Evaluación de los aportes relativos de carga contaminante en el hospital "Abel Santamaría" de Pinar del Río

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1 Mayo del 2000 INGENIERÍA HIDRÁULICA Y AMBIENTAL, VOL. XXIII, No. 1, 2002 Evaluación de los aportes relativos de carga contaminante en el hospital "Abel Santamaría" de Pinar del Río INTRODUCCIÓN La composición de un agua residual está determinada por la cantidad del flujo y su fuente de origen. 1,2 En relación con su origen el agua residual puede contener: Residuales domésticos. Residuales industriales. Agua subterránea (en el caso que ocurra infiltración dentro de las alcantarillas, cuando estas se ubican por debajo del nivel de las aguas subterráneas). Agua de lluvia (en el caso de que se trate de un sistema de alcantarillado combinado). Las aguas residuales domésticas en particular contienen desechos de zonas residenciales, comerciales, instituciones y edificios públicos, no existiendo en la práctica una distinción clara entre agua residual doméstica y agua albañal municipal, aunque lo cierto es que la última incluye una cantidad, a veces desconocida, de agua industrial, excediendo el componente industrial hasta el 50 % del volumen total de residuales evacuados. 2 El agua residual en general se caracteriza por poseer una cantidad considerable de sólidos (en cualquiera de sus formas) y de materia orgánica. Hasta el presente se conocen aproximadamente dos millones de compuestos orgánicos diferentes. 2 Es por ello que para su caracterización se utilizan elementos indicadores como la Demanda Química de Oxígeno (DQO), la Demanda Bioquímica de Oxígeno ( a 20 O C), entre otros. De acuerdo con la magnitud de los diferentes indicadores existentes, las aguas residuales pueden poseer una concentración débil, media o fuerte, para toda una gama de elementos. 1,2 Sin embargo, aunque esta clasificación permite conocer el grado de fortaleza del agua residual en cuestión, es poco útil desde el punto de vista práctico para el diseño de los diferentes órganos de tratamiento de una planta depuradora. Resumen / Abstract Se realiza un estudio del comportamiento horario de diferentes parámetros indicadores de la composición química de las aguas residuales del Hospital Abel Santamaría en Pinar del Río. Se obtienen los elementos indicadores relativos a una cama ocupada en este centro. Se obtiene que la población equivalente a una cama en este Hospital es de cerca de 7 personas sobre la base de la Demanda Bioquímica de Oxígeno. Palabras clave: composición química de las aguas residuales It is carried out a study of the hourly behavior to different indicative parameters of the chemical composition from the wastewater in the Abel Santamaría Hospital in Pinar del Río city. The relative indicative elements are obtained to a bed occupied in this center. It is obtained that the equivalent population to a bed in this Hospital is of about 7 people on the base of the Biochemical Oxygen Demand. Key words: chemical composition from the wastewater A efectos prácticos se recomienda el uso de indicadores de producción específica o aportes unitarios, expresados tanto en valores percápitas, como en unidades que reflejen una medida del tamaño o del tipo de servicio que se presta en determinado centro. Para las aguas residuales domésticas se ha establecido que la producción específica de materia orgánica, Jorge E. de Armas, Ingeniero Hidráulico, Diplomado en Ingeniería Sanitaria, Especialista en Hidroeconomía, Dirección Provincial de Recursos Hidráulicos, Pinar del Río. 15

2 expresada como a 20 O C varía de 30 a 60 g.p -1.d -1 y entre 75 y 150 g.p -1.d -1, expresada como DQO 2, variando de un país a otro en función del clima, los hábitos alimentarios y de conducta y el nivel económico de los habitantes, entre otros factores. Para Cuba, se ha comprobado en estudios recientes 3 que el aporte relativo sobre la base de la a 20 O C se encuentra entre 30 y 32 g.p -1.d -1. Relacionado con instituciones como hospitales, a pesar de ser centros cuyos aportes conforman el conjunto de las aguas residuales domésticas, no se ha encontrado reporte en la bibliografía consultada acerca de la producción específica de materia orgánica u otro indicador relativo a una cama ocupada en estos centros. El presente trabajo tiene como objetivo principal la determinación preliminar de los indicadores de producción específica relativo a una cama ocupada en el Hospital Clínico Quirúrgico Abel Santamaría de Pinar de Río. Además se realiza una descripción del comportamiento medio de los diferentes indicadores analizados durante la fase de estudio de las aguas residuales de este centro. MATERIALES Y MÉTODOS Para la determinación de las variaciones horarias de cada indicador se efectuaron 3 muestreos de 24 horas de duración, realizándose paralelamente el aforo de las aguas residuales. Las muestras fueron tomadas y analizadas en todos los casos a intervalos horarios, realizándose determinaciones de: Demanda Química de Oxígeno (DQO), Demanda Bioquímica de Oxígeno a 20 O C ( ), Sólidos Totales (ST), Sólidos Totales Volátiles (STV), Sólidos Suspendidos (SS), Sólidos Suspendidos Volátiles (SSV), Nitrógeno Amoniacal ( -N), Nitrógeno de Nitritos ( -N), y Número Más Probable de Bacterias Coliformes Totales y Fecales por 100 mililitros de muestra (NMP/100 ml). El aforo se realizó con la ayuda de un vertedor triangular, previamente calibrado, al cual se le acopló un limnígrafo para registrar las variaciones horarias del caudal de las aguas residuales. Las medias muestrales de cada serie fueron calculadas de forma ponderada respecto al caudal de las aguas en el momento de su toma. Las determinaciones efectuadas se realizaron siguiendo las recomendaciones descritas en la bibliografía consultada. 4 Los intervalos de confianza para la media muestral fueron calculados haciendo uso de la distribución "T" de Student, para cada uno de los parámetros indicadores. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Variaciones diarias medias de algunos de los indicadores. En el gráfico 1 se presentan los valores de la concentración media horaria de materia orgánica expresada como (mg.l -1 ) y del caudal (m 3.h -1 ) para el período estudiado. GRÁFICO 1 16

3 Se destaca en primer lugar, que la de las aguas residuales en estudio no sigue una curva con variaciones suaves, como en el caso del caudal, sino que presenta variaciones a veces importantes entre muestras tomadas a intervalos horarios. Sin embargo, de forma general se presentan los valores máximos, tanto del caudal como de la, en horas diurnas (entre las 8:00 y las 20:00 h). Los valores de este último indicador oscilan entre 115 y 359 mg.l -1 en ese intervalo de tiempo, con disminución gradual posterior, para presentar los valores mínimos en horas de la madrugada (entre las horas 0:00 y 6:00), con concentraciones entre 35 y 74 mg.l -1. Otro aspecto particular lo constituye el hecho de que los valores máximos en la concentración de no se producen como regla general de forma coincidente con los picos del caudal, excepto a las 8:00 am. Durante el día se presentan dos momentos picos en el caudal de las aguas: a las 8:00 am (valor máximo absoluto) y a las 4:00 pm (máximo secundario). Por su parte la presenta los valores máximos en tres horas diferentes del día: 12:00 pm (máximo absoluto) y a las 8:00 am y 6:00 pm los máximos secundarios. El comportamiento anterior no es similar al mostrado por las aguas residuales domésticas en su conjunto, ya que si bien suelen presentar un valor máximo entre las 8:00 y las 9:00 am, con posterioridad se produce una disminución gradual de la concentración de materia orgánica y del caudal hasta las horas de la noche, donde se presenta un segundo valor pico. En el gráfico 2 se muestran las variaciones horarias de la carga orgánica de las aguas residuales de este centro (kg.h -1 ), para su comparación con el caudal horario medio. Los valores de la carga orgánica presentan un comportamiento similar a la curva de la concentración horaria de la, observándose el valor máximo absoluto a las 12:00 h. Los otros valores máximos secundarios se producen, en orden de importancia, a las 8:00 am y a las 6:00 pm. Se nota, por tanto, que la aparición de la carga orgánica punta en este centro, así como las variaciones en horas diurnas de la misma, se encuentran marcadamente influenciadas por las labores que se realizan en esta institución, durante ese lapso de tiempo, caracterizado por el uso del agua en actividades tales como limpieza, lavandería, laboratorios y consulta externa, entre otras. Valoración de la concentración media de cada indicador En la tabla 1 se presenta la concentración media de cada uno de los indicadores analizados en el presente estudio. La relación media entre la DQO y la para estas aguas residuales es de 1,84; valor que evidencia una alta biodegradabilidad y descarta la presencia de antibióticos o cualquier otro tipo de sustancia inhibidora para el desarrollo de los microorganismos en la misma. Por otro lado, cerca del 64 % de los sólidos totales son volátiles. Asimismo, cerca del 50 % de estos sólidos se encuentra en estado disuelto y el resto en estado suspendido. Por último, de los sólidos disueltos, aproximadamente el 50 % corresponde a materia volátil. GRÁFICO 2 17

4 Las relaciones anteriormente mencionadas, obtenidas en el estudio son bastante cercanas a las reportadas en la bibliografía consultada para aguas residuales domésticas. 1,2,5 Las aguas residuales de este centro pueden clasificarse como de concentración débil-media, según las referencias 1,2. Se destaca que existe una presencia ligeramente superior a la esperada del ion amonio. Tabla 2 Carga total aportada para cada uno de los indicadores Indicador Unidad de medida No. 1 No. 2 No. 3 kg/d 168,7 126,7 78,9 DQO kg/d 332,9 230,7 129,4 Tabla 1 Concentración media de cada indicador medido Indicador Unidad Valor medio Desviación estándar C.V. (%) ST kg/d 700,5 520,4 329,8 STV kg/d 482,3 319,9 194,4 SD kg/d 346,9 235,1 185,8 mg/l ,1 24,7 DQO mg/l ,0 33,6 ST mg/l ,9 24,6 STV mg/l ,9 33,0 SD mg/l ,3 22,5 SDV kg/d 175,8 98,5 106,3 -N kg/d 23,4 19,7 12,1 -N kg/d N kg/d Coli Total Bacterias/d 3, , , SDV mg/l ,5 28,1 -N mg/l 25,2 4,8 18,9 -N mg/l N mg/l C. Total NMP/100 ml 3, , ,3 Coli Fecal Número de camas Bacterias/d 1, , , C. Fecal NMP/100 ml 1, , ,2 Determinación de los aportes sanitarios relativos a una cama en el Hospital Abel Santamaría de Pinar del Río En la tabla 2 se presentan los valores de la carga total referida a cada indicador utilizado en la investigación, así como el número de camas ocupadas en cada uno de los diferentes días de medición. En los valores de carga diaria aportada por cada indicador, se nota una variación apreciable, sobre todo el último día de medición, el cual se corresponde con un menor nivel ocupacional en este centro. En la tabla 3 se presentan los aportes relativos a una cama en el centro en estudio y se señala a su vez el intervalo de confianza para la media muestral para un 90 % de probabilidad. Cada indicador posee un nivel de confianza amplio para la probabilidad seleccionada, debido principalmente a que el número de muestras realizadas es bajo y a su vez, a que por ser el hospital un centro asistencial, está sujeto a variaciones amplias en el servicio entre días consecutivos, sin embargo, los resultados obtenidos pueden servir como punto de partida para la realización de futuras Tabla 3 Valores medios e intervalo de confianza para la media muestral Indicador Unidad Valor medio Nivel de confianza DBO5 g/c.d 210,5 ±123,9 DQO g/c.d 389,5 ±282,9 ST g/c.d 872,2 ±511,5 STV g/c.d 560,1 ±402,1 SD g/c.d 423,3 ±228,1 SDV g/c.d 214,6 ±119,2 -N g/c.d 31,0 ±15,7 -N g/c.d 0 ±0 -N g/c.d 0 ±0 Coli Total Bact/c.d 4, ±1, Coli Fecal Bact/c.d 2, ±8,

5 investigaciones relacionadas con este tema en cuestión y pueden dar una idea preliminar de los rangos de los parámetros principales, en el caso de que se necesite realizar el diseño de un sistema de tratamiento de residuales líquidos para una institución de este tipo. El aporte relativo a una cama, sobre la base de la a 20 O C, en esta institución equivale a aproximadamente 7 personas, para las condiciones de Cuba. CONCLUSIONES Las variaciones horarias medias de la y la carga orgánica en una institución de este tipo no se presentan de forma similar a las aguas albañales. Normalmente los valores extremos se obtienen en horas laborables. La composición de las aguas residuales de este centro es similar a la de las aguas residuales domésticas, presentando una buena biodegradabilidad. Las aguas residuales del Hospital Abel Santamaría en Pinar del Río presentan una concentración débil-media, con un predominio relativo del ion amonio en su composición. El aporte medio relativo a una cama en el centro hospitalario estudiado posee una población equivalente de cerca de 7 personas. Los valores obtenidos de cada indicador específico pueden constituir un punto de partida para la realización de futuros estudios a instituciones de este tipo y pueden utilizarse, de forma preliminar, para el diseño de sistemas de tratamiento de centros hospitalarios, hasta tanto se disponga de información más precisa y generalizada sobre este punto. REFERENCIAS 1. METCALF AND EDDI: Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, Reuse. McGraw-Hill Book Company VAN DUIJL, L. A.: "Wastewater Treatment 1", Lecture Notes on Wastewater Treatment, International Institute for Hydraulic and Environmental Engineering, Delft, The Netherlands, RODRÍGUEZ PÉREZ DE AGREDA, C.: "Determinación de los aportes sanitarios percápita de las aguas residuales domésticas", Revista Ingeniería Hidráulica, Vol. XIX, No. 4, p. 38, ISPJAE, Ciudad de La Habana, "Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater", APHA-AWWA, ARCEIVALA, S. J.: Wastewater Treatment for Pollution Control, McGraw-Hill Book Series, HAAN, C. T.: "Statistical Methods in Hydrology", The Iowa State University Press, MAYO DEL