517694528-Tratamiento-de-Aguas-Residuales-en-Pequenas-Poblaciones

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T r a t a m ie m t o d e
V9
T r a t a m ie n t o d e a g u a s 
RESIDUALES EN PEQUEÑAS 
POBLACIONES
/
RON CRITES
Managing Engineer 
Brown and Caldwell 
Formerly 
Director Water Resources 
Nolte and Associates
GEORGE TCHOBANOGLOUS
Professor Emeritus 
Department o f Civil and Environmental Engineering 
University o f California, Davis 
Consultant 
Nolte and Associates
T RADUCCIÓN
MILLER CAMARGO
Traductor 
Ingeniero químico y profesor 
Universidad Nacional de Colombia
LIBIA PATRICIA PARDO
Bióloga Universidad de Los Andes 
M á ster en Biología de la 
Universidad Bochum, Alemania
T r a d u c c ió n y r e v is ió n t é c n ic a 
GUILLERMO MEJÍA
Ingeniero civil y profesor asociado 
Universidad Nacional de Colombia 
y Escuela Colombiana de Ingeniería
INVENTA RIADC 
pCU(,&fo
Okud oOO 2
n f A' -3S5&
-
Santafé de Bogotá • Buenos Aires • Caracas • Guatemala • Lisboa • Madrid • México 
Nueva York • Panamá • San Juan • Santiago de Chile • Sao Paulo
Auckland • Hamburgo • Londres • Milán • Montreal 
Nueva Delhi • París • San Francisco • San Luis • Singapur • Sidney • Tokio • Toronto
T r a t a m ie n t o d e a g u a s r e s id u a l e s e n p e q u e ñ a s p o b l a c io n e s
No está permitida la reproducción total o parcial de este libro, ni su tratamiento informático, 
ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, por 
fotocopia, por registro u otros métodos, sin el permiso previo y por escrito de los titulares del 
Copyright.
DERECHOS RESERVADOS. Copyright © 2000, por 
McGraw-Hill Interamericana, S. A.
Avenida de las Américas No. 46-41. Santafé de Bogotá, Colombia.
Traducido de la primera edición en inglés de
SMALL AND DESCENTRALIZED WASTEWATER MANAGEMENT SYSTEMS 
© MCMXCVIII, por THE McGRAW-HILL COMPANIES, INC.
ISBN: 0-07-289087-8
Fotografías: George Tchobanoglous. Reproducidas con permiso.
Editora: Emma Ariza H.
1234567890 213456780
ISBN: 958-41-0042-4
Impreso en Colombia Printed in Colombia
Se imprimieron 2600 ejemplares en el mes de mayo de 2000 
Impreso por Quebecor Impreandes
Prefacio xiii
Prólogo xix
1 Manejo de sistemas pequeños y descentralizados de aguas residuales:
descripción 1
1.1 Terminología 2
1.2 Manejo descentralizado de aguas residuales 2
1.3 El papel de las tecnologías nuevas y antiguas 9
1.4 Manejo de sistemas descentralizados 18
1.5 Desafíos en la implementación del manejo 
descentralizado de aguas residuales
18
Problemas y temas de análisis 19
Referencias 19
Constituyentes de las aguas residuales 21
2.1 Constituyentes del agua residual 21
2.2 Muestreo y procedimientos analíticos 25
2.3 Características físicas 33
2.4 Características químicas inorgánicas 48
2.5 Características químicas de compuestos orgánicos agregados 57
2.6 Caracterización de compuestos orgánicos individuales 72
2.7 Características biológicas 74
2.8 Ensayos de toxicidad 97
Problemas y temas de análisis 102
Referencias 105
Destino de los constituyentes de las aguas residuales en el ambiente 109
3.1 Principios de balance de masa 109
3.2 Clases de reacciones, velocidad de reacción y cinética de reacción 111
3.3 Reactores: clases, características hidráulicas y aplicaciones 119
3.4 Cinética de tratamiento en reactores 129
3.5 Destino de los constituyentes liberados al ambiente 138
3.6 Modelos para determinar el comportamiento 
de constituyentes vertidos en cuerpos de agua
147
3.7 Impacto de las normas sobre descargas de aguas residuales 162
Problemas 163
Referencias 167
Introducción al análisis y diseño de procesos 169
4.1 Fuentes de aguas residuales y sus caudales promedios 169
4.2 Concentración de los constituyentes 
de las aguas residuales
178
4.3 Variaciones en caudal, carga másica y concentración 
de constituyentes de las aguas residuales
183
4.4 Análisis estadístico de las variaciones en caudal, 
carga y concentración de contaminantes
194
4.5 Parámetros de diseño para unidades de tratamiento 
de aguas residuales
198
4.6 Parámetros de diseño para instalaciones dedicadas 
al tratamiento de efluentes de tanque séptico
203
4.7 Análisis de riesgos para el diseño y reutilización de efluentes 205
4.8 Consideraciones para la confiabilidad
en la elección y diseño de procesos 213
4.9 Consideraciones para la elección y diseño de procesos 220
Problemas y temas de análisis 235
Referencias 238
Tratamiento preliminar de aguas residuales: operaciones y procesos 241
5.1 Papel del tratamiento preliminar de las aguas residuales 241
5.2 Tamizado grueso 244
5.3 Tamizado fino 251
5.4 Dilaceración (trituración) 253
5.5 Homogenización de caudales 256
5.6 Mezcla 260
5.7 Introducción a las operaciones de separación por gravedad 267
5.8 Remoción de arenas 292
5.9 Sedimentación 300
5.10 Tanques sépticos 313
5.11 Remoción de grasas y aceites 325
5.12 Tanques Imhoff 328
5.13 Otras operaciones de separación 330
5.14 Control de olores 331
Problemas y temas de análisis 337
Referencias 342
iv
Tratamiento biológico y remoción de nutrientes 345
6.1 Introducción a los métodos de tratamiento biológico 345
6.2 Introducción al metabolismo microbiano, 
energética y crecimiento
347
6.3 Introducción a la cinética del tratamiento biológico 358
6.4 Introducción a la elaboración de modelos 
de la cinética.del tratamiento biológico
363
6.5 Remoción biológica de nutrientes 382
6.6 Procesos aerobios de crecimiento en suspensión 399
6.7 Procesos aerobios de película bacterial adherida 430
6.8 Procesos anaerobios híbridos de crecimiento 
en suspensión y película bacterial adherida
445
6.9 Plantas compactas de tratamiento - 460
Problemas y temas de análisis 464
Referencias 469
Sistemas de tratamiento con lagunas 475
7.1 Clases de lagunas 475
7.2 Transformación de los constituyentes de las aguas residuales 479
7.3 Tratamiento preliminar del agua residual 482
7.4 Lagunas facultativas 482
7.5 Lagunas aireadas con mezcla parcial 488
7.6 Lagunas anaerobias 493
7.7 Combinación de lagunas 493
7.8 Diseño de instalaciones físicas 496
7.9 Mejoramiento de la calidad del efluente 500
7.10 Acuicultura 505
Problemas y temas de análisis 506
Referencias 507
Sistemas de tratamiento en suelo 511
8.1 Procesos de tratamiento en suelo 511
8.2 Mecanismos de remoción 517
8.3 Sistemas de tasa baja 520
8.4 Sistemas de infiltración rápida 545
8.5 Sistemas de flujo superficial 556
Problemas y temas de análisis 564
Referencias 565
V
9 Filtros intermitentes y con recirculación 569
9.1 Características funcionales de los filtros 569
9.2 Mecanismos de remoción en filtros de lecho empacado 574
9.3 Filtros intermitentes 579
9.4 Filtros de lecho empacado con recirculación 604
9.5 Otros filtros de lecho empacado 616
9.6 Combinación de sistemas de tratamiento 
para la remoción de nitrógeno
621
Problemas y temas de análisis 622
Referencias 623
Disposición de efluentes provenientes de sistemas descentralizados 627
10.1 Sistemas de disposición 627
10.2 Alternativas para la disposición 
y reutilización de efluentes
630
10.3 Evaluación y valoración del terreno 632
10.4 Acumulación de nitrógeno 640
10.5 Procesos alternativos para la remoción de nutrientes 642
10.6 Disposición sobre el suelo de efluentes tratados 645
10.7 Criterios de diseño para alternativas de disposición in situ 646
10.8 Criterios de diseño para sistemas locales de reutilización 656
10.9 Recuperación de sistemas averiados 658
0.10 El papel de la administración in situ 659
Problemas y temas de análisis 660
Referencias 661
Sólidos biológicos y manejo de lodos provenientes de tanques sépticos 665
11.1 Lodos de tanques sépticos: características y cantidades 665
11.2 Lodos: características y cantidades 667
11.3 Opciones para el tratamiento 672
11.4 Opciones para la deshidratación 680
11.5 Compostaje 687
11.6 Aplicación en suelo de los sólidos biológicos 693
11.7 Terrenos dedicados exclusivamente a la disposición 
en suelo de sólidos biológicos
705
11.8 Relleno de terrenos 707
11.9 Comparación de alternativas para sólidos biológicos 707
Problemas y temas de análisis 708
Referencias 709
APÉNDICESA Factores de conversión de unidades 711
B Factores de conversión de uso común para parámetros de diseño 
en plantas de tratamiento de aguas residuales
713
C Propiedades físicas del agua 715
D Propiedades físicas de algunos gases y composición del aire 719
E Concentración de oxígeno disuelto en agua
como función de la temperatura, la salinidad y la presión barométrica
721
F Equilibrio de los carbonates 725
G Tablas de NMP y su uso 727
ÍNDICES
índice de autores 729
índice analítico 739
Vil
Dedicamos este libro a nuestras esposas, Pam y Rosemary , 
por su paciencia, entendimiento y estímulo.
ACERCA DE LOS AUTORES
RONALD W. CRITES es ingeniero jefe de Brown y Caldwell en Sacramento, California. Durante 
la preparación de este libro fue director de recursos hídricos en Nolte y Asociados en Sacramento, 
California. Recibió su grado de B.S. en Ingeniería Civil en la Universidad Estatal de California, Chico; 
y su título en Ingeniería Sanitaria, al igual que el M.S., en la Universidad de Stanford. Su campo de 
mayor interés y en el que tiene más experiencia es el tratamiento de aguas residuales en sistemas naturales, 
sistemas locales, reutilización de aguas y manejo de sólidos biológicos. Tiene 30 años de experiencia 
como asesor en aguas residuales. Figura como autor o coautor en más de 110 publicaciones técnicas, 
incluyendo cuatro libros de texto. Ha participado en seminarios y talleres nacionales e internacionales 
sobre humedales artificiales, sistemas de tratamiento en suelo, y reutilización de aguas. Es miembro de 
ASCE, AWWA, WEF, IAWQ, ASA y WateReuse. Contribuyó con el séptimo Water Environmental 
Federation Manuals of Practice. Está registrado como ingeniero civil en California, Hawaii, Massachusetts 
y Oregon.
GEORGE TCHOBANOGLOUS es profesor emérito de ingeniería ambiental en el Departamento 
de Ingeniería Civil y Ambiental en la Universidad de California en Davis. Recibió su título de pregrado 
en Ingeniería Civil en la Universidad del Pacífico; su título de Maestría en Ingeniería Sanitaria en la 
Universidad de California en Berkeley, y su título de doctorado en Ingeniería Ambiental en la Universidad 
de Stanford. Su interés principal en el campo de la investigación está en las áreas de tratamiento de 
aguas residuales y reutilización, filtración de aguas residuales, desinfección con radiación UV, sistemas 
acuáticos para el manejo de aguas residuales, sistemas pequeños y descentralizados para el manejo de 
aguas residuales, y manejo de desechos sólidos. Es el autor principal de más de 300 publicaciones 
técnicas, entre ellas 12 libros de texto y dos trabajos de referencia. Los libros de texto se usan en más de 
200 escuelas y universidades a lo largo de los Estados Unidos, y también son muy utilizados por ingenieros 
practicantes en los Estados Unidos y en otros países. El profesor Tchobanoglous presta sus servicios 
nacional e intemacionalmente como consultor a compañías privadas y entidades estatales. Es miembro 
activo de varias sociedades de profesionales; fue presidente de la American Association of Environmental 
Engineering Professors. Está registrado como ingeniero civil en California.
P R E F A C I O
Desde la aprobación del Clean Water Act en 1972, las actividades para el manejo de aguas residuales en 
los Estados Unidos se han enfocado en las descargas puntuales de aguas residuales en las comunidades. 
Aunque más de 60 millones de personas en los Estados Unidos viven en hogares conectados a sistemas 
descentralizados de recolección y tratamiento de aguas residuales, hasta ahora se reconoce que un com­
pleto sistema de alcantarillado para todo el país nunca será posible o conveniente por razones de tipo 
geográfico, económico y de sostenibilidad. En vista de que los sistemas de alcantarillado completos no 
son viables para muchos residentes, el manejo descentralizado de aguas residuales llega a ser de gran 
importancia para el manejo futuro del medio ambiente. Es claro, entonces, que existe la necesidad de un 
texto que exponga aspectos de ingeniería y científicos sobre los sistemas descentralizados para el mane­
jo de aguas residuales; y este libro responde a esa necesidad. Sus lectores encontrarán principios de 
ingeniería, datos sobre sistemas de tratamiento, fórmulas científicas y de ingeniería, y ejemplos de 
aplicación diaria relacionados con el manejo de aguas residuales en sistemas pequeños y locales.
ORGANIZACIÓN
El presente libro aborda el diseño de los sistemas alternativos para la recolección de aguas residuales, 
sistemas tanto convencionales como innovadores para el tratamiento de las aguas residuales, y los mé­
todos para la disposición o reutilización de las mismas. Los diferentes constituyentes que se encuentran 
presentes en las aguas residuales y su destino después de ser descargados al medio ambiente se analizan 
en los capítulos 2 y 3. El análisis del proceso y el diseño de los sistemas de tratamiento de aguas residua­
les se presentan en los capítulos 4 al 9. La disposición de los efluentes provenientes de sistemas descen­
tralizados de tratamiento de aguas residuales se describe en el capítulo 10. El manejo de sólidos biológi­
cos y de lodos de tanques sépticos se presenta en el capítulo 14.
CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES DE ESTE LIBRO
Como ayuda en la planeación, análisis y diseño de sistemas para el manejo de aguas residuales, se 
presentan datos e información de diseño resumidos en más de 300 tablas. Para ilustrar los principios y 
las instalaciones involucradas en el campo del manejo de aguas residuales, se incluyen más de 570 
ilustraciones, gráficas y diagramas. Para ayudar al lector a entender el material presentado en este libro, 
del capítulo 2 al 11 se desarrollan ejemplos de problemas resueltos en forma detallada, presentando las 
soluciones en la forma más clara posible. Para ayudar a los lectores a afinar sus habilidades analíticas, 
una serie de temas de análisis y problemas son planteados al final de cada capítulo. Así mismo se 
incluyen algunas referencias bibliográficas seleccionadas.
Para una mayor utilidad de este libro, se ha incluido una serie de apéndices. En el apéndice A se presen­
tan factores para la conversión de unidades del sistema inglés a unidades del sistema internacional. En el 
apéndice B se presentan los factores de conversión de uso más común en el análisis y diseño de sistemas 
de manejo de aguas residuales. En los apéndices C y D se muestran, respectivamente, las características 
físicas del agua y de algunos gases. En el apéndice E se presentan las concentraciones de oxígeno 
disuelto en el agua, como función de la temperatura. En el apéndice F se trata el equilibrio de los 
carbonatos; y en el apéndice G se presentan las tablas de los números más probables (NMP).
USO DE ESTE LIBRO
En este libro se presenta material considerable para apoyar cursos de tres trimestres o de dos semestres 
a nivel de pregrado o de posgrado. Los primeros cuatro capítulos junto con el capítulo 6 constituyen una 
introducción básica al campo del manejo de aguas residuales. El material presentado en este texto se 
puede usar en diferentes asignaturas. A continuación se presenta el plan general sugerido para asignatu­
ras relacionadas con: 1) tratamiento convencional de aguas residuales con énfasis en sistemas pequeños 
de tratamiento (menos de 1 a 5 Mgal/d), 2) manejo descentralizado de aguas residuales, y 3) sistemas 
naturales para manejo de aguas residuales. Se propone también un plan general para un curso introductorio 
sobre tratamiento de aguas residuales.
Tema Capitulo Secciones
Introducción 1 Todas
Características de las aguas residuales 2 Todas
Destino de los constituyentes en el ambiente 3 Todas
Introducción al análisis de los procesos 4 Todas
Tratamiento preliminar de aguas residuales 5 Todas
Tratamiento biológico de aguas residuales 6 Todas
Sistemas de tratamiento en suelo 8 8.1 y 8.2
Manejo de sólidos biológicos 11 Todas
Plan general sugerido para un curso de pregrado relacionado con el manejo descentralizadode aguas 
residuales
Tema Capitulo Secciones
Introducción 1 Todas
Características de las aguas residuales 2 Todas
Destino de los constituyentes en el ambiente 3 3.5 y 3.7
Introducción al análisis de los procesos 4 4.1 a 4.3
Tratamiento preliminar de aguas residuales 5 5.1, 5.10 a 5.14
Tratamiento de efluentes de tanque séptico 8,9 6. ó a 6.9, 9 (todas)
Disposición de efluentes provenientes de sistemas descentralizados 10 Todas
Manejo de lodos provenientes de tanques sépticos 11 11.1 y 11.3
xiv
Pian general sugerido para un curso sobre sistemas naturales de manejo de aguas residuales.
Tema Capítulo Secciones
Introducción 1 Todas
Características de las aguas residuales 2 Todas
Destino de los constituyentes en el ambiente 3 Todas
Introducción al análisis de los procesos 4 Todas
Tratamiento preliminar de aguas residuales 5 5.1, 5.4, 5.14
Tratamiento biológico de aguas residuales 6 6.1, 6.5, 6.9
Sistema de tratamiento con lagunas 7 Todas
Sistemas de tratamiento en suelo 8 Todas
Filtros intermitentes y con recirculación 9 Todas
Disposición de efluentes provenientes de sistemas descentralizados 10 Todas
Manejo de sólidos biológicos y lodos de tanque séptico 11 Todas
Es de entender que en un libro de esta magnitud, es imposible evitar errores. Cualquier corrección, 
crítica o sugerencia para mejorar el texto serán apreciadas por los autores. Datos e información adicio­
nales serán bien recibidos.
Ronald Crites 
Davis, California
George Tchobanoglous 
Davis, California
XV
AGRADECIMIENTOS
Este libro no se habría podido escribir sin la valiosa colaboración de muchas personas; los autores 
presentamos nuestros agradecimientos por su reconocido soporte y ayuda a: Harold Ball, de Orenco 
Systems, por su aporte y revisión de los capítulos 5 y 9, y por poner a nuestra disposición los servicios 
de Chris Jordán, quien preparó los dibujos seleccionados de los capítulos 5 y 9; Terry Bounds, de 
Orenco Systems, por su aporte y revisión de los capítulos 4 y 5; Adrián Carolan, de Schreiber Corp., por 
facilitamos material escrito relacionado con procesos de aireación extendida para el capítulo 6; el profe­
sor Robert Lang por la revisión de todo el manuscrito; Mike Parker, de i.e Engineering, por su aporte y 
revisión del capítulo 9, y por suministramos detalles sobre la utilización de los sistemas SBETS; el Dr. 
Chet Rock, revisor de McGraw-Hill, por damos útiles sugerencias para mejorar el texto; Doreen Brown 
Salazar por la revisión de los capítulos 2 y 6; el Dr. Ed Schroeder por sus provechosas sugerencias 
durante la preparación del manuscrito; el Dr. Joann Silverstein, revisor de McGraw-Hill, por sus útiles 
comentarios y visión ; el Dr. Richard Stowell por la revisión del capítulo 7; Steve Wert por la revisión de 
los capítulos 9 y 10.
Agradecemos a George S. Nolte, hijo, por promover la preparación del manuscrito. A las siguientes 
personas de Nolte and Associates que contribuyeron significativamente al desarrollo del texto: Buster 
Ide por la preparación de muchos de los gráficos; y Dave Richard por la revisión del capítulo 5. Finalmente, 
a Michael B. Anderson, quien puso su infatigable atención en la preparación de muchos ejemplos y en el 
manual de soluciones, nuestros especiales agradecimientos.
A Janet Williams, creadora del trabajo artístico de dibujos originales, manuales, en los capítulos 2, 6, 
8 y 9. A Esther Sandoval por su trabajo en el procesamiento de texto.
Agradecemos a nuestro editor, Eric Munson, por su inagotable coraje y apoyo; a Karen Nelson, 
nuestra coordinadora de producción, por su destreza organizacional y ayuda en la elaboración de un 
texto más amable para el usuario; y a George Watson, nuestro editor técnico, por su minuciosidad en la 
atención de los detalles.
P R Ó L O G O
Nolte and Associates, George Tchobanoglous y Ron Crites han desarrollado tanto un texto que aborda 
diferentes temáticas sobre aguas residuales como una referencia de trabajo para el manejo de sistemas 
pequeños y descentralizados de aguas residuales, los cuales establecen un cambio tecnológico como 
respuesta a las necesidades de la comunidad. Organizaciones ambientales y de ingeniería están en la 
búsqueda continua de sistemas que sean apropiados en escala, costo y flexibilidad; y en armonía con la 
naciente conciencia de los principios de sostenibilidad. Este libro se ajusta a las necesidades de las 
comunidades pequeñas que están cambiando dramáticamente, las cuales son difíciles de satisfacer 
mediante grandes proyectos de infraestructura. Los líderes elegidos por la comunidad están cada vez 
más influenciados por personas que crecieron bajo los movimientos ambientalistas, personas que 
cuestionan la relevancia de los proyectos diseñados con una concepción de altos consumos de energía, 
utilización de grandes tuberías, concreto, acero y generación de impactos que requieren de atenuación 
ambiental.
Conozco a George y Ron desde hace muchos años y admiro su inquietud por ampliar el conocimiento, 
herramientas y técnicas disponibles para que los ingenieros resuelvan problemas, fuerza que nos impulsa 
a todos. Ellos han organizado el material de este texto en forma efectiva, desde el planteamiento del 
significado potencial de los sistemas descentralizados de aguas residuales, hasta la definición de todo el 
sistema y las partes que lo componen. Han identificado el destino de los contaminantes una vez son 
descargados en el medio ambiente y han ilustrado el análisis de los procesos y el diseño de las instalaciones 
para el tratamiento de las aguas residuales, incluyendo trabajos fascinantes sobre nuevas tecnologías 
alternativas: sistemas de filtros, tratamientos con lagunas, aplicación en suelo, sistemas de humedales, 
etc. Este libro es un excelente recurso para todos los estudiantes de ingeniería e ingenieros ambientales 
y de aguas residuales practicantes, que buscan respuestas a las preguntas y problemas que surgen en la 
implementación de sistemas pequeños y descentralizados para el manejo de las aguas residuales.
Ha tomado algún tiempo producir este texto junto con el trabajo de referencia necesario para su 
elaboración. Las experiencias de campo de George, Ron y de muchos otros profesionales que conforman 
el equipo de diseño, contribuyeron para modificar varias veces el contenido del texto. En resumen, el 
texto conserva muy poca semejanza con los trabajos iniciales que se realizaron, y es un tributo a su 
compromiso con la excelencia en ingeniería. En la medida que nuestras experiencias colectivas ayuden 
a fortalecer el conocimiento en esta área, ese conocimiento contribuirá para lograr el reto de alcanzar la 
paz. Nolte and Associates se siente complacido por haber contribuido a que este trabajo se hiciera realidad 
tanto para estudiantes como para ingenieros civiles y ambientales experimentados. Estamos comprometidos 
a fomentar el trabajo que hemos apoyado, dedicando una parte de nuestra página web, www.Nolte.com, 
a recibir comentarios sobre sistemas descentralizados para el manejo de aguas residuales. ¡Por favor 
visítennos, disfruten de su consulta y apórtenle!
George S. Nolte, Jr., Presidente 
Nolte and Associates 
Sacramento, California 
Octubre de 1997
http://www.Nolte.com
C a p ítu l o 1
Manejo de sistemas pequeños y descentralizados 
de aguas residuales: descripción
Los libros que en la actualidad son usados en cursos de tratamientos de aguas residuales a nivel 
universitario y de posgrado se centran principalmente en el diseño de grandes sistemas de tratamiento, 
aunque en los Estados Unidos la realidad muestra que casi todas las plantas de tratamiento (grandes) ya 
se han construido. La necesidad de implementar plantas de tratamiento (pequeñas) primará sobre las 
plantas de tratamiento grandes. Los costos de construcción para sistemas nuevos y mejorados, sean 
éstos pequeños o descentralizados, serán del orden de millones de dólares. Por estas razones, el enfoque 
de este texto se dirige a las plantas de tratamiento de caudales de 1.0 Mgal/d (3785 m3/d)provenientes 
de sistemas domésticos individuales, con los que se encontrarán la mayoría de los nuevos ingenieros en 
el ejercicio de sus carreras profesionales. Cabe anotar que los análisis de aguas residuales y diseño para 
las plantas de tratamiento, servidas con caudales significativamente mayores, se basan en los fundamentos 
teóricos y procesos descritos en el libro: sólo el tamaño es mayor con algunas tecnologías adicionales.
Los objetivos de sistemas pequeños y sistemas descentralizados de manejo de aguas residuales 
(SDMAR) son 1) proteger la salud pública, 2) proteger de la degradación o de la contaminación al 
ambiente receptor, y 3) reducir los costos de tratamiento mediante la retención de aguas y sólidos cerca 
de su punto reutilizándolos. Para contestar a la pregunta de qué nivel de gestión de aguas residuales se 
requiere, es necesario tener conocimiento de los constituyentes de interés en las aguas residuales, los 
impactos que estos ocasionan cuando son descargados al ambiente, la transformación y destino a largo 
plazo de tales constituyentes tanto en los procesos de tratamiento como en el ambiente, y los diferentes 
métodos de tratamiento que pueden ser usados para remover o transformar los constituyentes encontrados 
en las aguas residuales. Estos temas son el objeto de estudio de este texto. Los constituyentes de las 
aguas residuales y su destino en el ambiente son tratados en los capítulos 2 y 3. El diseño y análisis de 
los procesos para los sistemas de tratamiento se examinan en los capítulos 4 al 9. El vertimiento de 
efluentes de SDMAR descrito en el capítulo 10. El manejo de biosólidos y lodos de tanque séptico se 
aborda en el capítulo 11.
Como introducción al estudio de sistemas pequeños y descentralizados de aguas residuales, los temas 
considerados en este capítulo incluyen: 1) terminología, 2) introducción a los sistemas descentralizados, 
3) el papel de las tecnologías nuevas y antiguas, 4) la necesidad de la gestión de sistemas descentralizados,
Tratamiento de aguas residuales en pequeñas poblaciones
y 5) los desafíos en el manejo de sistemas pequeños y descentralizados de aguas residuales. Dado que el 
concepto e instalaciones asociadas con los sistemas descentralizados pueden ser nuevos para el lector, 
este capítulo se orientará principalmente al manejo descentralizado de las aguas residuales.
1.1 TERMINOLOGÍA
El sistema descentralizado de manejo de las aguas residuales (SDMAR) puede definirse como la 
recolección, tratamiento y vertimiento o reutilización de aguas residuales provenientes de hogares, 
conjuntos habitacionales, comunidades aisladas, industrias o instituciones, así como también de sectores 
de comunidades existentes cerca del punto de generación de residuos (Tchobanoglous, 1995). Las plantas 
de tratamiento que se han construido para servir sectores de comunidades, se denominan con frecuencia 
plantas satélite, aunque en este texto son clasificadas como plantas descentralizadas. Por otra parte, el 
manejo de sistemas centralizados está conformado por sistemas altemos o convencionales de recolección 
de aguas residuales (alcantarillados), plantas centralizadas de tratamiento y vertimiento o reutilización 
del efluente tratado, comúnmente lejos del punto de origen. Los sistemas descentralizados mantienen 
las fracciones sólidas y líquidas de las aguas residuales cerca del origen, aunque la fracción líquida y 
algunos residuos sólidos puedan transportarse a plantas centralizadas para un tratamiento adicional y 
reutilización (Tchobanoglous, 1996).
En la literatura y en las normas gubernamentales se usa una variedad de términos para referirse a los 
constituyentes individuales que son de interés en la recolección, tratamiento, reutilización o vertimiento 
de aguas residuales, entre otros términos se incluyen contaminantes, impurezas, polutantes y características. 
Los términos contaminantes, impurezas y polutantes a menudo son empleados para referirse a lo mismo. 
La terminología normalmente usada para términos y conceptos clave en el campo de manejo de aguas 
residuales se resume en la tabla 1.1. En algunos casos, se generan confusiones cuando se utilizan los 
términos en escenarios diferentes. Por ejemplo, un contaminante en un sitio puede ser catalogado como 
no contaminante en otro. Para evitar confusiones, en este texto se usa el término constituyente para 
referirse a un compuesto individual o elemento, tal como nitrógeno amoniacal, y el término características 
para indicar un grupo de constituyentes, tales como características físicas y biológicas.
1.2 MANEJO DESCENTRALIZADO DE AGUAS RESIDUALES
El propósito de esta sección es introducir el concepto de SDMAR considerando: 1) el significado de 
SDMAR, 2) las aplicaciones de SDMAR, y 3) los elementos de SDMAR.
TABLA 1.1
Terminología comúnmente usada en el campo del m anejo de aguas residuales
Término Definición
Biosólido
Características (de aguas residuales)
Material que permanece después de que los lodos son estabilizados biológica 
y químicamente
Clases generales de constituyentes de las aguas residuales tales como físicas, 
químicas, biológicas y bioquímicas
Continúa
TABLA 1.1
Continuación
Capítulo 1 • Manejo de sistemas pequeños y descentralizados de aguas residuales: descripción
Término Definición
Composición Descripción de las aguas residuales, incluye los constituyentes físicos químicos 
y biológicos
Constituyentes* Componentes individuales, elementos o entes biológicos tales como sólidos 
suspendidos o nitrógeno amoniacal
Contaminantes Constituyentes adicionales al abastecimiento de agua a través del uso
Manejo descentralizado Recolección, tratamiento y reutilización del agua residual en cercanía al punto
de aguas residuales de origen
Efluente Líquido descargado en una etapa del proceso de tratamiento
Impurezas Constituyentes adicionados al abastecimiento de agua a través del uso
Parámetro Factor medible como la temperatura
Polutantes Constituyentes adicionados al abastecimiento de agua a través del uso
Recuperación Tratamiento realizado a las aguas residuales para ser usadas posteriormente
Agua reciclada Agua apropiada para reutilización, remplaza el término agua recuperada
Repurificación Tratamiento realizado a las aguas residuales para ser usadas en una amplia 
variedad de aplicaciones, incluso para abastecimiento en forma directa o 
indirecta
Reutilización Uso benéfico que se da a las aguas recuperadas o repurificadas
Lodos de tanque séptico Material semilíquido bombeado de tanques sépticos (o trampas), el cual
(Septage) contiene líquido, natas y lodos
Lodo Material sedimentable de las aguas residuales en tanques Imhoff,
clarificadores (primarios o secundarios), lagunas y en sistemas acuáticos 
o de tratamiento en el suelo
* Para evitar confusiones, el término constituyentes será usado en este texto en remplazo de contaminantes, impurezas y polutantes.
Significado de descentralización
En la actualidad, más de 60 millones de personas en los Estados Unidos vive en hogares servidos por 
sistemas descentralizados de recolección y tratamiento. A principios de la década de 1970, con el paso 
del Clean Water Act (Ley de Agua Limpia) se anunció que era sólo cuestión de tiempo la instalación de 
alcantarillados centralizados para casi todos los habitantes. Ahora, 25 años después, se reconoce que, 
para todo el país, esta solución puede no ser posible o deseable, por razones tanto de tipo geográfico 
como económico. Dado que una red completa de alcantarillado no es posible para muchos habitantes, es 
claro que el manejo descentralizado de aguas residuales es de gran importancia para el manejo futuro 
del ambiente. Por tanto, el concepto de manejo descentralizado de aguas residuales merece el mismo 
grado de atención que hasta ahora estaba reservado para los sistemas convencionales de manejo 
centralizado de aguas residuales (Tchobanoglous, 1996). Recientemente, la U.S. Environmental Protection 
Agency, EPA (Agencia de Protección Ambiental de los EstadosUnidos) evaluó las limitaciones para la 
aplicación de los sistemas de manejo descentralizados de aguas residuales (U.S. EPA, 1997).
3
Tratamiento de aguas residuales en pequeñas poblaciones
Las situaciones en las que la gestión descentralizada de aguas residuales debe considerarse o 
seleccionarse son:
1. Cuando la gestión y la operación de los sistemas locales existentes deben ser mejoradas.
2. Cuando los sistemas individuales locales han fracasado y la comunidad no puede afrontar el costo 
de un sistema convencional de manejo de aguas residuales.
3. Cuando la comunidad o las instalaciones están distantes de otros alcantarillados existentes.
4. Cuando las oportunidades de reutilización de agua son posibles.
5. Cuando el agua fresca para abastecimiento es escasa.
6. Cuando la capacidad de la planta de tratamiento de aguas residuales es limitada y no se dispone de 
financiación para una ampliación.
7. Cuando, por razones de tipo ambiental, la cantidad del efluente vertido debe ser restringida. *
8. Cuando la ampliación de las instalaciones de recolección y tratamiento implica una interrupción 
innecesaria de las actividades de la comunidad .
9. Cuando las condiciones locales o ambientales que exigen un tratamiento adicional de las aguas 
residuales o el transporte de las mismas están aisladas de ciertas zonas.
10. Cuando la densidad residencial es baja.
11. Cuando la regionalización requiere una anexión política, que no sería aceptada por la comunidad.
12. Cuando los constituyentes específicos de las aguas residuales son tratados o alterados en forma 
más apropiada en el punto de generación.
Cuatro ejemplos que involucran el uso de sistemas de gestión descentralizada de aguas residuales 
son presentados para ilustrar la amplia gama de posibles aplicaciones. En el primer caso, dado que una 
comunidad planificada se encontraba distante de la red de alcantarillado existente, el condado le pidió al 
urbanizador el establecimiento de instalaciones independientes de manejo de aguas residuales. El 
urbanizador propuso un sistema de manejo descentralizado de aguas residuales, el cual fue aceptado 
tanto por el condado como por la agencia de permisos del estado (ver figura 1.1). En el sistema que fue 
construido, el efluente de los tanques sépticos de cada residencia es recolectado y tratado adicionalmente 
en un filtro de grava con recirculación (ver capítulo 9). Después de la desinfección con radiación 
ultravioleta (UV), el efluente es usado para riego de zonas verdes en el verano y en el invierno es vertido 
en el suelo por absorción subsuperficial.
En el segundo caso una comunidad sin alcantarillado tenía problemas con el sistema de vertimiento 
en campos de infiltración. Fueron evaluadas varias alternativas que incluían sistemas por bombeo para 
efluentes de tanques sépticos (SBETS), sistemas de gravedad para efluentes de tanques sépticos (SGETS) 
y alcantarillados a vacío. El sistema elegido fue el remplazo de todos los tanques sépticos existentes por 
nuevos tanques sépticos a prueba de goteo, un sistema de recolección SBETS, un filtro de grava con 
recirculación y disposición del efluente en sistemas de riego de árboles en el verano y almacenamiento 
del mismo en invierno.
En el tercer caso se trataba de una comunidad sin alcantarillado con densidades de población diversas 
y concentración variable de nitratos en sus aguas subterráneas. Las soluciones propuestas incluyen un 
distrito local de manejo de aguas residuales para las zonas de menos densidad [menos de 4 unidades/ 
acre (10 unidades/ha)], tratamiento mejorado para la remoción de nitrógeno en los sistemas existentes
Capítulo 1 • Manejo de sistemas pequeños y descentralizados de aguas residuales: descripción
FIGURA 1.1
Vista de la urbanización Stonehurst cerca de Martínez, 
California, servida con un manejo descentralizado de aguas 
residuales (Crites et al., 1 997).
de tanque séptico y vertimiento en campos de infiltración para aquellas zonas con densidad moderada, y 
una planta satélite de tratamiento para los efluentes recolectados de tanques sépticos provenientes de las 
zonas con mayor densidad poblacional. Una red de alcantarillado para la totalidad del área resultaba 
costosa y políticamente era rechazada, ya que se exigía una anexión.
En el cuarto caso se ha propuesto la retención de sólidos de aguas residuales en tanques sépticos 
como parte de un sistema de manejo descentralizado de aguas residuales para una ciudad grande. El 
ahorro en los costos de tratamiento de sólidos de las aguas residuales y la prevención de las interrupciones 
que serían ocasionadas por la construcción de las grandes instalaciones regionales de recolección y 
tratamiento, fueron las razones de mayor peso a favor del enfoque descentralizado.
Aplicaciones del manejo descentralizado de aguas residuales
Para proteger el ambiente, los requerimientos de descarga para aguas residuales tratadas son cada vez 
más estrictos para descargas grandes y pequeñas. El desafío está en ser capaz de proveer el nivel de 
tratamiento exigido con sistemas descentralizados, sujetos a serias limitaciones económicas. Los sistemas 
alternos de recolección y opciones de tratamiento de aguas residuales son resumidos en la tabla 1.2, para 
1) residencias individuales, 2) conjuntos residenciales, 3) instalaciones públicas, 4) establecimientos 
comerciales, 5) parques industriales, 6) pequeñas comunidades, y 7) pequeñas zonas de grandes 
comunidades.
Tratamiento de aguas residuales en pequeñas poblaciones
TABLA 1.2
Opciones típicas de alm acenam iento y tratam iento de aguas residuales en sistemas pequeños 
y descentralizados
Clase de sistema*
Clase de tratam iento Ejemplos P D
Recolección de aguas Alcantarillados a presión sin bombas trituradoras / ✓
residuales Alcantarillados a presión con bombas trituradoras / /
Alcantarillados de diámetro pequeño y pendiente variable / /
Alcantarillados a vacío / ✓
Preliminar Tamiz grueso / /
Tamiz fino ✓ /
Remoción de arenas / /
Remoción de grasas y aceites ✓ /
Primario Tanques sépticos / ✓
Tanques Imhof / ✓
Filtros de disco rotatorio / ✓
Primario avanzado Tanque séptico con cámara de filtración para efluentes ✓ /
Tanque séptico con reactor de película bacterial adherida 
Elemento reactor
✓ /
Secundario Unidades de tratamiento biológico aerobio / /
Unidades aerobias / anaerobias / /
Filtro de arena de flujo intermitente / ✓
Filtro de grava con recirculación / /
Filtro de turba / /
Lagunas ✓ /
Humedales artificiales / /
Tratamiento acuático / /
Avanzado Tratamiento en el suelo ✓ /
Filtros de lecho empacado, intermitentes y con recirculación / /
Filtración rápida / /
Humedales artificiales / /
Desinfección con cloro, radiación UV ✓ /
Repurificación (incluye el uso de membranas y carbón activado) / 
Sistemas de tratamiento con reutilización
/
Descargas de sanitarios ✓ /
Riego de zonas verdes y descargas de sanitarios ✓ /
Almacenamiento Tanques de almacenamiento 
Tanques enterrados
/ /
✓
' P = sistemas pequeños y centralizados, D = sistemas descentralizados.
Residencias individuales. Las aguas residuales provenientes de residencias individuales y otras 
instalaciones comunitarias en localidades sin alcantarillado son usualmente administradas por sistemas 
locales de tratamiento y disposición. Aunque se ha usado una gran variedad de sistemas locales, los 
sistemas más comunes constan de un tanque séptico para el tratamiento parcial de las aguas residuales y 
almacenamiento prolongado de los sólidos retenidos; el tratamiento y vertimiento final del efluente del 
tanque séptico se realiza en campos de infiltración subsuperficial. A pesar de que las aguas negras
6
Capítulo 1 • Manejo de sistemas pequeños y descentralizados de aguas residuales: descripción
(provenientes de sanitarios y lavaplatos) y las aguas grises (principalmente de duchas y de lavado de 
ropas) por lo general se combinan, algunas veces se separan. Los sistemas alternos de tratamiento para 
residencias individuales incluyen varios sistemasde tratamiento aerobio, y filtros de lecho empacado 
(usualmente arena como medio) con flujo intermitente y con recirculación.
Conjuntos residenciales. Grupos o conjuntos de residencias individuales pueden combinar sus 
aguas residuales y tener sistemas descentralizados para su tratamiento y reutilización. En general se 
usan grandes tanques sépticos o una serie de tanques más pequeños. Los tanques Imhoff, comúnmente 
usados en el pasado, se están volviendo a utilizar con diseños modificados.
Instalaciones públicas. Las instalaciones públicas como escuelas, zonas de descanso en autopistas, 
prisiones, campamentos y zonas recreacionales, con frecuencia son aisladas de los sistemas centralizados 
de manejo de aguas residuales y son buenos candidatos para adoptar sistemas descentralizados. Los 
desarrollos remotos, como el que se describe brevemente en el subtítulo “Residencias individuales”, son 
servidos en forma eficiente por los sistemas descentralizados.
Establecimientos comerciales. Las aguas residuales de restaurantes, por ejemplo, necesitan un 
tratamiento adicional a la sedimentación primaria, para remover grasas y aceites. Filtros de medio granular 
con recirculación son usados junto con tanques sépticos donde se necesita un alto nivel de tratamiento. 
Sistemas de lagunas, tratamiento acuático y sistemas de tratamiento en el suelo son alternativas que se 
deben considerar en la medida en que aumentan los caudales.
Parques industriales. Edificios de oficinas e instalaciones industriales aisladas pueden ser servidas 
por sistemas descentralizados. La reutilización de agua puede lograrse en estos casos al usar tecnologías 
y que van desde los filtros de lecho empacado con recirculación hasta la combinación de lodos activados 
y tecnologías de membranas (ver capítulo 9).
Sistemas comunitarios. El manejo descentralizado de aguas residuales en sistemas comunitarios 
consta de tanques sépticos para la retención de sólidos y la utilización de tuberías de diámetro pequeño 
para transportar el efluente clarificado. Las plantas compactas y de diseño individual son usadas para 
caudales grandes donde existe personal disponible para la operación. En algunos casos, como el señalado 
en el subtítulo “Instalaciones públicas”, puede ser posible desarrollar una integración entre distritos 
locales, para el manejo de aguas residuales provenientes de zonas de baja densidad residencial, y áreas 
de mayor densidad residencial con alcantarillados ya desarrollados. Los métodos usados para la disposición 
de efluentes también variarán de acuerdo con el tamaño de los sistemas y las oportunidades locales para 
la reutilización.
Elementos del manejo descentralizado de las aguas residuales
Los elementos que comprenden un sistema descentralizado incluyen: 1) pretratamiento de las aguas 
residuales, 2) recolección de las aguas residuales, 3) tratamiento de las aguas residuales, 4) reutilización 
o vertimiento del efluente y 5) manejo de biosólidos y de lodos de tanques sépticos. A pesar de que son 
los mismos componentes para los grandes sistemas centralizados, la diferencia está en la tecnología 
utilizada. Debe también anotarse que no todos los sistemas descentralizados incorporarán todos los 
elementos mencionados anteriormente.
7
Tratamiento de aguas residuales en pequeñas poblaciones
Pretratamiento de las aguas residuales. El objetivo del pretratamiento de las aguas residuales 
es remover sólidos, grasas y aceites y otros materiales flotantes o sedimentables para que el agua residual 
pueda ser tratada eficientemente y reutilizada o vertida sin ningún riesgo. Por ejemplo, el uso de tanques 
sépticos individuales en el punto de origen puede considerarse como una parte integral de un sistema 
descentralizado, ya que éste maneja los sólidos en forma separada del efluente del tanque séptico.
Recolección de las aguas residuales. En zonas donde el incremento en la densidad residencial 
ha llegado al punto en que deja de ser factible el uso de sistemas individuales locales para el tratamiento 
y disposición de los efluentes, con frecuencia es necesaria alguna forma de recolección de las aguas 
residuales. Aunque el uso de alcantarillados convencionales de flujo por gravedad para la recolección de 
las aguas residuales continúa siendo la norma aceptada para la practica de alcantarillados en los Estados 
Unidos, los sistemas alternativos de recolección consistentes con MDAR se están haciendo cada vez 
más populares. En algunos lugares, el uso de alcantarillados convencionales por gravedad es 
contraproducente, ya que se incrementa el uso de dispositivos para la conservación del agua. El caudal 
mínimo requerido para la operación de alcantarillados de flujo por gravedad es un inconveniente en 
grandes proyectos con lento desarrollo o en zonas donde la conservación del agua reduce 
significativamente los caudales de agua residual. En muchos casos, el agua requerida para el 
funcionamiento apropiado de los sistemas convencionales de flujo por gravedad supera el agua ahorrada 
mediante medidas de conservación.
Tratamiento de las aguas residuales. Las instalaciones representativas para el tratamiento de 
aguas residuales usadas en sistemas pequeños y descentralizados son presentadas en la tabla 1.2. En el 
pasado, el objetivo del tratamiento era la remoción de parámetros como la demanda bioquímica de 
oxígeno (DBO), sólidos suspendidos y patógenos. En la actualidad, toma cada vez más importancia la 
remoción de nutrientes, de compuestos tóxicos y la reutilización de los efluentes. Un análisis más detallado 
del tratamiento de las aguas residuales está previsto en los capítulos 5 al 9.
Reutilización o vertimiento. Los métodos de reutilización o vertimiento de las aguas residuales 
son presentados en la tabla 1.3. A medida que el nivel de tratamiento aumenta, la potencialidad de un uso 
benéfico para las aguas tratadas también aumenta. La reutilización de los efluentes tratados requiere que 
los criterios de calidad del agua tratada sean cada vez más exigentes. En los sistemas de manejo 
descentralizados de aguas residuales de zonas rurales, las formas más probables de reutilización serán el 
riego agrícola y el riego de campos. En zonas húmedas, los tratamientos en el suelo y la recarga de 
acuíferos serán más usuales.
En áreas urbanas se ha desarrollado un buen número de sistemas para reciclar agua, los cuales toman 
las aguas residuales de los sanitarios en los edificios, las tratan y retoman todo el volumen de agua 
tratada para su uso en descargas de inodoros y orinales. En una ciudad como ésta se involucran tres 
etapas de tratamiento: 1) los sólidos de las aguas residuales son recolectados y tratados en sistemas 
aerobios, 2) el efluente de la unidad de tratamiento biológico pasa a una etapa de ultrafiltración donde se 
remueven compuestos orgánicos residuales, microorganismos y sólidos suspendidos, y 3) el efluente 
pasa por una columna de carbón activado para pulirlo. El material removido en la etapa de ultrafiltración 
se retorna a la primera etapa del proceso para tratamiento adicional. El efluente de los filtros de carbón 
activado se desinfecta con ozono o con luz UV antes de ser reutilizado como agua para la descarga de 
sanitarios. A pesar de que algunos procesos son costosos, éstos se han utilizado para edificios de oficinas 
ubicados en áreas sin alcantarillado, y donde hay limitaciones en el agua para uso doméstico.
8
Capítulo 1 • Manejo de sistemas pequeños y descentralizados de aguas residuales: descripción
TABLA 1.3
Opciones típicas de reutilización y vertim iento de aguas residuales para sistemas pequeños 
y descentralizados
Opción Ejemplos
Humedales artificiales Sistema de flujo libre 
Sistema de flujo subsuperfidal
Descarga a cuerpos de agua 
Sistemas de evaporación
Corrientes, lagos, estanques, reservorios, bahías, diques, ríos, océanos 
Lechos de evapotranspiración 
Lagunas de evapotranspiración
Aplicación en el suelo Aplicación superficial 
Aplicación por aspersión 
Aplicaciónpor goteo
Aplicaciones de reutilización Riego agrícola
Riego de zonas verdes
Recarga de acuíoferos
Humedales naturales
Abastecimiento de agua no potable
Abastecimiento industrial
Lagos recreacionales
Aumento del agua para abastecimiento
Disposición subsuperfidal en el suelo Sistemas de absorción en el suelo
Campos de infiltración convencionales
Campos de infiltración poco profundos dosificados a presión
Campos de infiltración poco profundos a presión con lechos de arena
Riego por goteo (emisores integrales o externos)
Lechos de infiltración
Sistemas de infiltración en terraplén
Sistemas de relleno
Sistemas At-grade
Manejo de biosólidos y lodos de tanques sépticos. Los sólidos removidos de las aguas 
residuales requieren estabilización antes de ser dispuestos o reutilizados. El material semilíquido 
bombeado de los tanques sépticos, denominado lodo de tanque séptico (septage) también requiere una 
estabilización adicional antes de ser dispuesto o reutilizado. El tratamiento y la reutilización con fines 
benéficos que se dé a los biosólidos y lodos de tanque séptico, generalmente compostaje y aplicación en 
el suelo, son descritos en el capítulo 11.
1.3 EL PAPEL DE LAS TECNOLOGÍAS NUEVAS Y ANTIGUAS
Quizás el cambio más importante que ha ocurrido en los últimos 15 años en la implementación del 
manejo de sistemas pequeños y descentralizados de aguas residuales es el desarrollo de nuevas tecnologías 
y el retomar tecnologías viejas pero empleando equipos modernos. Algunas de estas tecnologías se 
destacan tanto para los sistemas pequeños como para los descentralizados, en el siguiente análisis. Detalles 
adicionales de estas y otras tecnologías son presentados en los capítulos 6 al 10.
9
Tratamiento de aguas residuales en pequeñas poblaciones
Tecnologías para sistemas pequeños
Un buen número de nuevas tecnologías han sido introducidas para los pequeños sistemas de tratamiento 
y han hecho posible producir efluentes de la misma calidad, o incluso mejor, que los producidos por 
grandes plantas de tratamiento. Ejemplos importantes incluyen el uso de: 1) tecnologías alternativas 
para la recolección de aguas residuales, 2) tamices de disco rotatorio, 3) procesos de lodos activados, 4) 
sistemas acuáticos de tratamiento, 5) humedales artificiales, y 6) sistemas de tratamiento en el suelo.
Sistemas alternativos de recolección. En muchas áreas que están siendo desarrolladas, el uso 
de alcantarillados convencionales de flujo por gravedad puede no ser económicamente factible por 
razones de topografía, elevadas tablas de agua, suelos estructuralmente inestables y condiciones rocosas. 
Además, en pequeñas comunidades sin alcantarillado, los costos de instalación de alcantarillados 
convencionales de flujo por gravedad son prohibidos, en especial donde la densidad es baja. Para superar 
estas dificultades se han propuesto alternativas como: 1) alcantarillados de diámetro pequeño y pendiente 
variable, 2) alcantarillados a presión, y 3) alcantarillados a vacío. Dado que los problemas de infiltración 
y aportes incontrolados, para cualquier aplicación práctica, son eliminados al usar sistemas de recolección 
alternativos, el tamaño de estos sistemas hace que resulten más económicos. Los bajos costos para el 
manejo de sólidos y la recolección más económica de los efluentes son los puntos a favor para ser 
considerados en los sistemas descentralizados.
Tamices de disco rotatorio. Los tamices finos, con aberturas generalmente de 0.01 pulg (0.25 
mm), han sido utilizados como remplazo de la sedimentación primaria. En una instalación de acuicultura 
en la ciudad de San Diego se ha usado un tamiz de disco rotatorio para 1.0 Mgal/d (3785 m3/d) por más 
de 10 años (ver figura 1.2). Debe anotarse que los tamices finos fueron usados extensivamente en la 
década de 1920, pero fueron abandonados por presentar acumulación de grasas.
Procesos de lodos activados cíclicos. En el pasado, muchos procesos de lodos activados fueron 
diseñados con el modelo de mezcla completa. Sin embargo, la comprensión de los mecanismos de 
remoción biológica de nitrógeno y fósforo ha mejorado y numerosos procesos de lodos activados cíclicos 
se han desarrollado. En los procesos de tratamiento con lodos activados cíclicos se pueden tratar residuos 
mediante la combinación de etapas aerobias (en presencia de oxígeno) y anaerobias (en ausencia de 
oxígeno), haciendo posible ahora la remoción biológica tanto de nitrógeno como de fósforo. Es interesante 
anotar que el proceso original de lodos activados desarrollado por Ardem y Lockett en 1914 operó bajo 
una base intermitente (Ardem y Lockett, 1914). Ejemplos que ilustran como son usados actualmente los 
procesos cíclicos son: el zanjón de oxidación, el proceso Schreiber de aireación en contracorriente, el 
proceso Biolac™, el proceso de aireación extendida y sedimentación intermitente, y los reactores de 
flujo intermitente en secuencia (ver capítulo 6). En la figura 1.3 se muestra una vista panorámica de un 
zanjón de oxidación y del proceso Schreiber.
Sistemas acuáticos de tratamiento. El uso de plantas acuáticas flotantes se exploró en la década 
de 1970 en el centro espacial de la National Aeronautics and Space Administration (NASA) como un 
sistema potencial de tratamiento de aguas residuales para viajes espaciales. A pesar de los fracasos, 
la tecnología ha evolucionado y se ha integrado con sistemas de lagunas aireadas, aireación extendida 
y humedales artificiales para ofrecer opciones nuevas para el tratamiento de aguas residuales (ver 
figura 1.4).
10
Capítulo 1 • Manejo de sistemas pequeños y descentralizados de aguas residuales: descripción
FIGURA 1.2
Vista de un tamiz de disco rotatorio usado 
como remplazo de la sedimentación primaria. 
El tamaño de abertura del material del tamiz 
es de 0.25 mm. Los sólidos retenidos sobre el 
tamiz son raspados y lavados con chorros de 
agua a alta presión.
(a) (k)
FIGURA 1.3
•'ista panorámica de procesos de lodos activados con aireación extendida: (a) zanjón de oxidación en Patterson, California, 
• b) proceso de lodo activado con aireación en contracorriente (cortesía de Schreiber Corp.)
11
1
Tratamiento de aguas residuales en pequeñas poblaciones
FIGURA 1.4
Vista de un sistema acuático de tratamiento con jacintos 
de agua, usado como tratamiento secundario en las 
instalaciones de San Pascual en San Diego County, 
California
Humedales artificiales. La construcción de humedales artificiales para el tratamiento de aguas 
residuales ha evolucionado desde las primeras investigaciones en Alemania con plantas emergentes, 
convirtiéndose en una importante tecnología para el tratamiento de efluentes de tanques sépticos, de 
lagunas de estabilización y, en general, de efluentes de tratamiento biológico secundario. Cañas, juncos 
y espadañas sirven como matriz para el crecimiento de películas bacteriales adheridas. Los humedales 
artificiales pueden ser de flujo subsuperficial o de flujo libre de agua (a través de grava). Los humedales 
pueden funcionar como una opción para la reutilización de agua o como hábitat natural de fauna silvestre 
(ver figura 1.5).
Sistemas de tratamiento en el suelo. Al igual que los filtros intermitentes de arena, los sistemas 
de tratamiento en el suelo se desarrollan en el siglo diecinueve y posteriormente fueron olvidados hasta 
la década de 1960. La eficiencia del tratamiento en el suelo fue establecida en la década de 1860 en 
Inglaterra y usada en la década de 1870 desde París hasta Moscú (Jewell y Seabrook, 1979; Rafter, 
1897). Los sistemas de tratamiento en el suelo son económicos para muchas localidades rurales y han 
evolucionado como alternativas importantes dentro del manejo descentralizado de aguas residuales. En 
la figura 1.6 se muestra un sistema típico de tratamiento en el suelo para pequeños caudales. Para los 
sistemas descentralizados, el tratamiento en el suelo es aun más atractivo porque es una tecnología 
natural pasiva que logra altos niveles de remoción sin necesidad demano de obra, energía o reactivos 
químicos.
Manejo de biosólidos y lodos de tanques sépticos. El manejo de biosólidos se realiza 
principalmente mediante aplicación en el suelo o por compostaje y su posterior distribución como 
acondicionador de suelos (ver capítulo 11). El manejo tradicional de lodos (septage) de tanques sépticos 
(material semilíquido bombeado periódicamente de los tanques sépticos), consiste en llevarlos a la planta
Capítulo 1 • Manejo de sistemas pequeños y descentralizados de aguas residuales: descripción
FIGURA 1.5
Vista de un humedal artificial usado para el tratamiento 
de aguas residuales de un refugio en Creta.
centralizada de tratamiento de aguas residuales más cercano o aplicarlos sobre el suelo. Pocas veces se 
realiza un tratamiento por separado a estos lodos, excepto en Cape Cod, Massachusetts, donde se han 
construido varios sistemas para el tratamiento exclusivo de este tipo de lodos. Diagramas de flujo 
alternativos para el tratamiento de lodos de tanques sépticos se presentan en el capítulo 11.
FIGURA 1.6
Vista de un sistema de tratamiento de riego superficial en 
el suelo en Davis, California, usado como tratamiento 
secundario.
13
Tecnologías para los sistemas descentralizados
Reconociendo que las disponibilidades para la operación y mantenimiento son con frecuencia limitadas, 
el desarrollo de tecnologías se ha enfocado en los sistemas descentralizados, los cuales se caracterizan 
por su bajo consumo de energía, mano de obra y mantenimiento.
Tanques sépticos y cámara de filtración de efluentes. Los nuevos desarrollos incluyen el 
uso de tanques sépticos a prueba de goteo hechos en concreto, fibra de vidrio y plástico, y la adición de 
una malla para filtrar el efluente del tanque séptico. Los tanques sépticos a prueba de goteo son importantes 
para minimizar corrientes extrañas dentro de los sistemas de recolección de efluentes por gravedad y 
para mantener el crecimiento biológico dentro del tanque séptico. La malla para filtrar el efluente (Orenco, 
1996) aumenta la vida útil y la confiabilidad tanto de los procesos como de los sistemas de tubería 
ubicados aguas abajo, al retener de manera eficiente los sólidos dentro del tanque séptico (ver figura
1.7). Operacionalmente, el efluente del tanque séptico fluye dentro de una cámara a través de los orificios 
de entrada ubicados en el centro del tanque (zona clara). Antes de pasar hacia el centro de la cámara, el 
efluente debe pasar a través de una serie de mallas finas ubicadas en el interior de la misma. Cuando es 
necesario, el módulo de mallas puede ser removido y limpiado. Una ventaja de las cámaras para el 
filtrado de efluentes estriba en que pueden ser instaladas en tanques sépticos nuevos y existentes. El 
desarrollo de la cámara de filtrado de efluentes también es importante porque ha hecho posible el uso de 
bombas multietapas de gran cabeza [300 pies (100 m)] que son a la vez pequeñas y ligeras (ver figura
1.8), para ser usadas en sistemas SBETS o en sistemas de absorción en el suelo dosificados a presión.
Tratamiento de aguas residuales en pequeñas poblaciones
FIGURA 1.7
Tanque séptico equipado con cámara 
para filtrar el efluente, limitando así la 
descarga de sólidos.
Capítulo 1 • Manejo de sistemas pequeños y descentralizados de aguas residuales: descripción
FIGURA 1.8
Bomba de turbina multietapa de gran cabeza 
usada ¡unto con la cámara para filtrar efluentes 
de tanques sépticos.
Tanque séptico con recirculación en filtros percoladores. Otro desarrollo de los sistemas de 
pretratamiento es la utilización de filtros percoladores con recirculación como parte integral del tanque 
séptico para remojar la remoción de nitrógeno. El efluente del tanque séptico es recirculado sobre el 
medio plástico de un filtro percolador usado como soporte para el crecimiento de una película de bacterias 
nitrificantes. Como resultado de la recirculación, los nitratos son convertidos a nitrógeno gaseoso dentro 
del tanque séptico por denitrificación. En el capítulo 10 se presentan más detalles sobre el desempeño de 
los filtros percoladores con recirculación. Otras técnicas de pretratamiento son presentadas en el capítulo 5.
Filtros de flujo intermitente con recirculación. La arena y la grava fina han sido usadas con 
efectividad por muchos años en filtros intermitentes con recirculación. El filtro intermitente de arena 
(FIA) fue usado extensivamente por comunidades pequeñas y por sistemas descentralizados entre 1880 
y 1920 en Massachusetts (Mancl y Peeples, 1991). Esta tecnología fue descubierta en la década de 1970 
para el mejoramiento de la calidad de los efluentes de lagunas de oxidación (ver capítulo 7), y se ha 
convertido en una parte integral del manejo descentralizado para sistemas pequeños (ver capítulo 9). Un 
filtro intermitente de arena típico usado en viviendas individuales se muestra en la figura 1.9 Esencialmente 
el mismo diseño, usado desde 1915, se muestra en la figura 1.10.
Sistemas poco profundos de absorción en el suelo con dosificación a presión. En la
actualidad, el tratamiento y disposición final del efluente de un tanque séptico u otra unidad individual 
de tratamiento se realiza más comúnmente por medio de absorción subsuperficial en el suelo. Un sistema
15
FIGURA 1.9
Filtro intermitente de arena usado para una residencia antes 
de agregarle el orificio de protección y una capa fina de 
grava.
FIGURA 1.10
Filtro intermitente de arena recomendado para una familia de cinco personas por el servicio de salud pública en 
1915 (Frank Rhynus, 1920).
16
Capítulo 1 • Manejo de sistemas pequeños y descentralizados de aguas residuales: descripción
— - - ' - rción en el suelo, conocido como campos de infiltración o campos de drenaje, consta de una serie 
ae zanjas de relativa profundidad, 3 a 8 pies (0.9 a 2.4 m), llenas de grava. El problema con las zanjas 
2 c randas radica en que, además de ser más costosas de construir, fallan al no aprovechar las capacidades 
:= tratamiento del suelo que las cubre, ya que por lo común están ubicadas por debajo de la región de 
ma actividad bacterial del suelo. La tendencia en el nuevo diseño de zanjas es usarlas poco profundas 
i! pie 1 >.3m)] sin grava u otro medio poroso (ver figura 1.11a). El uso de zanjas poco profundas mejora 
r í tratamiento químico y biológico del efluente porque aprovecha la actividad bacterial del suelo e 
' - 'r “lenta la oportunidad de absorción de fósforo, metales y virus. Mayores remociones de DBO, 
# : ' suspendidos totales (SST), y nitrógeno son también probables. En realidad, las zanjas poco
-" - "idas fueron usadas a principios de 1900 (ver figura 1.11¿>), como recomendación del Servicio de 
Siiud Pública en 1915 (Lumsden et al., 1915).
Sección media de tubería
Distribución del efluente a presión 
en tubería (1 pulg) con puntos de 
descarga en la clave del ducto
10-12 pulg
Superficie
Relleno con 
suelo nativo
( o )
FIGURA 1.11
Vista de sistemas poco profundos de absorción en el suelo: (a) versión de la década de 1990 (b) versión 
de 1895 (Lumsden et al., 1915)
17
Tratamiento de aguas residuales en pequeñas poblaciones
1.4 MANEJO DE SISTEMAS DESCENTRALIZADOS
Aunque la mayoría de las unidades de tratamiento usadas en los sistemas de manejo descentralizados de 
aguas residuales requieren muy poco mantenimiento, rara vez reciben alguno. Como resultado, han 
ocurrido muchas fallas en los sistemas. Con los sistemas in situ, la principal falla ha sido la prematura 
colmatación de los campos de disposición, reduciéndose la capacidad requerida para mantener el caudal 
diario. En muchos casos en los que se han presentado fallas prematuras, se encuentra que los campos de 
disposición han sido inadecuadamente diseñados, construidos u operados, y sobrecargados con sólidos 
provenientes de tanques sépticos mal manejados o por cargas hidráulicas elevadas causadas por filtraciones 
de los tanques sépticos.
Cuando los sistemas locales usan grandes lotes, el fracaso de un sistema individualpuede generar un 
problema ambiental puntual. Sin embargo, en la medida en que aumenta la densidad poblacional el 
tamaño de los lotes se hace más pequeño, y la falla de uno o varios sistemas locales puede pasar, en 
algunos casos, de ser una simple molestia a convertirse en un problema de salud pública. Para asegurar 
que los sistemas individuales descentralizados funcionen de manera apropiada, en especial en áreas 
densamente desarrolladas, es común organizar un distrito de mantenimiento o contratar con una agencia 
de operación pública o privada la realización de inspecciones periódicas y el mantenimiento necesario. 
Los sistemas de manejo descentralizado de aguas residuales a gran escala deben ser permitidos únicamente 
si se designa a una entidad responsable de su manejo.
Sin la supervisión del manejo de las aguas residuales, un sistema local puede ser diseñado y operado 
en forma conservadora. Con gestión, los sistemas locales pueden ser diseñados para operar con caudales 
significativamente mayores y el tamaño físico de las instalaciones puede reducirse. Los sistemas pueden 
ser monitoreados y contener un sistema contra fallas, de tal manera que sea reparado cuando sea necesario. 
Con manejo, un pequeño y remoto sistema descentralizado puede ser tan seguro y responsable con el 
ambiente como un sistema de manejo centralizado de aguas residuales. Al planear los nuevos desarrollos, 
se debe prestar atención a los conceptos de diseño responsables con el medio ambiente. La reutilización 
del agua y el reciclaje de sólidos pueden ser incorporados dentro de sistemas descentralizados, 
asegurándose la protección de la calidad del agua y del ambiente.
1.5 DESAFÍOS EN LA IMPLEMENTACIÓN DEL MANEJO DESCENTRALIZADO 
DE AGUAS RESIDUALES
En muchos casos, pequeñas comunidades han tenido limitaciones tanto de recursos económicos como 
de pericia al manejar sistemas descentralizados (Nelson y Dow, 1994). Los problemas se experimentan 
frecuentemente en el diseño, contratación, inadecuada supervisión de la construcción, gestión de proyecto, 
facturación, contabilidad, presupuesto, operación y mantenimiento. Superar estos problemas hace de la 
implementación de sistemas de manejo descentralizado de aguas residuales un desafío a emprender.
Aunque la implementación de sistemas descentralizados es formidable desde el punto de vista 
económico y social, la ingeniería involucrada es igualmente un desafío. Para implementar los SDMAR, 
el diseñador debe no sólo conocer acerca de los elementos involucrados en el diseño de sistemas 
convencionales de manejo centralizado de aguas residuales, sino que además debe tener información 
adicional acerca de temas tales como: tanques sépticos y tanques Imhoff, uso de pretratamiento para 
residuos familiares; sistemas alternativos de recolección de aguas residuales, entre ellos el uso de
18
Capítulo 1 • Manejo de sistemas pequeños y descentralizados de aguas residuales: descripción
alcantarillados de diámetro pequeño y pendiente variable, y aquellos de flujo a presión; filtros de arena 
intermitentes y con recirculación; y sistemas de absorción en el suelo, incluyendo sistemas poco profundos 
con dosificación a presión. Es claro que tanto los estudiantes como los ingenieros practicantes encontrarán 
en el campo de los SDMAR un desafío.
PROBLEMAS Y TEMAS DE ANÁLISIS
1.1 ¿Qué factores contribuyen al uso de sistemas centralizados de recolección, tratamiento y 
disposición?
1.2 ¿Qué clases de sistemas de manejo de aguas residuales son usados por la comunidad en la cual 
usted creció, y cual es el actual cargo mensual por manejo de aguas residuales?
1.3 ¿En la comunidad en la cual usted creció, cuáles son los servicios que se proveen por dicho 
cargo?
1.4 ¿Con respecto a la recuperación y reutilización de las aguas residuales, cuáles son las desventaj as 
de un sistema centralizado frente a uno descentralizado?
1.5 ¿Cómo puede el uso de sistemas descentralizados reducir el impacto sobre el crecimiento del 
abastecimiento de agua potable?
1.6 ¿Qué ahorro se ha logrado al usar sanitarios de baja descarga? Si los antiguos sanitarios 
convencionales usan 4.5 gal/descarga y los sanitarios de baja descarga requieren 1.0 gal/descarga, 
estime el potencial ahorro anual que podría hacerse por mil personas, si los sanitarios 
convencionales fueran remplazados.
1.7 ¿El implementar sanitarios de baja descarga y equipos de conservación de agua generará plantas 
de tratamiento de aguas residuales más pequeñas?
1.8 ¿Cómo influirán las futuras innovaciones tecnológicas en el campo del manejo descentralizado 
de aguas residuales?
1.9 ¿Cómo puede el manejo de sistemas descentralizados de aguas residuales influir en la elección 
de tecnologías de aguas residuales?
1.10 ¿Cómo base en su conocimiento, qué clase de sistema de manejo de aguas residuales (centralizado 
o descentralizado) prefiere usted? Enumere sus razones.
1.11 ¿Cómo puede el uso de SDMAR contribuir a mantener un ambiente sostenible?
1.12 ¿Por qué son de interés para los SDMAR, los compuestos nitrógeno y fósforo encontrados en las 
aguas residuales?
REFERENCIAS
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Filters, J. Soc. Chem. Ind., Yol. 33, pp. 523, 1122.
19
Tratamiento de aguas residuales en pequeñas poblaciones
Crites, R., C. Lekven, S. Wert, and G. Tchobanoglous (1997) Descentralized Wastewater System for a 
Small Residential Development in California, Small Flow Journal, Vol. 3, Issue 1, Morgantown, 
WV.
Frank, L. C., and C. R Rhynus (1920) The Treatment of Sewage from Single Houses and Small 
Communities, Public Health Bulletin No. 101, U.S. Public Health Service, Washington, DC.
Jewell, W. J., and B. L. Seabrook (1979) History of Land Application as a Treatment Alternative, EPA 
430/9-79-012, U.S. Environmental Protection Agency, Washington, D.C.
Lumsden, L. L., C. W. Stiles, and A. W. Freeman (1915) Safe Disposal of Human Excreta at Unsewered 
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Washington, DC.
Mancl, K. M., and J. A. Peeples (1991) One Hundred Years Later: Reviewing the Work of the 
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Sewage Systems. American Society of Agricultural Engineers, pp. 22-30, Chicago, IL.
Nelson, V. L., and D. B. Dow (1994) National Consortium for Decentralized Wastewater Technology 
and Management, Onsite Wastewater Treatment, Proceedings of the Seventh International Symposium 
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Rafter, G. W. (1897) Sewage Irrigation, USGS Water Supply and Irrigation Paper No. 3, U.S. Department 
of the Interior, Washington, DC.
Tchobanoglous, G. (1995) Decentralized Systems for Wastewater Management. Presented at the Water 
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Tchobanoglous, G. (1996) Appropriate Technologies for Wastewater Treatment and Reuse, Australian 
Water & Wastewater Association, Water Journal, Vol. 23, No. 4.
U.S. EPA (1997) Response to Congress on Use of Decentralized Wastewater Treatment Systems, EPA 
832-R-97-001b, Environmental Protection Agency Office of Wastewater Management, Washington, 
DC.
C a p ítu lo 2
Constituyentes de las aguas residuales
Sin considerar su tamaño, es de fundamental importancia para la implementación de las instalaciones de 
manejo de aguas residuales 1) conocer los constituyentes encontrados en las aguas residuales y 2) conocer 
el destino de tales constituyentes una vez son liberados al ambiente. Estos temas son considerados en los 
capítulos 2 y 3. El propósito de este capítulo es proveer la información y datos necesarios sobre los 
constituyentes encontrados en las aguas residuales para elanálisis y diseño de los sistemas e instalacionesde manejo. Los temas a consideración incluyen: 1) constituyentes del agua residual, 2) muestreo y 
procedimientos analíticos, 3) características físicas del agua residual, 4) características químicas 
inorgánicas del agua residual, 5) características químicas orgánicas en conjunto, 6) características de 
compuestos químicos orgánicos individuales, 7) características biológicas del agua residual, y 8) pruebas 
de toxicidad. Las concentraciones habituales de los constituyentes encontrados en las aguas residuales y 
en los efluentes de tanques sépticos son presentadas y analizadas en el capítulo 4.
2.1 CONSTITUYENTES DEL AGUA RESIDUAL (
Los constituyentes encontrados en las aguas residuales pueden ser clasificados como físicos, químicos y 
biológicos. Los análisis empleados usualmente para cuantificar estos constituyentes son reportados en 
la tabla 2.1; la gama de tamaños de los constituyentes encontrados en las aguas residuales se resume en 
la figura 2.1; los constituyentes importantes y el porqué de su importancia en las aguas residuales son 
presentados en la tabla 2.2. De los constituyentes enumerados en la tabla 2.2, los sólidos suspendidos, 
los compuestos orgánicos biodegradables y los organismos patógenos son de mayor importancia, y por 
ello la mayoría de instalaciones de manejo de aguas residuales son diseñadas para su remoción. Aunque 
los otros constituyentes sean también de interés, la necesidad de su remoción debe ser estudiada caso 
por caso. Antes de considerar las características físicas, químicas y biológicas del agua residual, es 
conveniente tratar brevemente los procedimientos analíticos usados para la caracterización de las aguas 
residuales.
Tratamiento de aguas residuales en pequeñas poblaciones
TABLA 2.1
Análisis comunes usados para estim ar los contituyentes encontrados en las aguas residuales*
Prueba1 Abreviatura / Definición Uso 0 significados del resultado
Características físicas
Sólidos totales ST Determinar la clase de proceso
Sólidos volátiles totales SVT u operación más apropiada
Sólidos fijos totales SFT para su tratamiento
Sólidos suspendidos totales SST
Sólidos suspendidos volátiles SSV
Sólidos suspendidos fijos SSF
Sólidos disueltos totales SDT (ST-SST) Estimar la reutilización potencial del 
agua residual
Sólidos disueltos volátiles SDV
Sólidos disueltos fijos totales SDF
Sólidos sedimentables Determinar aquellos sólidos que se 
sedimentan por gravedad en un 
tiempo específico
Distribución de partículas por tamaño DPT Evaluar el desempeño de los procesos 
de tratamiento
Turbiedad UNT Evaluar la calidad del agua residual 
tratada
Color Café claro, gris, negro Estimar la condición del agua residual 
(fresca 0 séptica)
Transmitancia %T Estimar si el efluente tratado es 
apropiado para desinfección con 
radiación UV
Olor NUO Determinar si el olor puede ser un 
problema
Temperatura °C o °F Importante en el diseño y operación 
de instalaciones de tratamiento con 
procesos biológicos
Densidad P
Conductividad CE Estimar si el efluente tratado es apto 
para su uso agrícola
Características químicas inorgánicas
Amonio libre N H 4
Nitrógeno orgánico N - org Usado como medida de nutrientes
Nitrógeno total Kjeldahl NTK (N org + NH¿) y para establecer el grado de 
descomposición del agua residual;
Nitritos n o 2- ’ las formas oxidadas pueden tomarse
Nitratos N O3- como una medida del grado de
Fósforo inorgánico P inorg oxidación. Usado como medida
Fósforo total FT de nutrientes
Fósforo orgánico P °rg
PH pH = log 1 /[H~] Medida de la acidez 0 basicidad 
de una solución acuosa
Alcalinidad e h c o -+ c o -32+ o h - - h + Medida de la capacidad amortiguadora 
del agua residual
Cloruros Cl- Evaluar la posibilidad de ser empleada 
en el uso agrícola
Sulfatas SO;2 Estimar la formación potencial de olores 
y de tratamiento apropiado de lodos 
residuales
Capítulo 2 • Constituyentes de las aguas residuales
TABLA 2.1
(Continuación)
Prueba1 A breviatura / Definición Uso o significado del resultado
Metales
Compuestos y elementos 
inorgánicos específicos
As, Cd, Ca, Cr, Co, Cu, Pb, Mg, 
Hg, Mo, Ni, Se, Na, Zn
Estimar la posib ilidad de reutilizar 
el agua residual y los posibles 
efectos tóxicos en el tratamiento. Las 
cantidades de metales son importan­
tes en el tratamiento biológico
Evaluar la presencia o ausencia de un 
constiuyente específico
Gases 0 2, C 0 2, NH3, H2S, CH4 Presencia o ausencia de un gas 
específico
Características químicas orgánicas
Demanda bioquímica carbonácea 
de oxígeno a cinco días
Demanda bioquímica
carbonácea de oxígeno última
Demanda de oxígeno nitrogenácea
Demanda química de oxígeno
Carbono orgánico total
Compuestos y clases de compuestos 
orgánicos específicos
d b o c 5
DBOU (DBOu,L) 
DON
DQO
COT
Medida de la cantidad de oxígeno 
requerido para estabilizar biológica 
mente un residuo
Medida de la cantidad de oxígeno 
requerido para estabilizar biológica 
mente un residuo
Medida de la cantidad de oxígeno 
requerido para oxidar biológica 
mente el nitrógeno amoniacal de un 
agua residual a nitratos
Usada con frecuencia como sustituto 
de la prueba de DBO
Usado con frecuencia como sustituto 
de la prueba de DBO
Determinar la presencia de compuestos 
orgánicos específicos y estimar la ne­
cesidad de medidas especiales en el 
diseño para su remoción
Características biológicas
Organismos coliformes 
Microorganismos específicos
Toxicidad
NMP (número más probable)
Bacterias, protozoos, 
helmintos, virus
UTAyUTc
Estimar la presencia de bacterias pató 
genas y la eficiencia del proceso de 
desinfección
Estimar la presencia de organismos es 
pecíficos en conexión con la opera­
ción de la planta de tratamiento y la 
reutilización del agua
Unidad tóxica aguda, unidad tóxica 
crónica
* Adaptado en parte de Tchobanoglous y Schroeder (1985).
t Detalles sobre las diferentes pruebas pueden encontrarse en Standard Methods (1995).
Tratamiento de aguas residuales en pequeñas poblaciones
I I
Compuestos orgánicos sinéticos 
(p. ej., volátiles, de base 
ácida, pesticidas neutros)
Ácidos flúvicos
E 05
«/> 'O O ‘u
Ácidos húmic
Nutrientes 
(p. e¡. nitrógeno, fósforo)
I
Clorofila
ARN
Algas protozoos
Bacterias
Fragmentos celulares 
(resi
Virus
Flóculos bacterianos 1---------
Deshechos orgánicos
dúos humanos y de alimentos)
Carbohidratos Polisacáridos
(p. e¡. glucosa,fructosa) (p ej almidón, celulosa, pectina)
ADN
Proteínas
Aminoácidos Vitaminas-------- _1----------- i
Ácidos grasos Enzimas exocelulares 
Bacterias
Cromatografía de filtración de geles
Bio-Gel A -1 .5 M
Sephadex G -10 ̂ Sephadex G -200 
Sephadex G -15
Sephadex G -25 
Cromatografía de líquidos a alta presión
Cryptosporidium, quiste 
Giardia lombia
Sedimentación
Centrifugación
: raccionamiento en campo de flujo esférico
Bio-Gel A -150 M
Tamices de ultrafiltración molecular
Técnica de iltro de membrana
Tamices
Ensayo convencional de sólidos en suspensión
Microscopio de luz
Microscopía electrónica
Contador de películas HiAC
Dispersión de rayos láser
Masa molecular aproximada, i
101 102 10J 10 10ü l_
10 107
I
10B 10y
Contador Coulter
10"'
—r------—
10"1 10° 101 102
Tamaño de las partículas, mieras
FIGURA 2.1
Intervalos de tamaños de los constituyentes encontrados en aguas residuales, excluyendo aquellos de tamaño superior 
a residuos tales como bolas, colillas de cigarrillos, pedazos de madera y trapos (adoptado de Levine et al., 1985)
Capítulo 2 • Constituyentes de las aguas residuales
TABLA 2 .2
Principales constituyentes de interés en el tratam iento de aguas residuales
Constituyentes Razones de interés
Sólidos suspendidos totales Formación de depósitos de lodos y condiciones anaerobias
Compuestos orgánicos biodegradables Agotamiento del oxígeno en fuentes naturales y desarrollo de con­
diciones sépticas
Constituyentes inorgánicas disueltos Constituyentes inorgánicos adicionados por el uso. Aplicaciones
(p.ej. sólidos disueltos totales) en el reciclaje y en la reutilización de aguas residuales