuales de la empresa se hace necesario conocer su composición, el presente trabajo se trazó como objetivo estudiar el comportamiento de las aguas residuales de la Empresa CNIC durante los años precedentes y establecer la línea base ambiental, lo cual servirá como instrumento de referencia para el monitoreo y valoración posterior de las descargas al cuerpo receptor con la introducción de nuevas producciones.
DIAGNÓSTICO INICIAL
La primera etapa de la investigación estuvo dirigida a la búsqueda y actualización de la información de la empresa sobre su actividad, el chequeo de las redes hidráulicas, la visualización de los registros comparando con los planos originales de la instalación, las descargas de los procesos productivos y sociales, así como el cuerpo receptor hacia donde se dirigen las corrientes residuales (Figura 1 y 2).
Los estudios de las aguas residuales generadas se recopilaron a partir de la información existente sobre las caracterizaciones realizadas por el Grupo de Gestión de los Servicios Científico Técnicos-DECA (GG SCT-DECA), con un valor agregado adicional dado por los ensayos acreditados por el Órgano Nacional de Acreditación de la República de Cuba (ONARC), según la NC ISO/IEC 17025:2017 vigente, que ejecuta el Laboratorio de Analítica. Para ello se contó con los reportes de 15 años previos.
Área de estudio
La empresa cuenta con un Edificio Central más tres instalaciones ubicadas, dos de ella, en el propio municipio Playa y una en el municipio La Lisa. Para el presente estudio se consideró la información referente a los resultados de los estudios llevados a cabo en el Edificio Central de la empresa (Figura 1).
Muestras
Las muestras analizadas provenían de las aguas residuales generadas en la empresa y que confluyen en el registro ubicado en la Ave 25 y 152 (Figura 1, registro 3). Además de este punto se evaluaron las aguas residuales segregadas provenientes de los dos puntos de salida del centro situados en la calle 152 (Figura 1, registro 2) y el otro en la Ave 25 y 158 (Figura 1, registro 1).
La toma de muestra se realizó mediante un sistema de muestreo directo en los puntos, en el período de mayor actividad y flujo diario.
Caracterización
Todos los análisis fueron realizados por triplicado, empleando, para ello, los métodos establecidos por American Public Health Association (APHA, AWWA, WEF, 2017), para las determinaciones de la Demanda Química de Oxígeno (DQO), Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5), Sólidos Totales (ST), Sólidos Totales Fijos (STF), Sólidos Totales Volátiles (STV), Sólidos Suspendidos Totales (SST), Sólidos Suspendidos Fijos (SSF), Sólidos Suspendidos Volátiles (SSV), Sólidos Sedimentables (SSed), Grasas y Aceites (GyA), Nitrógeno total (Nt), Fósforo total (Pt), Oxígeno Disuelto (OD), Conductividad Eléctrica (CE), Temperatura y pH.
A los efectos del análisis se compararon los valores de los diferentes indicadores analizados en las muestras con la Norma Cubana de Vertimiento de Aguas Residuales a las Aguas Terrestres y al Alcantarillado. Especificaciones (NC 27:2012), considerando los Límites Máximos Permisibles Promedio (LMPP) para las descargas de aguas residuales al sistema de alcantarillado, donde vierte la empresa.
La carga orgánica generada se calculó según la ecuación siguiente (Miravet, et al., 2016, Munfarida, et al., 2020):
Donde:
CO = |
Carga orgánica contaminante (Kg/d) |
C i = |
Concentración del contaminante (Kg/L) |
Q = |
Flujo de agua residual generada (L/d) |
Procesamiento estadístico
Se empleó el programa de computación Microsoft® Excel y el paquete de programas estadísticos STATGRAPHICS Centurion XIX (Microsoft, 2019; Statgraphics, 2020).
Resultados y Discusión
De acuerdo con el análisis de los planos originales del centro, la empresa tiene identificado todo el sistema de alcantarillado con sus redes hidráulicas, así como el sistema de evacuación de las aguas pluviales. Las redes hidráulicas van colectando las aguas residuales de los diferentes puntos. El primero de ellos (Figura 1, registro 1) proviene de las áreas del edificio 2, cuyo registro de salida descarga hacia la Ave 25 y calle 158. El segundo (Figura 1, registro 2) está ubicado por la salida a la calle 152 y colecta las aguas residuales provenientes de los antiguos talleres, los almacenes y el comedor. Ambas corrientes se unen en el registro final situado en la propia Ave 25 y 152 (registro 3) a cuyo punto se unen las aguas residuales del edificio 1 dirigiéndose hacia la Laguna de Oxidación del Reparto Barandilla.
Para el establecimiento de la línea base se identificaron indicadores claves de uso obligado para la evaluación, el control y su seguimiento. En este sentido se fijaron como indicadores aquellos parámetros establecidos por la norma cubana de vertimiento al sistema de alcantarillado (Tabla 1), así como otros vinculados con las características del órgano de tratamiento final de la zona, el cual está basado en un tratamiento biológico. De ahí la exigencia de mantener el control de las corrientes de origen orgánico (biodegradable) que llegan a él, así como su carga orgánica.
Los resultados promedios de las caracterizaciones previas de las aguas residuales de la Empresa en el punto de confluencia se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1 Resultados previos de la caracterización de las aguas residuales generadas en la Empresa CNIC por un período de 9 años y los Límites Máximos permisible Promedio (LMPP) para el vertimiento.
Todos los parámetros reportados (Tabla 1) cumplen con la norma de vertimiento al sistema de alcantarillado. Sin embargo, este período se caracterizó por la reorganización de las direcciones y el ajuste de la actividad en la institución, pasando una parte a conformarse como un nuevo centro.
Aunque se mantuvo el cumplimiento de la norma, los valores de los indicadores de DQO y DBO5 tuvieron, además, una tendencia a su disminución (Figura 3), lo cual puede estar atribuido a la salida, fuera del CNIC, del nuevo centro y con ellos sus correspondientes actividades. Como se observa en la figura 3 el contenido de materia orgánica expresada tanto en DQO y DBO5 no superó, como promedio, los 271 y 105 mg/L, respectivamente, siendo estos valores 2,5 veces inferiores a los exigidos por la norma (NC 27:2012). Estos resultados respaldan a su vez el buen funcionamiento de los sistemas de pretratamientos instalados en la empresa, en las inmediaciones donde son requeridos.
Fig. 3 Comportamiento de la DQO y DBO5 de las aguas residuales generadas en la Empresa en los estudios previos.
La DBO5 permite conocer la cantidad de materia orgánica que los microorganismos son capaces de degradar en un tratamiento biológico. Mientras que la DQO, a diferencia de aquella, permite valorar tanto la concentración de las fracciones biodegradables como las no biodegradables de la materia orgánica, incluyendo la de aquellos compuestos inorgánicos que puedan ser oxidados químicamente (Menéndez y Dueñas, 2018; Aniyikaiye, et al., 2019).
Un indicador de interés en las aguas residuales es la biodegradabilidad (IB), cuyo índice se expresa como:
Según el criterio de Menéndez y Dueñas (2018), en dependencia del valor de este índice, las aguas residuales pueden clasificarse como: biodegradable, medianamente biodegradable o poco biodegradable, es decir:
Sin embargo, este criterio puede variar de un autor a otros. Nájera et al. (2009), define las aguas residuales pobres en biodegradabilidad cuando la relación 
tiene valores de 0 a 0,17. Mientras que Díaz y Vega (2013), Sánchez y García (2018) y Aniyikaiye, et al. (2019), puntualizan en valorar de “muy biodegradable” cuando la relación es mayor que 0,4.
En sentido general, de acuerdo con los resultados previos, estas aguas residuales se pueden clasificar como medianamente biodegradables, alcanzándose un índice de 0,3 ± 0,16.
La DQO se emplea como variable de uso muy extendido para definir el material carbonáceo, sea biodegradable o no, presente en un agua residual. De ahí que la relación entre la materia orgánica y los nutrientes, indispensable para el desarrollo adecuado de los procesos biológicos, pueda expresarse además como DQO: NT: PT.
En los procesos de depuración biológica, el nitrógeno y el fósforo son nutrientes que limitan la actividad biológica en el caso de que no estén presentes en cantidad suficiente, por ello, la importancia de su control. Según los estudios realizados por Serrano (2005), estos valores deben mantenerse en 100:2,5:0,5. Sin embargo, otros autores plantean que los requerimientos típicos en procesos convencionales son de 100:5:1 (Revilla, 2017). No obstante, en el caso de las aguas residuales de la empresa estos resultados promedian una relación de 100:60,5:3,7; lo que puede estar relacionado con la presencia de productos de la investigación, la limpieza, así como de la incorporación de las aguas albañales.
Un aspecto interesante en el comportamiento de los indicadores está en la tendencia del pH y la conductividad eléctrica (Figura 4). En ellos se observó un aumento de la CE acompañada de un ascenso del pH. Estos altos valores de CE hacen suponer que existe una importante concentración de sales disueltas, lo que pudiera guardar relación con el contenido de sólidos disueltos, que representan más del 93 % de los sólidos totales.
Fig. 4 Comportamiento del pH y la conductividad eléctrica (CE) durante los estudios previos de las aguas residuales generadas en la Empresa.
Los valores del pH, aunque se encuentran dentro de los LMPP exigidos por la norma, muestran una tendencia hacia el carácter básico de estas aguas residuales con posibilidades de sobrepasar el límite superior (9 unidades) (Figura 4, años 7 y 8). De ahí la importancia de su control.
El contenido de grasas y aceites durante el período inicial del estudio resultó ser bajo, estando en correspondencia con las actividades que se realizaban en la empresa, en esos momentos.
Para comparar la tendencia de estos resultados en el tiempo con la introducción o ampliación de los procesos productivos, así como para establecer la línea base, se hace necesario conocer, además, la carga contaminante de las aguas residuales vertidas (Miravet, et al., 2016). Este indicador tiene en cuenta el flujo de agua residual, el que guarda a su vez una estrecha relación con el consumo de agua (Ortega et al., 2021).
Los mayores valores de la carga orgánica contaminante son los expresados por los sólidos totales volátiles y la DQO (Tabla 2).
Con estos resultados se definió la línea base a partir de la cual se evaluará el comportamiento de las descargas originadas por la incorporación de nuevas líneas de producción o servicios cuyos parámetros se resumen a continuación (Tabla 3).
En el décimo año contemplado en el estudio, se puso en marcha en la empresa, a escala piloto, una de las producciones de mayor demanda relacionada con la producción de aceites ozonizados. Los primeros años de trabajo sirvieron de base para el control del proceso, así como de sus vertimientos. La figura 5 muestra los resultados del comportamiento de la DQO y DBO5.
Fig. 5 Comportamiento de la DQO y DBO5 de las aguas residuales vertidas en la Empresa CNIC después de la puesta en marcha de la planta de aceites ozonizados.
Para el control de las aguas residuales generadas se tuvo en cuenta un paso previo de pretratamiento antes de su vertido, consistente en trampas de grasas trabajando en serie, con vistas a eliminar, de la corriente residual, las trazas de grasas que pudieran arrastrase durante la limpieza de los reactores. Las trampas fueron diseñadas y construidas lo más cercano posible al punto de descarga con vistas a evitar acumulaciones o incrustaciones en los conductos hidráulicos.
El control de la operación de las trampas de grasas y su mantenimiento permitió estabilizar el comportamiento de los indicadores (DQO y DBO5), incluso por debajo de los valores promedios reportados en los estudios previos (Tabla 1).
Con la introducción de la nueva planta no se vieron afectados los indicadores de pH y CE (Figura 6). El pH se mantuvo por debajo de 8 unidades y la conductividad, salvo en una ocasión, por debajo de 1000 µS/cm, reportándose en todo momento valores inferiores a los recopilados en los estudios previos (Tabla 1).
La variabilidad en cuanto a los resultados de la CE, en este segundo período, pudiera estar relacionada con la integración de las descargas de las etapas de los procesos productivos y el resto de las actividades del centro.
Fig. 6 Comportamiento del pH y la conductividad eléctrica (CE) después de la introducción de la planta de aceites ozonizados.
La figura 7 muestra en su conjunto los dos períodos de evaluación, antes y después de la entrada de la nueva planta de aceites ozonizados. A pesar del aumento del contenido de grasas y aceites, se mantiene el cumplimiento de los LMPP exigidos por la norma de vertimiento (NC 27:2012).
Fig. 7 Comportamiento de las grasas y aceites durante todo el período de estudio. 1-Período previo. 2-Período después de la puesta en marcha de la planta de aceites ozonizados.
Los resultados que se muestran en la figura 7, durante los años consecutivos número 10 y hasta el 13, son consecuencia de la puesta en marcha, la gestión en las operaciones en la trampa de grasa y los ajustes de dicho órgano de tratamiento, lográndose a partir de esta etapa un comportamiento estable y favorable para las descargas de las aguas residuales de la empresa.
En este período (años del 10 al 15) se incluye, además, la entrada en funcionamiento de una planta de producción de jabones en cuyas materias primas se emplea el principal producto de la planta de aceites ozonizados. Por las características de la producción de esta última planta se diagnosticó la no presencia de efluentes líquidos, por lo que no aporta carga contaminante al vertimiento.
Un indicador que brinda una medida real del comportamiento favorable de las descargas es la carga orgánica dispuesta al medio expresado en función de sus diferentes parámetros. En la tabla 4 se reflejan dichas comparaciones, las cuales resultaron inferiores a las reportadas en la línea base definida para la empresa (Tabla 3), excepto para las grasas y aceites, que, aunque tuvo un ligero aumento es considerado muy inferior a los vertimientos reportados en la literatura para corrientes similares o que involucran el empleo de grasas en sus actividades (ONN, 2007; Díaz y Vega, 2013; Aboutaleb, et al., 2018; Magnago, et al., 2018; Rodriguez, et al., 2020).
Tabla 4 Comparación de la carga orgánica dispuesta antes y después de la introducción de nuevas plantas de producción.
Con la ampliación de los procesos productivos en la Empresa CNIC se ha mantenido el mejoramiento de la calidad de los efluentes, reflejado en una reducción del 67, 52 y 50 % de la carga contaminante vertida, medida en términos de la DQO, la DBO5 y los STV con respecto a la carga evaluada durante el primer período del estudio y que constituyen referentes para la línea base trazada.
Con vistas al análisis rápido y poder mostrar la tendencia de los resultados con respecto al cumplimiento de la normativa de vertimiento (ONN, 2012) y los valores de la línea base establecidos en el presente trabajo, se empleó la herramienta que ofrece Excel para este fin, mostrando su salida como se ejemplifica en la tabla 5. La misma permite la visualización directa, en forme gráfica, del comportamiento de dichos resultados y su comparación, para la toma de acción y el control de la gestión ambiental en la empresa. La primera barra corresponde al LMPP del indicador en cuestión, la segunda el valor definido como línea base y la tercera al valor obtenido del análisis del agua residual que se está evaluando.
De acuerdo con los resultados de la tabla 5, la cual representa la última caracterización ejecutada, el indicador grasas y aceites reportó valores superiores a la línea base, aunque inferiores a los LMPP exigidos por la norma vigente, lo que indica y alerta la vigilancia de dicho parámetro y el control de su vertimiento.
CONCLUSIONES
El manejo de la información obtenida permitió consolidar los datos sobre cargas y concentración de contaminantes vertidos por la empresa y sus actividades, establecer la línea base, evaluar los nuevos cambios introducidos y establecer metas en su gestión ambiental. Los resultados obtenidos demostraron que las aguas residuales que se generan en la empresa (puntos de descargas hacia los registros de la calle 25), cumplen con los Límites Máximos Permisibles Promedio exigidos por la norma de vertimiento vigente en cuanto a DBO5, DQO, sólidos sedimentables, temperatura, pH, conductividad eléctrica y grasas para su disposición al sistema de alcantarillado.
