Notas de investigación

 

Cálculo de pago de derechos para descarga de agua residual con variaciones de pH*

 

Calculation of payment of fees for wastewater discharge with pH variations

 

Facundo Cortes Martínez¹, Ignacio Sánchez Cohen^2§, José Betancourt Hernández¹ y Claudia Mayela Ávila Garza¹

 

¹Facultad de Ingeniería, Ciencias y Arquitectura de la Universidad Juárez del estado de Durango. Campus Gómez Palacio. Av. Universidad S/N. Fraccionamiento Filadelfia Gómez Palacio, Durango. C. P. 35120 + (52) (871) 7 15 20 17. (facundo_cm@yahoo.com.mx; icaujed04@yahoo.com; arq_claudiavila@yahoo.com.mx).

²Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias. Centro Nacional de Investigación Disciplinaria Relación Agua-Suelo-Planta-Atmosfera. Margen Derecha Canal de Sacramento, Gómez Palacio, Durango. C. P. 35140. Tel + (52) (871) 159. Autor para correspondencia: sanchez.ignacio@inifap.gob.mx.

 

* Recibido: abril de 2012
Aceptado: enero de 2013

 

Resumen

El sistema biológico de una planta de tratamiento de aguas residuales funciona adecuadamente con un rango de potencial de hidrógeno (pH) de 6.5 a 8.5. Una condición neutra se considera un valor de pH de 7; sin embargo, en las aguas residuales de procesos industriales se presentan variaciones importantes. Cuando el potencial de hidrógeno es superior a 10 unidades, el tratamiento biológico puede presentar inhibición, quemaduras a los trabajadores de la instalación e incompatibilidad con los procesos fisicoquímicos de la planta de tratamiento. Por lo tanto, es recomendable controlar el potencial de hidrogeno desde la misma instalación donde se genera. O bien, cubrir los costos por pago de derechos en la descarga de agua residual al sistema de drenaje y alcantarillado municipal; es decir, realizar el pago por tratamiento a la autoridad encargada de regular las descargas de aguas residuales. En la presente nota de investigación se observa la metodología para determinar el rango de incumplimiento de aguas residuales alcalinas, y el costo por pago de derechos en la descarga de agua residual al sistema de tuberías, lo anterior considerando el marco legal y normativo.

Palabras clave: aguas alcalinas, potencial de hidrógeno, pago de derechos rango de incumplimiento, normas de descarga.

 

Abstract

The biological system of a wastewater treatment plant works well with a range of potential of hydrogen (pH) of 6.5 to 8.5. A neutral condition is considered a pH value of 7; however wastewater of industrial processes varies significantly. When the potential of hydrogen is greater than 10 units, the biological treatment may show inhibition, burns to workers of the installation and incompatibility with the physicochemical processes of the treatment plant. Therefore, it is advisable to control the potential of hydrogen from the same plant where it is generated. Or, cover the cost of fees at the discharge of waste water into the drainage system and municipal sewage; i.e., to pay for treatment to the authority in charge of regulating discharges of wastewater. The present research note shows the methodology to determine the non-complaint range of alkaline wastewater, and the cost of fees at the discharge of waste water into the piping system, the latter considering the legal and regulatory framework.

Key words: alkaline waters, potential of hydrogen, payment of fees, non-complaint range, discharge regulation.

 

Introducción

La medición del ión hidrónio es en el rango de 0 a 14 (Dingrando et al., 2003). Cuando el pH es menor de 1, la disociación del ion hidrógeno es grande: la sustancia es muy ácida; si es 14 se refiere a una sustancia básica fuerte. Una condición neutra es un pH de 7 (CNA, 2000). En las descargas de aguas residuales de procesos industriales, es posible detectar niveles de pH o muy bajos o muy altos. El tratamiento biológico funciona en forma adecuada con un pH de 7; las variaciones pueden tener un impacto significativo en la correcta operación del sistema biológico de una planta de tratamiento: se puede llegar a inhibir la actividad microbial.

Por otro lado, un pH menor de 5 produce corrosión de tuberías y equipos de bombeo. Un pH de 11-12 o más puede causar lesiones (quemaduras), a los trabajadores de la planta de tratamiento (EPA, 1999). Según el índice de Ryznar (i_R) si el valor es menor de 5.5 es fuertemente incrustante, para valores entre 5.5 y 6.2 la incrustación será moderada. Cuando el índice se localiza entre 6.8 y 8.5 existirá una corrosión moderada, mientras que con valores mayores de 8.5 se considera muy corrosivo. El intervalo de equilibrio se encuentra entre valores de 6.2 a 6.8 (Rodríguez y Marín, 1999). En resumen, a valores mayores de pH al de saturación se incrementan los problemas en la operación del sistema de tuberías. Es importante aclarar que las Normas Oficiales Mexicanas, la Ley Federal de Derechos Disposiciones Aplicables en Materia de Aguas Nacionales y reglamentos municipales, indican la medición del pH entre los intervalos ya indicados; es decir no se considera el índice de Ryznar.

A la fecha se han publicado apuntes, manuales y artículos para el establecimiento de programas de pre-tratamiento en donde se incluye el control del valor del pH, por ejemplo: procesos de neutralización de residuos industriales líquidos (Herrera, 2000); control de pH para plantas de tratamiento de aguas residuales (Wilson et al., 2004); Ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial (MAVDT); Guía ambiental para la formulación de planes de pre-tratamiento de efluentes industriales (MAVDT, 2002); la Agencia Ambiental de Estados Unidos de América (EPA, 1987; EPA, 1991; EPA, 1994; EPA 1998; EPA, 1999); en México: tratamiento de aguas industriales y re-uso (UNAM, 2000); algunos otros manuales y guías se pueden encontrar en: Cortés et al., 2010; Wills et al., 2010.

 

De la legislación y normatividad

Las facultades para controlar el grado de contaminación que generan las industrias en relación con las aguas residuales, pueden llevarse a cabo mediante el establecimiento de un reglamento municipal. Este debe ser aprobado previamente por el congreso de cada estado. Las facultades para implementarlo se fundamenta desde la legislación federal, a través de la Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos; la Ley de Aguas Nacionales, publicada en el Diario Oficial de la Federación (DOF, 1992); el Reglamento de la Ley de Aguas Nacionales (DOF, 1994), Ley General de Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente (LGEEPA, 1988); Ley Federal de Derechos Disposiciones en Materia de Aguas (LFDDMA, 2007). Estas delegan a los estados las facultades para el control de las descargas de aguas residuales. Los estados a su vez delegan la responsabilidad a los municipios a través de la Ley Estatal de Agua, o bien, por el Reglamento Estatal de Aguas y Saneamiento (Cortes et al., 2009).

La norma de calidad para descarga de agua residual al sistema de alcantarillado municipal es la Norma Oficial Mexicana NOM-002-ECOL-1996 que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal (DOF, 1998). El cumplimiento de las condiciones que se indica en la NOM-002, es de carácter obligatorio para las industrias, comercios y prestadores de servicios.

Los objetivos del presente estudio fueron: 1) realizar una auditoría de agua en una industria que lleva la fabricación de sellos automotrices, lo anterior con el propósito de calcular el rango de incumplimiento de las descargas de agua de procesos alcalinos considerando el marco legal y normativo; y 2) cálculo del pago de derechos por vertido de aguas residuales a la red de drenaje municipal. Aunque la metodología que se detalla enseguida es aplicable a nivel nacional, se toma como ejemplo las disposiciones legales que rigen en el estado de Durango y el reglamento municipal para el municipio de Gómez Palacio, Durango. En el Cuadro 1 se indican los costos de descarga por metro cúbico, para aguas alcalinas y ácidas, la cual es parte de la Ley de Hacienda de los Municipios del Estado de Durango.

 

El importe por pago de derechos se determinará de acuerdo con las cuotas indicadas en el Cuadro 1. Si la descarga se encuentra fuera de los límites permisibles (superior a 10 o inferior a 5), el volumen descargado se multiplicará por la cuota que corresponda según el rango de unidades de pH a que se refiere el cuadro 1 (POGCED 2001; LFDDMA, 2007). Para calcular el monto por pago de derechos, se propone la utilización de los conceptos: parámetros, muestra unidades de pH, límite máximo permisible, consumo de agua en m³ /mes^-1 volumen de descarga en m³ /mes^-1, cuota cuadro 1 en $/mes^-1 y derechos a liquidar en $.

Enseguida se describen los datos que deben consignarse en cada una de los conceptos indicados Parámetros: de los resultados de los análisis del laboratorio, se identifica el potencial de hidrógeno. Cabe aclarar que se considera una industria donde el principal problema es el control del pH. Muestra unidades de pH: es el valor en unidades de pH que indica el resultado del laboratorio. Límite máximo permisible: al respecto se pueden tomar dos criterios: a) Incluir los límites que establece la NOM-002-ECOL-1996, el intervalo de 5.5 a 10. 2; b) La Ley Federal de Derechos Disposiciones Aplicables en Materia de Aguas. Artículo 278-C fracción II que considera los valores del pH superior a 10 o inferior a 5. Herrera (2000) establece que el intervalo del pH para que el sistema biológico de una planta de tratamiento funcione correctamente, debe encontrarse entre 6.5 y 8.5.

En algunos reglamentos municipales es mayor: de 6 a 9. Para el presente caso se tomará el señalado por la Ley Federal de Derechos: superior a 10 e inferior a 5. Según la CNA (2000) todos los cuerpos de agua y aguas residuales poseen un valor de pH que varía de 6.5 a 8.5. Sin embargo, para efectos de aplicación de penalidades, la Ley Federal en Materia de Aguas establece los parámetros ya indicados. Consumo de agua por mes: es el volumen en m³ tomada del medidor de flujo instalado en la empresa. Volumen de descarga por mes: el gasto que indica el medidor de flujo de aguas residuales instalado en la industria en m³. Cuota: como ya se mencionó si la descarga se encuentra fuera del rango 5 a 10, se consulta el Cuadro 1.

Enseguida, se localiza el rango de unidades en la que se encuentra el pH, luego se toma la cuota que corresponda de acuerdo al rango identificado previamente. Derechos a liquidar: es el resultado de multiplicar el volumen de descarga por la cuota identificada anteriormente. Se determinó el costo por el derecho de vertido de aguas residuales al sistema de drenaje municipal de una industria que produce sellos automotrices. El resultado de laboratorio del potencial de hidrógeno fue de 11.5. El Cuadro 2 presenta los resultados de la industria analizada.

De acuerdo al Cuadro 1. El rango de unidades de pH que le corresponde es el de mayor de 11 hasta 12, por lo tanto la cuota en pesos por metro cúbico de descarga es de $ 0.544. Las cuotas que se describen en el cuadro 1 son las mencionadas en el año de su publicación: es recomendable actualizarlas tomando en cuenta el índice nacional de precios al consumidor. De acuerdo al Cuadro 2 el costo mensual por el derecho del vertido de aguas residuales alcalinas al sistema de drenaje y alcantarillado municipal es de $ 5 119.08. Esta cantidad multiplicada por los 12 meses resultó de $ 61 429.00 por año.

Lo anterior considerando que no aumente el consumo de agua ni el pH. No obstante, que el rango del pH se encuentra entre los intervalos que indica el Cuadro 1, la autoridad encargada de regular las descargas (el organismo operador de agua) resolverá sobre la aceptación o rechazo de las aguas residuales de procesos industriales analizando lo siguiente: a) los volúmenes de descarga; b) las fluctuaciones de los contaminantes; c) condiciones físicas, químicas y biológicas; y d) instalaciones de recolección, tratamiento y descargas conforme a la normatividad. Cabe mencionar que la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos de América, considera estas aguas residuales como descargas prohibidas. Una de las acciones que puede tomar la empresa es la siguiente: si la industria produce aguas residuales ácidas y alcalinas, entonces estas se pueden mezclar con una velocidad adecuada (homogeneización), lo anterior, con el propósito de obtener agua residual con niveles neutros de pH; es decir, cercano a 7 (disminuiría el costo por derechos de descarga en forma importante).

Otra de las acciones es considerar la implementación de la tecnología de un tratamiento químico (método de control directo de pH).

En el caso particular de la empresa en estudio, se recomienda un estudio para determinar qué acción es la más conveniente entre las que se encuentra la implementación de un pre-tratamiento para el control del pH antes de considerar cubrir los costos por derechos de descarga en forma mensual a la autoridad encargada de regular los derechos de vertido al sistema de drenaje y alcantarillado municipal.

 

Conclusiones

Con base en el análisis, es posible que las propias empresas puedan realizar una revisión de la calidad de las aguas residuales que generan sus procesos de producción, y en consecuencia, tomar decisiones para el manejo de su descarga residual, con el fin de disminuir sus costos de mantenimiento y conservación del sistema de alcantarillado, así como un mejor cuidado al ambiente.

En el ejemplo de aplicación se consideró una industria que genera agua residual alcalina, lo anterior con el propósito de establecer el criterio de aplicación de las normas y reglamentos. Además de interpretar correctamente los resultados y sugerir las acciones para el cuidado del ambiente.

Es importante dejar en claro que la metodología que se describe en la presente nota de investigación, sólo puede ser aplicada cuando exista un reglamento municipal debidamente aprobado por las instancias legales ya mencionadas en el presente documento. En este, deben establecerse en forma clara, simple y detallada, los criterios de aplicación para el cálculo del pago de derechos por la descarga de agua residual de procesos industriales, comerciales, domésticos y prestadores de servicios. Únicamente con respecto al valor del pH, lo cual permite la conservación de la infraestructura hidráulica, más no determina el nivel de contaminación de la descarga.

 

Literatura citada

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