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Ingeniería. Revista de la Universidad de Costa Rica
Vol. 34, No. 1: 7-22, Enero-Junio, 2024. ISSN: 2215-2652. San José, Costa Rica
Esta obra está bajo una Licencia de Creative Commons. Reconocimiento - No Comercial - Compartir Igual 4.0 Internacional
Tratamiento de aguas residuales ordinarias en Costa Rica: perl
tecnológico y perspectivas de sostenibilidad
Ordinary wastewater treatment in Costa Rica: technological prole and sustainability prospects
Erick Centeno Mora 1 , Nidia Cruz Zúñiga 2 , Paola Vidal Rivera 3
1 Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica. Docente e investigador Escuela de Ingeniería Civil, Investigador Centro de
Investigación en Desarrollo Sostenible (CIEDES),
email: erick.centenomora@ucr.ac.cr
2 Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica. Docente e investigador Escuela de Ingeniería Civil,
email: nidia.cruz@ucr.ac.cr
3 Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica. Docente e investigadora Escuela de Ingeniería Civil, Investigadora Centro de
Investigación en Desarrollo Sostenible (CIEDES),
email: paola.vidal@ucr.ac.cr
Recibido: 23/05/2023
Aceptado: 15/08/2023
Resumen
En Costa Rica, existen grandes desafíos en materia de tratamiento de aguas residuales. Este trabajo
evaluó la gestión de aguas residuales ordinarias en Costa Rica, dando énfasis al perl tecnológico, al uso
de sistemas anaeróbicos y a la recuperación de los subproductos generados. Se consideró un abordaje
mixto, combinando información secundaria de bases de datos, consultas a expertos y talleres participativos.
Se logró evidenciar que la mayoría de los sistemas que existen trabaja con lodos activados y con vertido
directo a cuerpo receptor. Además, se evidenciaron brechas importantes para la implementación de los
sistemas de tratamiento de aguas residuales, en especial para los sistemas anaeróbicos. Desde el punto de
vista técnico, se identicó la falta de capacitación y de conanza en diseñarlos y operarlos, aunado a la
relevancia de controlar el tratamiento de contaminantes emergentes; desde el punto de vista económico,
se apunta hacia la falta de sostenibilidad nanciera de los proyectos y poca capacidad de pago de los
usuarios, falta de incentivos o de sistemas tarifarios escalonados; dentro de las brechas institucionales, la
principal es la necesidad de tener una rectoría más clara del sector y evitar la duplicidad de funciones. Se
demostró que lo anterior requiere ir ligado de una normativa robusta y clara, que permita la innovación en
los sistemas a implementar. Finalmente, se pudo detectar que, para que el principio de economía circular
sea una realidad, se requiere trabajar en un cambio cultural y en romper el paradigma de que las aguas
residuales solo sirven para desecharlas.
Palabras Clave:
Aguas residuales;
depuración de aguas
ordinaras; economía
circular; sistemas de
tratamiento anaeróbico.
Keywords:
Anaerobic treatment
systems; circular
economy; municipal
wastewater treatment;
sewage;
DOI: 10.15517/ri.v34i1.55222
Abstract
In Costa Rica, there are signicant challenges regarding wastewater treatment. This study evaluated
the management of municipal wastewater in Costa Rica, with emphasis on the technological prole,
the use of anaerobic systems, and the recovery of generated by-products. A mixed approach was used,
combining secondary information from databases, expert consultations, and participatory workshops. It
was found that most existing systems work with activated sludge and direct discharge to receiving bodies.
Additionally, signicant gaps were identied for the implementation of anaerobic systems for wastewater
treatment. From a technical standpoint, the lack of training and condence in designing and operating these
systems was noted, along with the relevance of controlling the treatment of emerging contaminants. From
an economic standpoint, the lack of nancial sustainability of projects, low capacity for user payment,
and lack of incentives or tiered tariff systems were identied. Within institutional gaps, the main issue
was the need for clearer sectoral leadership and avoiding duplication of functions. All the above requires
robust and clear regulations that allow for innovation in the systems to be implemented. Finally, it was
found that, for the circular economy principle to become a reality, cultural change is required, and the
paradigm that wastewater is only meant for disposal must be changed.
CENTENO, CRUZ, VIDAL: Tratamiento de aguas residuales ordinarias en Costa Rica.. 8
1. INTRODUCCIÓN
Costa Rica posee décadas de rezago en infraestructura de
saneamiento en aguas residuales y el Gobierno pretende cerrar
esta brecha hacia el 2045 [1]. La selección de las tecnologías de
tratamiento y la gestión de los subproductos generados son aspectos
clave para garantizar un saneamiento sostenible y universal. Según
el Instituto Nacional de Acueductos y Alcantarillados de Costa
Rica (AyA), en el país, existe un rezago de varias décadas en
inversión en infraestructura para el tratamiento de aguas residuales
(alcantarillado sanitario y plantas de tratamiento de aguas residuales,
referidas en este artículo por el acrónimo “PTAR”), y menos de un
15 % de la población trata sus aguas residuales en una PTAR [1].
Más del 75 % trata sus aguas de manera individual [2], por medio
de un tanque séptico seguido de inltración al terreno, opción que
no es técnica y ambientalmente adecuada en muchas zonas del país.
Aunque esta última técnica está bien estudiada y consolidada en
la literatura para sistemas descentralizados [3], en Costa Rica, se
ha usado de manera indiscriminada, incluso en áreas urbanas con
limitaciones de espacio para drenajes, en zonas de suelos no aptos
o con riesgo de contaminación de los acuíferos. En ese sentido, es
urgente invertir en alcantarillado sanitario y PTARs en Costa Rica.
Desde una perspectiva clásica, el tratamiento de las
aguas residuales puede denirse como la descontaminación o
remoción de contaminantes del agua, tras ser usada en alguna
actividad humana, hasta alcanzar una calidad compatible con
su descarga en el ambiente [4]. Existen diferentes formas de
clasicar las aguas residuales, dependiendo del país en que se
analicen. Según la reglamentación costarricense [5], las aguas
residuales se pueden clasicar en ordinarias (de origen municipal
o doméstico), y especiales (industriales, agrícolas u otras). La
investigación realizada se centró solamente en el tratamiento de
las aguas residuales ordinarias, con énfasis, principalmente, en el
tratamiento secundario o biológico. En este proceso, la remoción
de materia orgánica (y en ocasiones nutrientes como fósforo y
nitrógeno) se lleva a cabo por medio de reactores biológicos que
utilizan microorganismos (bacterias, protozoarios, algas) para
descontaminar las aguas residuales [6]. Existen muchos tipos de
procesos biológicos (tratamiento secundario) para la remoción
de materia orgánica; diversas clasicaciones de los procesos
biológicos están disponibles en la literatura [7]–[9]. Para esta
investigación, interesa la clasicación según el tipo de metabolismo
de los microorganismos: metabolismo aeróbico y metabolismo
anaeróbico.
Publicaciones previas en este tema [10], [11] puntualizan
que, para la baja proporción de aguas residuales que se trata en
PTARs, existe una predominancia muy signicativa de sistemas
aeróbicos para el tratamiento de las aguas residuales en el país,
especícamente con la tecnología de lodos activados (presente en
más del 90 % de las PTARs), en contraste con otros países donde
los sistemas anaeróbicos son una opción ampliamente utilizada,
tales como México, Colombia y Brasil, entre otros [12], [13].
Sin embargo, a la fecha, no se ha intentado explicar la razón de
esta tendencia, ni tampoco se ha profundizado en la percepción
de la comunidad técnica en relación con el aprovechamiento de
los subproductos generados durante el tratamiento de las aguas
residuales ordinarias. Es importante mencionar que los sistemas
anaeróbicos han sido muy estudiados en los últimos treinta años y
que poseen diversas ventajas sobre los sistemas aeróbicos (como
los lodos activados), tales como [14]–[17]: menor producción de
lodo; menor consumo energético; generación de biogás, el cual es
energéticamente valorizable; menores costos operativos; mayor
simplicidad en la operación y mantenimiento debido a la ausencia
de equipos mecanizados. Sin embargo, normalmente es necesario
que el sistema anaeróbico cuente con un postratamiento aeróbico
para cumplir con los requisitos de calidad del euente antes de su
vertido a un cuerpo hídrico.
El objetivo de este artículo es analizar la situación del
tratamiento de aguas residuales ordinarias en Costa Rica desde
una perspectiva tecnológica, con un especial énfasis en el estudio
de las tecnologías de tratamiento anaeróbico y la recuperación
de subproductos como energía, agua y nutrientes a partir de las
aguas residuales. Para ello, se analizó información de diversas
bases de datos y se consultó sobre el tema a expertos técnicos y
académicos en la materia. Con este trabajo se pretende analizar
las tendencias tecnológicas del tratamiento de aguas residuales
ordinarias en el país, profundizando en las razones que podría
explicarlas y puntualizando sobre algunas acciones para promover
el uso de tecnologías anaeróbicas en el país y la recuperación de
subproductos a partir de las aguas residuales.
2. METODOLOGÍA
Se plantearon dos etapas de recopilación de información y
triangulación de esta, las cuales se complementan con el n de
contar con una mejor perspectiva de la realidad de tratamiento de
aguas residuales ordinarias en el país al año 2022.
2.1 Análisis de bases de datos de aguas residuales
Se analizaron tres bases de datos de instituciones públicas
relacionadas con la gestión de las aguas residuales ordinarias
en Costa Rica: proyectos de PTARs, tramitadas en el sistema
Administrador de Proyectos Constructivos (APC) desde el 2011
hasta nales del 2021 [18], PTARs revisadas por AyA desde el 2011
hasta el 2018 para aprobación (urbanizaciones y condominios)
[19], y datos operacionales del Sistema de Registro de Reportes
Operaciones de Aguas Residuales (SIRROAR) durante el año 2021
[20]. El foco de análisis principal fue la comparación de las distintas
variables en función del tipo de tecnología de tratamiento biológico.
En el caso de la base de APC, se ltraron todos los proyectos
que compartían información (plano de catastro, año) con la base de
AyA, permitiendo cruzar ambas bases de datos y asignar costos de
los proyectos según las distintas tecnologías de tratamiento, entre
otras informaciones analizadas.
Para la base de SIRROAR, se consideraron únicamente los
casos con aguas residuales ordinarias, revisando cada línea para
vericar las actividades (según su código de Clasicación Industrial
Internacional Uniforme de todas las Actividades Económicas
CENTENO, CRUZ, VIDAL: Tratamiento de aguas residuales ordinarias en Costa Rica.. 9
vigente en el país, CIUU) y eliminar cualquier caso que presentara
inconsistencias para depurar la base. Se consideró únicamente la
información del año 2021 porque fue a partir de ese año que se
incorporó en los reportes operacionales la opción de seleccionar
la tecnología de tratamiento, información que era requerida para
los análisis que se realizaron.
Los valores obtenidos para distintas variables fueron
comparados por medio de pruebas estadísticas no paramétricas
(Test de Kruskall-Wallis para comparación de medianas en
poblaciones independientes, con comparación múltiple de Dunn
posterior, considerando el 5 % de signicancia en ambos casos).
Cabe mencionar que la clasicación de las tecnologías en
ambas bases de datos (AyA-APC y SIRROAR) varió debido a
diferencias de homogeneidad entre ambas fuentes, aunque se
logró una comparación equivalente en términos de sistemas
aeróbicos y anaeróbicos.
2.2 Consultasalacomunidadtécnicaycientíca
La fase de consultas se realizó mediante un cuestionario en
línea que fue enviado a la base de datos de expertos en saneamiento
del país, considerando distintos actores relacionados con el tema:
técnicos de instituciones involucradas en el tema, aporte de
expertos académicos en el tema de diversas universidades estatales
y privadas, listado de especialista en ingeniería sanitaria del CFIA,
listado de empresas de saneamiento y profesionales en consultoría
habilitados en el Ministerio de Salud para realizar reportes
operacionales de PTAR, y aporte de colegas que respondían el
instrumento y recomendaban más personas que podrían aportar
al tema. Este fue un segundo reto detectado para el país, ya que
no existen registros centralizados o homogéneos de las personas
técnicas o profesionales con conocimiento en tratamiento de aguas
residuales, dicha construcción también es un aporte importante
de la presente investigación.
Una vez construida la base de datos para consulta, se
recolectó la percepción de la comunidad técnica durante un
período de dos meses, mediante un cuestionario en línea. El
instrumento se construyó con el n de indagar la incidencia de
diversas perspectivas y posturas de los actores relacionados con
el tratamiento de las aguas residuales ordinarias en Costa Rica,
con énfasis en los tratamientos por vía anaeróbica. Los temas
consultados fueron:
• conocimiento teórico y técnico con relación a la digestión
anaeróbica y a su aplicación al tratamiento de las aguas
residuales ordinarias;
• experiencias previas con PTARs ordinarias con reactores
anaeróbicos;
•
principales problemas / limitaciones del uso de la tecnología
anaeróbica en el país;
• principales ventajas / potenciales del uso de la tecnología
anaeróbica en el país;
•
interés académico y/o profesional en el desarrollo de la
tecnología anaeróbica para el tratamiento de aguas residuales
en Costa Rica.
El CUADRO I presenta la estructura general que se utilizó
para desarrollar el cuestionario:
CUADRO I.
Estructura de la encuesta para recopilación de los datos
para la construcción del perl técnico de tratamiento anaeróbico en el país
Sección Contenido
Introducción
Descripción de la encuesta, con objetivos del proyecto de investigación, importancia de la
participación, cláusula de condencialidad de la información, tiempo estimado requerido para
completar la encuesta y agradecimiento.
Información general Datos generales de la persona encuestada: tipo de actor, edad, nivel de estudios formales, cargo o
funciones profesionales, tiempo de laborar.
Experiencia en PTARs ordinarias con
reactores anaeróbicos
Experiencias (académicas, profesionales o de otro tipo) que la persona encuestada ha tenido con esta
tecnología previamente.
Debilidades / Fortalezas de los sistemas
anaeróbicos
Percepción de la persona encuestada sobre el uso de la tecnología, abordando temas como calidad
del euente, necesidad de un postratamiento, consideraciones operacionales, riesgos ambientales,
entre otros.
Investigación y Desarrollo (I + D)
tecnológico en sistemas anaeróbicos Consulta sobre interés y posibilidad de participar en proyectos de I+D en sistemas anaeróbicos.
Cierre Espacio para dar comentarios adicionales y contacto. Formato abierto de opinión.
La encuesta se envió vía correo electrónico al público meta
por medio de la aplicación Google Forms. En el comunicado de
participación y en la primera sección del instrumento, se indicó
a los participantes el compromiso con la condencialidad de los
datos. Además, se incluyó en la encuesta un apartado para que
cada participante de su consentimiento informado de participación.
Esta consulta a la comunidad técnica arrojó una muestra
de 116 personas, con rangos de edades muy diversos, donde el
CENTENO, CRUZ, VIDAL: Tratamiento de aguas residuales ordinarias en Costa Rica.. 10
67 % cuentan con 36 años o más, en su mayoría son hombres
(70 %), con grado de estudios de posgrado universitario (51,7
%), y un 72,4 % respondieron que el área de saneamiento es su
ocupación principal.
En una segunda parte de esta etapa, se procedió a realizar
un proceso de triangulación de la información recopilada con
un grupo de expertos en el campo disciplinar del saneamiento
(43 personas técnicas y académicas), con el n de presentar
los resultados obtenidos tanto del análisis de las bases de datos
de sistemas existentes como de la primera parte de la consulta
a expertos (cuestionario en línea) para validar la información
disponible. Al mismo tiempo se utilizó este espacio para
indagar sobre las brechas que existen en el país para alcanzar
un saneamiento más universal e impulsar la economía circular
aplicable a aguas residuales. Este abordaje se trabajó mediante
un taller de reexión, que utilizó como técnicas de recopilación
de información la lluvia de ideas y el método Delphi para trabajo
en grupos por anidad profesional o académica, este último se
trabajó mediante tres preguntas generadoras y con un espacio
amplio para discusión, a saber:
• ¿Cuál es la principal limitación que existe en el país para
un potencial aprovechamiento energético de los sistemas
de tratamiento de aguas residuales?
•
¿Cuál es la principal limitación que existe en el país para un
potencial aprovechamiento de subproductos de los sistemas
de tratamiento de aguas residuales?
•
¿Cómo considera usted que percibiría la población en
general el aprovechamiento de estos sistemas?
En la Fig. 1 se muestran algunas fotografías del taller
realizado el día 18 de noviembre de 2022.
Fig. 1. Fotografías del taller Jornada de reexión académica “Saneamiento sostenible y universal en aguas resid-
uales en Costa Rica”.
Los resultados de ambas técnicas se procesaron mediante
un análisis cuantitativo con dimensiones preestablecidas y
emergentes. Finalmente, se compararon los resultados de la
recopilación de información por los diferentes medios y se
establecieron las principales similitudes y conclusiones de esta
primera fase de la investigación.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1 Análisis de bases de datos con información de la gestión
de las aguas residuales ordinarias en Costa Rica
La Fig. 2 muestra la distribución de la cantidad de PTAR
por provincia, tipo disposición del euente tratado y caudal. Para
las PTARs registradas en el sistema de trámite de construcción
APC-AyA (correspondientes a los grácos (a), (c) y (e)) y en el
sistema de reportes operacionales (SIRROAR) del Ministerio de
Salud (correspondientes a los grácos (b), (d) y (f)).
En el sistema APC, desde el año 2011 hasta el 2018, se
tramitaron 429 PTARs, mientras que en el sistema SIRROAR, para
el año 2021, se reportaron los datos operacionales de 1196 PTARs.
Esta diferencia puede deberse a dos razones principales: (i) el año
de corte de las bases de datos disponibles, considerando que para
el sistema APC no se tenían datos para el período 2019 a 2021;
(ii) la base de revisión de PTARs de APC-AyA reporta únicamente
los proyectos que deben ser aprobados por estas instancias,
correspondientes a sistemas de tratamiento para urbanizaciones
y condominios. Muchas otras PTARs ordinarias son construidas
para proyectos de otra naturaleza: instituciones públicas, ocinas,
hoteles, desarrollos comerciales, entre otros. Estas últimas PTARs
no pasan por la revisión de AyA, pero sí deben entregar reportes
operacionales, según las disposiciones del Reglamento de vertido
y reúso de aguas residuales (DE-33601-S-MINAE).
CENTENO, CRUZ, VIDAL: Tratamiento de aguas residuales ordinarias en Costa Rica.. 11
Como se observa en las Fig. 2a y 2b, ambas bases de
datos muestran una clara tendencia a concentrar los sistemas
de tratamiento en las provincias centrales (San José, Alajuela,
Heredia), que también son las que concentran la mayor cantidad de
población y de desarrollos residenciales. En el caso de Guanacaste,
aunque se han tramitado menos PTARs en el sistema APC-AyA, sí
existe una gran cantidad de sistemas en operación, posiblemente
de hoteles que no son tramitadas en AyA, pero sí entregan reportes
operacionales.
Cuando se observan las Fig. 2c y 2d, es posible identicar
que la gran mayoría de PTARs revisadas por AyA en APC y
en operación en el año 2021 disponen del euente tratado en
cuerpos de agua supercial (73 % y 75 % para ambas bases de
datos, respectivamente), seguido por el reúso del euente tratado
(21 % y 20 %, respectivamente). En ese sentido, es de esperar
que la mayoría de los euentes de las PTARs sean enviados a
cuerpos receptores superciales que deberán estar en capacidad
de asimilar la carga contaminante auente y apenas una quinta
parte de los sistemas estarían generando alguna forma de ayudar
a la circularidad al reducir la demanda por recursos hídricos
en el país. Con respecto a los tipos de reúso más comunes, un
análisis más detallado de la base de datos de SIRROAR (no
mostrado en la Fig. 2) permite concluir que el tipo de reúso más
común es el urbano (tipo 1, según el DE-33601-S-MINAE), con
67 % de los casos, seguido por el riego con acceso restringido
(tipo 2), con 18 % de los casos. El reúso paisajístico (tipo 7) fue
considerado en 6 % de los casos de reúso, mientras que el reúso
agrícola en cultivos no alimenticios (tipo 5) fue considerado en
tan solo 1,3 % de los casos de reúso. Los otros tipos de reúso:
agrícola en cultivos alimenticios (tipos 3 y 4), recreativo (tipo
6) y construcción (tipo 8) fueron considerados en menos de 0,4
% de los casos o no fueron considerados del todo. Al considerar
el bajo porcentaje del agua reusada en la agricultura, es posible
armar que algunos componentes del agua tratada (nutrientes
como nitrógeno, fósforo y potasio) no están siendo recuperados
ni aprovechados para cerrar ciclos en las comunidades.
Con respecto a las Fig. 2e y 2f, en este análisis, no se
gracaron dos PTARs de gran capacidad para no distorsionar la
forma de los grácos: la PTAR de Los Tajos (caudal promedio
de 49 752 m3/d en el 2021) y el emisario submarino de Limón
(caudal promedio de 8593 m3/d en el 2021). Ambos grácos
permiten constatar que una gran cantidad de PTARs son de
caudales inferiores a 200 m3/d (2,3 L/s), 80 % para las PTARs
tramitadas ante AyA y 90 % de las PTARs operadas en el 2021.
Esta concentración de PTARs de pequeña capacidad ya había
sido reportada en Centeno Mora y Murillo Marín (2019) [10]
para la base de datos en APC y, en este estudio, se muestra que
este comportamiento se mantiene, de forma aún más intensa,
en los datos operacionales de las PTARs. A nivel operativo, en
el 2021 se reportó un caudal total tratado de aguas residuales
ordinarias de 126 128 m3/d (1,46 m3/s), de los cuales 39 % y 7
% corresponden a la PTARs Los Tajos y al emisario submarino
de Limón, respectivamente. El restante 99,8 % de las PTARs
registradas en SIRROAR (1194 sistemas) recibieron el 54 %
de las aguas residuales ordinarias que son tratadas en sistemas
colectivos en el país. La Fig. 2f muestra que en el 2021 hubo
poco menos de 600 PTARs (50 % del total) con un caudal de
operación menor a 20 m
3
/d, mostrando la tendencia marcada
hacia la predominancia de pequeños sistemas. Por último, al
considerar una población al año 2021 de 5 163 021 habitantes
[21] y una producción promedio de aguas residuales de 160
L/p-d [22], considerando un factor de retorno de 0,80 sobre la
dotación neta reglamentaria, la producción promedio de aguas
residuales estaría en torno a 826 083 m3/d (9,56 L/s). El caudal
de agua residual ordinaria tratada en PTARs y reportada durante
el 2021 equivaldría a aproximadamente 15,3 % del total de agua
residual ordinaria generada, lo que está muy cerca del 15,2 %
presentado en otros documentos ociales de AyA [23]. Del total
de agua residual ordinaria tratada registrada en SIRROAR en el
año 2021, y que fue vertida en cuerpos hídricos superciales,
un 36 % cumplió con todos los límites de vertido establecidos
en la reglamentación [5]. Al desconsiderar la PTAR Los Tajos
(el emisario de Limón no se consideró en la anterior estimación
al no tener límites de vertido especícos), este valor asciende a
aproximadamente 72 %, lo que muestra que una buena parte del
caudal tratado, y de las PTARs ordinarias, tienen problemas para
cumplir con los límites de vertido.
CENTENO, CRUZ, VIDAL: Tratamiento de aguas residuales ordinarias en Costa Rica.. 12
Fig. 2. Provincia, tipo de disposición del euente tratado y caudal de las PTARs ordinarias en Costa Rica: (a),
(c), (e) tramitadas en APC (2011 a 2018); (b), (d), (f) reportadas en SIRROAR durante el año 2021.
Fig. 3. Análisis por tecnología del sistema reportado en APC (2011 a 2018): (a) distribución de caudales de
diseño, (b) costos de inversión reportado por metro cúbico de capacidad del sistema.
Nota. FAFA: Filtro anaeróbico de ujo ascendente; MBBR: Moving bed biorreactor, en español biorreactor de
lecho móvil.
CENTENO, CRUZ, VIDAL: Tratamiento de aguas residuales ordinarias en Costa Rica.. 13
La Fig. 3 muestra un análisis por tecnología (tratamiento
biológico) de la capacidad de las PTARs tramitadas en APC que
fueron revisadas en AyA (residenciales, urbanizaciones) y los
costos unitarios de inversión reportados por los encargados de
tramitar la construcción en APC.
La Fig. 3 muestra la gran cantidad de sistemas de lodos
activados (reactor aeróbico) tramitados con respecto a las
otras tecnologías (92 % de los casos), también es clave para
este análisis ver que se cuenta con apenas 2 % de sistemas
anaeróbicos (ltro anaeróbico de ujo ascendente, FAFA). Con
respecto a la distribución de los caudales, la Fig. 3a sugiere
que no hay diferencia en la distribución de caudales y que
todas las tecnologías presentan valores medianos cercanos a los
100-150 m3/d, lo que fue conrmado por medio de una prueba
estadística de comparación múltiple de medianas (p > 0,21 para
todas las comparaciones una a una). Con respecto a los costos
por metro cúbico de capacidad diaria, la Fig. 3b sugiere que
los costos unitarios también son similares, con valores un poco
superiores para la tecnología de ltro aireado. Al realizar las
pruebas estadísticas de comparación de medianas de Kruskall-
Wallis, se concluyó que no existe evidencia estadística, para una
signicancia de 5 %, de que las medianas de los costos por metro
cúbico diario registrados para cada tecnología sea diferente (p
= 0,0504). A pesar de que en las bases de datos consultados no
hay registro de costos de operación y mantenimiento, diversas
fuentes de la literatura [6], [24], [25] conrman que los sistemas
de lodos activados y sus variantes tienden a ser más costosos que
otras opciones anaeróbicas con postratamiento aeróbico, a causa
de los requerimientos energéticos para la aireación y a la mayor
producción de lodo, mientras que opciones como las lagunas y
los humedales articiales tienden a presentar los menores costos
de operación y mantenimiento, aunque sus demandas de áreas
son signicativamente mayores.
La Fig. 4 muestra el análisis por tecnología de tratamiento
biológico de los distintos parámetros de calidad establecidos en el
Reglamento de vertido y reúso de aguas residuales (DE-33601-S-
MINAE). Nótese que el agrupamiento por tecnologías fue distinto
al presentado en la Fig. 3, debido a divergencias entre ambas bases
de datos analizadas. Para este análisis, se excluyeron los reportes
que solamente tenían tratamiento primario y/o pretratamiento
(ya que el objetivo de esta investigación es analizar los sistemas
de tratamiento biológico secundario) y solo se consideraron los
que tenían como método de disposición nal el vertido a cuerpo
receptor, que se rigen con los criterios de calidad de vertido más
estrictos que cuando se permite el vertido a alcantarillado sanitario
o reúso (para un total de 1998 reportes operacionales).
CENTENO, CRUZ, VIDAL: Tratamiento de aguas residuales ordinarias en Costa Rica.. 14
Fig. 4. Análisis de las características del euente de las PTARs en operación por tipo de tecnología, según la
base de datos de SIRROAR (año 2021): (a) DBO; (b) DQO; (c) SST; (d) Sólidos Sedimentables; (e) Tempera-
tura; (f) pH; (g) Grasas y aceites; (h) SAAM; (i) Caudal reportado / caudal de diseño de la PTAR.
Nota. RA: reactor aeróbico; Ana: reactor anaeróbico solo; An + RA: reactor anaeróbico seguido de un reactor
aeróbico; Lag: sistema lagunar; FB: ltro biológico: Hum: humedal articial.
CENTENO, CRUZ, VIDAL: Tratamiento de aguas residuales ordinarias en Costa Rica.. 15
La Fig. 4 muestra la gran preponderancia de reactores
aeróbicos, asociados principalmente a sistemas de lodos activados,
con más de 90 % de los reportes. Los sistemas anaeróbicos solos
(posiblemente ltros anaeróbicos de ujo ascendente, FAFA)
representan apenas un 4 % de la muestra, y las otras tecnologías
de tratamiento secundario están en porcentajes aún menores. En
el caso de los ltros biológicos, el análisis de la base de datos no
permite dejar claro el tipo de sistema al que se reeren, y podría
ser un ltro percolador, un FAFA, un bioltro aireado sumergido
o incluso un humedal articial, considerando que el término
ltro biológico es muy general y se puede asociar a cada una de
estas tecnologías; por ese motivo, se decidió analizarlo como
un grupo aparte. La Fig. 4 permite observar que una serie de
parámetros sicoquímicos son cumplidos en casi el 100 % de los
casos, sin importar el tipo de tecnología de tratamiento biológico:
sólidos sedimentables, pH, temperatura y grasas y aceites. En
estos parámetros, no se registró una diferencia estadísticamente
signicativa (α de 5 %, prueba de comparación múltiples de
medianas, posterior a la prueba de Kruskall-Wallis) para los sólidos
sedimentables (p > 0,32 para todas las comparaciones múltiples)
de las distintas tecnologías. Para el pH, únicamente se obtuvo una
diferencia estadísticamente signicativa (α = 5 %) entre la mediana
de los sistemas de reactor aeróbico y los sistemas lagunares (resultó
mayor el pH para los sistemas lagunares). En el caso de las grasas
y aceites, las pruebas no mostraron diferencias estadísticamente
signicativas (α = 5 %) entre las medianas para cada tecnología
(p > 0,18 para todas las comparaciones múltiples de medianas).
Para los parámetros de Demanda Biológica de Oxígeno
(DBO), Demanda Química de Oxígeno (DQO), Sólidos
Suspendidos Totales (SST) y Sustancias Activas al Azul de
Metileno (SAAM), la Fig.4 muestra que las tecnologías Reactor
Anaerobio solo, Lagunas y Filtros Biológicos presentaron
problemas para cumplir con los límites de vertido en muchos
de los casos reportados. Es importante recordar que, para el
caso de los sistemas lagunares facultativos, el Reglamento de
Vertido y Reúso (DE-33601-S-MINAE) establece un límite de
150 mg/L para los SST, considerando la presencia de algas en
el euente. Este límite sí fue cumplido para más del 95 % de los
datos registrados de sistemas lagunares. En el caso de la DBO, se
observaron únicamente las siguientes diferencias estadísticamente
signicativas (α = 5 %) entre las medianas de las tecnologías
comparadas: RA < Ana (p < 10
-6
), y RA < Lag (p = 0,0016).
Para la DQO: RA < Ana (p < 10-6), y RA < Lag (p < 10-6). Para
los SST: RA < Ana (p = 0,008), RA < Lag (p < 10-6), Ana > Ana
+ FB (p = 0,007), Ana < Lag (p = 0,013), Ana + RA < Lag (p =
0,003), Ana + FB < Lag (p = 10-6), y Hum < Lag (p = 0,005).
Por lo tanto, el análisis muestra un euente de peor calidad
para los sistemas anaeróbicos solos, los sistemas lagunares y los
ltros biológicos, en términos de DBO, DQO, SST y SAAM.
Por último, con respecto a la Fig. 4i, el gráco muestra que, para
todas las tecnologías de tratamiento biológico comparadas, la gran
mayoría de los reportes (más del 75 % en todos los casos) reportan
un caudal inferior al de diseño, con medianas de la relación
Q
reportado
/Q
diseño
que varían entre 0,40 y 0,70 para todas las
tecnologías. Esto muestra que en la gran mayoría de los casos los
sistemas están sobredimensionados, lo que genera posiblemente
ineciencias a nivel de inversión inicial y posibles dicultades
a nivel de operación, debido a dicultades para cumplir con
tiempos de retención hidráulicos, relaciones de carga y biomasa,
entre otros [7]. La razón de este sobredimensionamiento de las
PTARs no está clara. Sin embargo, es posible que se deba a una
de las siguientes condiciones o a una combinación de estas: (i) los
sistemas no alcanzan su población de diseño proyectada, debido a
consideraciones muy conservadoras durante la fase de planeación;
(ii) las contribuciones per cápita de agua residual utilizadas para
la estimación de los caudales son muy elevadas, lo que produce
valores de diseño muy conservadores; (iii) no se planica un
crecimiento por etapas para las PTARs, lo que genera caudales
muy bajos en las primeras etapas de los sistemas. Con respecto
al punto (ii), es importante mencionar que en la última versión
de la norma técnica para diseño de sistemas de abastecimiento de
agua potable, de saneamiento y pluvial de AyA (versión del 2021)
[22] se redujeron los valores de las dotaciones de agua potable
de diseño, lo que conrma que los valores propuestos antes de
esta modicación eran muy elevados (hasta 300 L/persona-día y
ahora es de 250 L/p-d para zonas urbanas, por ejemplo).
El CUADRO II muestra el porcentaje de cumplimiento de
los distintos parámetros de vertido, según las distintas tecnologías
comparadas, para las PTARs ordinarias que vertieron sus euentes
en cuerpos superciales, considerando los límites de vertido
establecidos en el Reglamento de Vertido y Reúso de Aguas
Residuales (DE-33601-S-MINAE).
CENTENO, CRUZ, VIDAL: Tratamiento de aguas residuales ordinarias en Costa Rica.. 16
CUADRO II.
Cumplimiento de los parámetros de vertido para las distintas tecnologías, según los
reportes operacionales del año 2021, para las PTARs ordinarias
Cumplimiento de cada parámetro (%)
Tecnología n DBO DQO SST SSed Temp pH Grasas
y aceites SAAM Todos
Reactor aeróbico 1816 94,5 95,4 93,6 95,6 100,0 99,4 98,8 98,1 88,2
Anaeróbico solo 84 71,4 73,8 84,5 98,8 100,0 100,0 98,8 72,6 59,5
Anaeróbico + FB 17 88,2 94,1 100,0 94,1 100,0 100,0 100,0 94,1 82,4
Anaeróbico + RA 19 94,7 94,7 94,7 94,7 100,0 100,0 100,0 100,0 94,7
Sistemas lagunares 42 73,8 59,5 97,6a 97,6 100,0 97,6 100,0 90,5 45,2
Filtro biológico 9 33,3 55,6 88,9 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 33,3
Humedal articial 12 100,0 91,7 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 91,7
Nota. FB: ltro biológico; RA: reactor aeróbico; DBO: demanda biológica de oxígeno; DQO: demanda química
de oxígeno; SST: sólidos suspendidos totales SSed: sólidos sedimentables; Temp: temperatura; SAAM: sustan-
cias activas al azul de metileno.
a considerando el límite de 150 mg/L para lagunas facultativas.
El CUADRO II conrma algunos de los resultados
presentados en la Fig. 4. Con respecto al cumplimiento de los
parámetros de vertido, ninguna de las tecnologías estudiadas
reportó 100 % de ecacia, sin embargo, cabe destacar que los
sistemas anaeróbicos solos, los sistemas lagunares y los ltros
biológicos poseen porcentajes de cumplimiento bastante menores
(59 %, 45 % y 33 %, respectivamente). Los datos evidencian que
los parámetros de más difícil cumplimiento son la DBO, DQO
y SAAM en los sistemas anaeróbicos. Esto demuestra que estas
tecnologías podrían requerir un pulimento o postratamiento con el
n de cumplir con los límites nacionales con mayor holgura. En
el caso de los sistemas anaeróbicos, la literatura suele recomendar
el uso de un postratamiento aeróbico[6]: lodos activados, ltro
percolador, bioltro aireado sumergido, entre otros. En este
sentido, el análisis de los datos mostró que el sistema Anaeróbico
+ RA (reactor aeróbico) presentó resultados muy positivos. Esta
combinación permite aprovechar las ventajas de los sistemas
anaeróbicos [14]: compacidad, menor consumo de energía, menor
generación de lodo, producción de energía a través del metano),
con las de un postratamiento aeróbico para la obtención de un
euente de mayor calidad a nivel de DBO, DQO, SST y SAAM.
En el caso de los sistemas lagunares, un pulimento del euente
también parece ser necesario para cumplir con la normativa de
vertido vigente, a pesar del límite superior para SST.
Con respecto al registro de producción de lodo en las PTARs,
en la base de datos de SIRROAR del 2021, únicamente un 32
% de los reportes operacionales se rerieron a una producción
(de un total de 2639 reportes). De la muestra que sí reportó
producción de lodo, un 43 % reportó cero toneladas por año, y
90 % reportó 2 o menos toneladas por año. La suma total fue de
296 609 toneladas en el año, de las cuales 95 % correspondieron
a la PTAR de Los Tajos. La falta de datos de producción de lodo,
y el hecho de que algunos operadores reporten una producción de
cero toneladas de lodo por año, dicultan el análisis de generación
de lodo por tipo de tecnología y muestran que la medición y
reporte de la generación de este subproducto no se realiza con la
misma relevancia que para el euente. En ese sentido, todavía
es necesario reforzar la importancia del seguimiento de este
parámetro a nivel institucional y a nivel de una gran parte de los
entes generadores. De otra forma, será difícil gestionar de forma
adecuada este subproducto, pensando en su valorización.
Finalmente, luego del análisis presentado, se puede concluir
que el uso extendido de los sistemas aeróbicos (particularmente
lodos activados) podría estar relacionado con la seguridad de
la comunidad técnica en el cumplimiento de los parámetros de
vertido (poco menos del 90 % de los reportes operacionales del año
2021 cumplieron con los límites de vertido), mientras que otras
tecnologías, menos comunes a nivel nacional, mostraron índices
de cumplimiento menores. En el caso de los sistemas anaeróbicos,
a pesar de sus ventajas, sin un sistema de postratamiento aeróbico,
su índice de cumplimiento es signicativamente menor al de los
lodos activados. Esto conduce a concluir que, si se desea promover
el uso de tecnologías anaeróbicas para las PTARs ordinarias,
con el n de facilitar un saneamiento más sostenible [14], [26],
se requiere el estudio, desarrollo, transferencia y aplicación de
distintas opciones de postratamiento aeróbico en combinación con
ellos. En este tema, existe amplia experiencia en otros países de
América Latina que podría usarse como ejemplo [13]–[16], [27].
3.2 Consulta a comunidad técnica nacional
Uno de los principales hallazgos que evidencia esta
investigación es que en el país existe una cantidad importante
de profesionales relacionados con el saneamiento de aguas
residuales que tiene formación académica y experiencia en la
materia. De la muestra alcanzada (116 personas técnicas) el 100
CENTENO, CRUZ, VIDAL: Tratamiento de aguas residuales ordinarias en Costa Rica.. 17
% aseguraron contar con conocimientos teóricos generales sobre
tratamiento de aguas residuales de los cuales el 85,3 % indicaron
conocer sobre digestión anaeróbica a nivel teórico, lo que podría
evidenciar un aporte importante desde el punto de vista de grado
de conocimiento y experiencia. De la muestra alcanzada, el 43,1
% indicó desempeñarse en la consultoría privada, un 36,2 % en
instituciones públicas y un 23,3 % en la academia, entre otras
labores con menor grado de participación; también es importante
recalcar que, de la muestra consultada, el 76,7 % menciona
haber aprendido sobre tratamiento de aguas por su experiencia
profesional, algunos de los cuales lo complementan con cursos a
nivel de grado y de extensión, lo que evidencia una distribución
balanceada en cuanto al rol que ejercen las personas participantes
y podría reejar una primera luz de la necesidad de reforzar los
conocimientos abarcados en los planes de estudios de las carreras
anes, lo que se discutirá más adelante en la Sección 3.3. Además,
de las personas encuestadas, 50 % tenía experiencia en operación,
48 % en asesoría en la operación, 43 % en diseño, 19 % en
administración de sistemas y 17 % en construcción de PTARs.
Un 32 % se dedicaba a distintos trámites relacionados con PTARs
(permisos, visado sanitario, atención de denuncias), mientras que
23 % tenía experiencia en la investigación en el tema y 10 % en
docencia universitaria. Con respecto al tiempo de experiencia, 95
% de la muestra dijo que tenía 3 o más años en el sector, mientras
que 50 % dijo tener 11 años o más de experiencia. En ese sentido,
la muestra estuvo compuesta por diversos sectores con puntos de
vista heterogéneos (sector público, privado, académico, operativo,
entre otros) y con bastante experiencia en su trabajo.
Otro resultado relevante para la investigación fue constatar
cómo, aunque la mayoría de la muestra (47,4 %) indicaron conocer
más de 10 plantas de tratamiento de aguas residuales ordinarias,
al consultar especícamente por PTAR ordinarias con reactor
anaeróbico, el 50,9 % indicaron conocer solamente de 1 a 3
plantas. Esto concuerda con los registros de las bases de datos
analizadas en la Sección 3.1, que evidenció un número mucho
menor de plantas con reactor anaeróbico y una alta predominancia
de reactores aerobios de lodos activados en el país. Como parte de
la encuesta, se consultó acerca del nivel de acuerdo/desacuerdo
en relación con algunas armaciones sobre las PTARs con reactor
anaeróbico. La Fig. 5 muestra los resultados obtenidos.
14
algunas afirmaciones sobre las PTARs con reactor anaeróbico. La Fig.5muestra los resultados 465
obtenidos.466
467
Fig.5.Nivel de acuerdo con consultas sobre las PTARs ordinarias con reactores anaeróbicos.468
Notas: (A) Son adecuadas y recomendables; (B) son más difíciles de operar que los sistemas de lodos 469
activados; (C) son más costosas en su inversión inicial que los sistemas de lodos activados; (D)470
generan menos lodo que los sistemas de lodos activados; (E) consumen menos energía eléctrica que 471
los sistemas de lodos activados; (F) son más costosas de operar y mantener; (G) requieren de un 472
postratamiento aeróbico para cumplir con los límites de vertido vigentes; (H) no funcionan en zonas 473
urbanas debido a la generación de malos olores; (I) debido a la producción de biogás rico en metano 474
(combustible), deben evitarse por el riesgo de formación de atmósferas explosivas y emisión de gases 475
de efecto invernadero; (J) el efluente anaeróbico y la fase sólida, después de un tratamiento adecuado, 476
pueden ser reusados / dispuestos en la agricultura para aprovechar los nutrientes;(K) el biogás 477
generado es una posible fuente para generación de energía renovable (calor, electricidad);(L) es una 478
vía adecuada para depurar las aguas residuales y recuperar subproductos del saneamiento;(M) es 479
necesario y vale la pena investigar en el tratamiento anaeróbico de aguas residuales para la 480
recuperación de subproductos del saneamiento en Costa Rica.481
La Fig. 5 muestra que, de forma general, las personas encuestadas poseen conceptos claros en 482
relación con algunas de las ventajas y desventajas de los sistemas anaeróbicos consolidados en 483
la literatura [16]: generan menos lodo (D), no son más costosas (F y B), consumen menos 484
energía (E) que los lodos activados, requieren de un postratamiento para el vertido a cuerpo 485
hídrico (G). Además, consideran la tecnología como una opción viable en Costa Rica (A), y 486
ven algunas ventajas en relación con el aprovechamiento del efluente y el lodo (J), la 487
valorización del biogás (K) para la recuperación de subproductos (L), que vale la pena 488
investigar en el país (M). Aunque no perciben la generación del biogás como un riesgo para la 489
seguridad (explosiones) o el ambiente (emisión de gases de efecto invernadero) que deba evitar 490
su uso (I), una proporción sí reconoce el problema de generación de olores, típicos de procesos 491
anaeróbicos. Con respecto a si son más fáciles de operar que los sistemas de lodos activados, la 492
respuesta estuvo dividida, lo que llama la atención si se considera que la mayor parte de la 493
experiencia en Costa Rica ha sido generada con sistemas de lodos activados (Sección 3.1), por 494
4
3
3
2
48
29
10
43
3
4
31
19
5
1
3
3
3
26
21
8
20
7
8
24
23
4
7
12
5
11
9
23
20
18
8
15
19
32
32
10
21
16
23
13
13
29
10
12
19
13
14
29
80
62
71
57
8
10
25
6
64
44
11
16
39
7
8
9
11
8
18
17
18
15
21
17
11
5
8
8
10
10
5
3
8
2
8
6
2
2
3
0 % 10 % 20 % 30 % 40 % 50 % 60 % 70 % 80 % 90 % 100 %
M
L
K
J
I
H
G
F
E
D
C
B
A
Porcentaje de repuestas (%)
Consulta
1: muy en desacuerdo 2: en desacuerdo 3: en acuerdo parcial
4: de acuerdo 5: muy de acuerdo No sabe
Prefiere no responder
Fig. 5. Nivel de acuerdo con consultas sobre las PTARs ordinarias con reactores anaeróbicos.
Notas: (A) Son adecuadas y recomendables; (B) son más difíciles de operar que los sistemas de lodos activados;
(C) son más costosas en su inversión inicial que los sistemas de lodos activados; (D) generan menos lodo que
los sistemas de lodos activados; (E) consumen menos energía eléctrica que los sistemas de lodos activados;
(F) son más costosas de operar y mantener; (G) requieren de un postratamiento aeróbico para cumplir con los
límites de vertido vigentes; (H) no funcionan en zonas urbanas debido a la generación de malos olores; (I)
debido a la producción de biogás rico en metano (combustible), deben evitarse por el riesgo de formación de
atmósferas explosivas y emisión de gases de efecto invernadero; (J) el euente anaeróbico y la fase sólida,
después de un tratamiento adecuado, pueden ser reusados / dispuestos en la agricultura para aprovechar los
nutrientes; (K) el biogás generado es una posible fuente para generación de energía renovable (calor, electrici-
dad); (L) es una vía adecuada para depurar las aguas residuales y recuperar subproductos del saneamiento; (M)
es necesario y vale la pena investigar en el tratamiento anaeróbico de aguas residuales para la recuperación de
subproductos del saneamiento en Costa Rica.
La Fig. 5 muestra que, de forma general, las personas
encuestadas poseen conceptos claros en relación con algunas de las
ventajas y desventajas de los sistemas anaeróbicos consolidados
en la literatura [16]: generan menos lodo (D), no son más costosas
(F y B), consumen menos energía (E) que los lodos activados,
requieren de un postratamiento para el vertido a cuerpo hídrico
CENTENO, CRUZ, VIDAL: Tratamiento de aguas residuales ordinarias en Costa Rica.. 18
(G). Además, consideran la tecnología como una opción viable
en Costa Rica (A), y ven algunas ventajas en relación con el
aprovechamiento del euente y el lodo (J), la valorización del
biogás (K) para la recuperación de subproductos (L), que vale la
pena investigar en el país (M). Aunque no perciben la generación
del biogás como un riesgo para la seguridad (explosiones) o el
ambiente (emisión de gases de efecto invernadero) que deba
evitar su uso (I), una proporción sí reconoce el problema de
generación de olores, típicos de procesos anaeróbicos. Con
respecto a si son más fáciles de operar que los sistemas de lodos
activados, la respuesta estuvo dividida, lo que llama la atención
si se considera que la mayor parte de la experiencia en Costa
Rica ha sido generada con sistemas de lodos activados (Sección
3.1), por lo que sería esperable que consideren que estos son
más fáciles de operar. Algunas personas comentaron sobre la
necesidad de más espacio de los sistemas anaeróbicos que los
aeróbicos, además de la preocupación de algunos contaminantes
(emergentes) en los distintos subproductos (agua, lodo) como
productos farmacéuticos. Además, una persona comentó sobre la
poca exibilidad de la operación de los sistemas anaeróbicas en
relación de los sistemas de lodos activados, catalogándolos como
“cajas negras”. Esto muestra una necesidad de más investigación
en la materia (tratamiento de los subproductos para reducir riesgos
ambientales) y en la formación y capacitación de la comunidad
técnica para conocer más sobre el diseño, construcción y operación
de los sistemas anaeróbicos de tratamiento de aguas residuales.
Por otro lado, la Fig. 6 muestra el nivel de acuerdo de las
personas encuestadas en relación con algunas medidas o cambios
requeridos en el país para desarrollar el uso de las tecnologías
anaeróbicas para el tratamiento de aguas residuales ordinarias y
para la valorización de los subproductos generados.
15
lo que sería esperable que consideren que estos son más fáciles de operar. Algunas personas 495
comentaron sobre la necesidad de más espacio de los sistemas anaeróbicos que los aeróbicos, 496
además de la preocupación de algunos contaminantes (emergentes) en los distintos 497
subproductos (agua, lodo) como productos farmacéuticos. Además, una persona comentó sobre 498
la poca flexibilidad de la operación de los sistemas anaeróbicas en relación de los sistemas de 499
lodos activados, catalogándolos como “cajas negras”. Esto muestra una necesidad de más 500
investigación en la materia (tratamiento de los subproductos para reducir riesgos ambientales) 501
y en la formación y capacitación de la comunidad técnica para conocer más sobre el diseño, 502
construcción y operación de los sistemas anaeróbicos de tratamiento de aguas residuales.503
Por otro lado, la Fig. 6 muestra el nivel de acuerdo de las personas encuestadas en relación con 504
algunas medidas o cambios requeridos en el país para desarrollar el uso de las tecnologías 505
anaeróbicas para el tratamiento de aguas residuales ordinarias y para la valorización de los506
subproductos generados.507
508
Fig.6.Nivel de acuerdo con consulta sobre elementos de cambio o acciones a realizar en el país para 509
ampliar el uso de tecnologías anaeróbicos para el tratamiento de las aguas residuales ordinarias.510
511
Nota: (A) Modificaciones a la reglamentación vigente en temas de tratamiento de aguas residuales;(B)512
modificaciones a otras reglamentaciones complementarias para viabilizar el aprovechamiento de los 513
subproductos; (C) capacitación en diseño, construcción y operación de PTARs anaeróbicas a nivel de 514
cursos de extensión / actualización;(D) producción de guías nacionales de diseño, construcción y 515
operación de PTARs anaeróbicas y aeróbicas (postratamiento);(E) implantación de sistemas 516
demostrativos (PTARs en escala real) en donde se aprovechen los subproductos de un reactor 517
anaeróbico tratando aguas residuales ordinarias en Costa Rica, que puedan ser usados como ejemplo;518
(F) investigación aplicada en sistemas de postratamiento para cumplir con normativa de descarga en 519
cuerpos de agua superficiales;(G) investigación en riesgos en la salud / riesgo ambiental relacionados 520
con el reúso del agua en agricultura, uso agrícola de los biosólidos, aprovechamiento del biogás 521
generado; (H) investigación y Desarrollo tecnológico local para la mitigación de los impactos de los 522
reactores anaeróbicos como los olores y corrosión, emisión no controlada de metano, tratamiento y 523
aprovechamiento de biogás, quema de biogás, entre otros;(I) desarrollo tecnológico para que 524
empresas locales produzcan equipos o elementos especializados para las PTARs anaeróbicas y 525
recuperación de subproductos (elementos prefabricados como cajas de distribución o separadores 526
trifásicos, medios de soporte para postratamientos sin consumo energético, quemadores de biogás, 527
entre otros).528
Como se puede apreciar en laFig. 6,la gran mayoría de las personas encuestadas considera 529
importante la implementación de las medidas sugeridas, con una respuesta menos favorable 530
3
4
6
4
2
4
3
4
9
4
3
5
4
5
4
4
7
11
10
11
7
5
13
8
7
13
18
17
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14
19
18
16
15
29
27
72
74
75
77
70
75
79
51
39
6
4
5
3
3
4
4
7
7
4
4
4
4
5
5
4
5
5
0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 %
I
H
G
F
E
D
C
B
A
Porcentaje de repuestas (%)
Elemento de cambio / acciones
1: muy en desacuerdo 2: en desacuerdo 3: en acuerdo parcial
4: de acuerdo 5: muy de acuerdo No sabe
Prefiere no responder
Fig. 6. Nivel de acuerdo con consulta sobre elementos de cambio o acciones a realizar en el país para ampliar
el uso de tecnologías anaeróbicos para el tratamiento de las aguas residuales ordinarias.
Nota: (A) Modicaciones a la reglamentación vigente en temas de tratamiento de aguas residuales; (B) modi-
caciones a otras reglamentaciones complementarias para viabilizar el aprovechamiento de los subproductos;
(C) capacitación en diseño, construcción y operación de PTARs anaeróbicas a nivel de cursos de extensión /
actualización; (D) producción de guías nacionales de diseño, construcción y operación de PTARs anaeróbicas
y aeróbicas (postratamiento); (E) implantación de sistemas demostrativos (PTARs en escala real) en donde
se aprovechen los subproductos de un reactor anaeróbico tratando aguas residuales ordinarias en Costa Rica,
que puedan ser usados como ejemplo; (F) investigación aplicada en sistemas de postratamiento para cumplir
con normativa de descarga en cuerpos de agua superciales; (G) investigación en riesgos en la salud / riesgo
ambiental relacionados con el reúso del agua en agricultura, uso agrícola de los biosólidos, aprovechamien-
to del biogás generado; (H) investigación y Desarrollo tecnológico local para la mitigación de los impactos
de los reactores anaeróbicos como los olores y corrosión, emisión no controlada de metano, tratamiento y
aprovechamiento de biogás, quema de biogás, entre otros; (I) desarrollo tecnológico para que empresas locales
produzcan equipos o elementos especializados para las PTARs anaeróbicas y recuperación de subproductos
(elementos prefabricados como cajas de distribución o separadores trifásicos, medios de soporte para postrata-
mientos sin consumo energético, quemadores de biogás, entre otros).
Como se puede apreciar en la Fig. 6, la gran mayoría de las
personas encuestadas considera importante la implementación de
las medidas sugeridas, con una respuesta menos favorable para
los cambios de reglamentación (A y B). La capacitación de la
comunidad técnica en el diseño, construcción y operación (C) de
los sistemas fueron la opción con mayor porcentaje de respuestas
favorables, con resultados similares para la generación de guías
locales de diseño (D) y la investigación y desarrollo local en estos
sistemas (E a I). Algunas personas manifestaron que las guías de
diseño deberían ser opcionales con el n de no limitar al diseñador,
mientras que otras personas manifestaron la necesidad de cambiar
la ley constitutiva de AyA para que pueda donar o comercializar
los distintos subproductos generados durante el tratamiento de
las aguas residuales. La necesidad de ampliar la investigación en
el uso seguro de los subproductos (contaminantes emergentes)
fue mencionada nuevamente.
CENTENO, CRUZ, VIDAL: Tratamiento de aguas residuales ordinarias en Costa Rica.. 19
En relación con el uso de la tecnología anaeróbica para el
tratamiento de las aguas residuales ordinarias en Costa Rica, es
posible armar que las personas encuestadas tienen conocimiento
teórico básico en el tema, y reconocen las ventajas y limitaciones
de esta práctica. Sin embargo, parece haber un desconocimiento
técnico más profundo en relación con el diseño, construcción y
operación de estos sistemas según indicaron los encuestados,
lo que podría estar limitando su aplicación a mayor escala; este
punto se retomó en el taller de validación. En relación con el
aprovechamiento de los subproductos, las personas encuestadas
manifestaron limitaciones de orden legal y la necesidad de
investigar y generar conocimiento local que permita su aplicación
sanitaria y ambientalmente segura en el territorio nacional.
3.3 Triangulación de los resultados y análisis de brechas
detectadas
En la siguiente sección, se presentan las principales brechas
encontradas en el estudio, que se agruparon en las dimensiones
predenidas. En la categoría “otras”, se mencionan algunas
dimensiones emergentes que son relevantes para la investigación
y que no habían sido consideradas inicialmente.
Brechas Técnicas
El grupo de expertos concordó con que se requieren más
programas de capacitación continua en el ámbito del tratamiento
de aguas (23,3 % de los participantes), en especial, para reforzar el
uso de tecnologías anaerobias. Se mencionó que esta capacitación
puede ser en diferentes niveles, pero lo primordial es que dé
las herramientas necesarias a los profesionales en ramas anes
para plantear más opciones de tratamiento diferentes en el país.
Con una frecuencia del 16,6 % de las respuestas, se indicó
como segundo punto relevante que los tratamientos tradicionales
se han centrado en reducción de carga orgánica y control de
coliformes, y no se ve la importancia de tratamientos terciarios
para la remoción de nutrientes, la eliminación del riesgo de
resistencia microbiana, contaminantes emergentes, entre otros.
Con una menor frecuencia, también se mencionaron
brechas importantes como el que existe una deciencia en el
mantenimiento de los sistemas de tratamiento, aunado a la poca
inspección que se les da a las obras, los diseños decientes, la
falta de estudios técnicos que los respalden o construcciones
poco scalizadas de estos sistemas, entre otros.
Brechas Económicas
Parte importante de las reexiones de los expertos (33,3
% de las intervenciones) rondaban alrededor de que no existe
una sostenibilidad nanciera para el sistema de saneamiento,
en especial, porque los costos operativos suelen ser muy altos
(22,2 %), hay una inadecuada gestión del presupuesto para
saneamiento (11,1 %), aspectos que dicultan la disponibilidad
de recursos. Aunado con ello, se indicó además que existe una
fuerte dependencia del mercado en cuanto a los sistemas de
tratamiento disponibles y comercializados (7,4 %), lo que se ha
agravado con el aumento de los costos de los equipos importados.
Como posible solución a parte de esta brecha, se planteó el
establecimiento de alianzas público-privadas para aumentar las
opciones disponibles.
En un segundo bloque de la dimensión, se mencionó
que se requiere plantear un sistema tarifario escalonado que
permita nanciar adecuadamente las tecnologías de saneamiento
seleccionadas para cada comunidad (11,1 % de la muestra de
expertos). En este sentido, se requiere contemplar las características
socioeconómicas de los habitantes en cada comunidad.
Se recalcó que un reto importante a valorar como país es
mejorar la inversión en saneamiento, en especial para proyectos
desarrollados por ASADAS, especialmente para zonas rurales
o comunidades alejadas. En la otra arista social, se mencionó
que, al momento, la realidad reeja que muchos de los costos de
sistemas de tratamiento que están operando los están asumiendo
los usuarios de condominios, y esto puede no ser sostenible a
largo plazo ni fomenta la equidad de oportunidades.
Brechas Legales e Institucionales
Uno de los principales aportes denidos en esta dimensión
considera que la rectoría del sector agua no es clara en el país
(21,4 % de las participaciones). Además, existe una duplicidad
de funciones relacionadas con el tema de saneamiento y calidad
del agua, lo que se reeja en una división del aparataje estatal,
que repercute en las trabas país. Los expertos concuerdan en
que existe una maraña legal e institucional que impide avanzar
en el tema (17,8 %), en especial, respecto a las competencias
que tienen MINAE, Ministerio Salud y las municipalidades en
este tipo de proyectos. Aunado con ello, se presenta la falta de
actualización legal que se discutirá más adelante. Por otro lado, se
reejó como una traba el exceso de tramitología para la ejecución
de proyectos en el país.
Adicionalmente se señaló que la normativa existente no
se ajusta ni se actualiza tan rápidamente como surgen nuevas
tecnologías (16 %); especícamente se mencionó que existen
limitaciones legales para el uso de tecnologías emergentes y para
el aprovechamiento de subproductos; se resaltó que hay un vacío
legal que permitiría desarrollar alternativas de aprovechamiento
de subproductos o de las mismas aguas residuales.
Otras brechas emergentes del proceso
Uno de los puntos emergentes más importante que salen
a la luz con la investigación es la necesidad de trabajar en la
conciencia en la población, lo cual podría mejorar si se instaura
una educación global y permanente en temas de saneamiento desde
la infancia, opción mencionada por 27,8 % de las respuestas. Esto
ayudaría a combatir el temor que tiene la población al uso de los
subproductos de los sistemas de tratamiento (11,6 % manifestaron
dicho temor).
CENTENO, CRUZ, VIDAL: Tratamiento de aguas residuales ordinarias en Costa Rica.. 20
Entre otros puntos relevantes, pero mencionados con menor
frecuencia, están:
•
La falta de bases de datos de registros de los sistemas
existentes y de acceso abierto.
•
El problema de conexiones ilícitas del sistema de
saneamiento y el de aguas pluviales.
•
La falta de ética en los procesos de operación de las plantas
y monitoreo de las descargas.
• El desconocimiento técnico de algunos operadores.
•
La falta de registros y documentación de las diferentes
plantas y la triangulación de la información entre los
sistemas de información existentes.
Perspectivas y retos a futuro
Se consultó ¿cómo lograr un saneamiento en aguas
residuales universal y sostenible en Costa Rica?, a lo que se
indicó, entre las principales recomendaciones, que se requiere,
primeramente, una actualización de la legislación en saneamiento
en el país para que se exibilice en cuanto al uso de tecnologías
innovadoras. Paralelamente, los expertos consultados concuerdan
en la necesidad de propiciar más la investigación e innovación.
Por otro lado, se plantea el reto de trabajar en la creación
de manuales técnicos y capacitación en las diferentes tecnologías
emergentes en el mundo, desde un enfoque multidisciplinario,
para que así se tengan mayores herramientas para concretar
proyectos sostenibles en el tiempo. Las personas profesionales
requieren un respaldo para proponer el uso de tecnologías
modernas y de aprovechamiento de subproductos, y ese respaldo
debería venir de la academia con mayores investigaciones que
logren ser transferidas al ejercicio profesional.
Una segunda pregunta generadora consultó ¿cómo
incorporar elementos de economía circular (como recuperación
de subproductos) a partir de las aguas residuales? A esta, los
expertos indicaron que primeramente se requiere modicar el
marco jurídico y trabajar en un cambio cultural para lograr romper
el tabú que frena a la población para que las personas en general
acepten y apoyen procesos de revaloración de subproductos a
partir del tratamiento de aguas residuales. Bajo la perspectiva de
los expertos, el papel de la academia debe ser preponderante en
educar a los técnicos y profesionales que podrían trabajar en el
tema de saneamiento universal y fortalecer sus investigaciones
en el campo con miras a que estas se divulguen más en todos
los ámbitos de acción.
4. CONSIDERACIONES FINALES
En Costa Rica, el saneamiento de aguas residuales está
poco desarrollado: menos del 15 % la población está conectada
al alcantarillado sanitario con planta de tratamiento de aguas
residuales. Adicionalmente, de los datos analizados, se desprende
que menos del 40 % del total del agua tratada cumplió con los
límites de vertido establecidos en la reglamentación vigente
y se observó una gran cantidad de sistemas de muy pequeña
capacidad (por debajo de los 20 m3/d), lo que muestra una
sobredescentralización de la gestión de las aguas residuales.
Adicionalmente, el país se ha volcado más al uso de sistemas
aerobios, en especial lodos activados, por aspectos de tradición
y de la expertise que el sector técnico tiene de estas tecnologías.
El uso de sistemas anaerobios es bajo en el país, existen muy
pocos casos reportados y se mostró que para que cumplan de
forma consistente con la reglamentación de vertido estos sistemas
deberían estar complementados con un postratamiento (aeróbico).
En ese sentido, la selección de tecnologías y distribución espacial
de los sistemas de tratamiento no ha respondido a una planicación
estratégica, sino más bien a condiciones de oportunidad y de
experiencias previas de la comunidad técnica.
Aunado con ello, el aprovechamiento de subproductos es
muy limitado en términos de agua tratada (aproximadamente 20
% de las PTARs en operación) y no hay información clara en
relación con el aprovechamiento de los lodos y biosólidos, en
parte, por una cultura de desecho de las aguas residuales y por
falta de incentivos que propicien la circularidad en los sistemas.
Una de las principales conclusiones de la investigación
recalca que la academia debe tomar mayor protagonismo para
ayudar a solventar muchas de las brechas, en especial las técnicas,
y en guiar procesos para que se evalúen opciones para minimizar
aspectos de índole legal e institucional, así como en el desarrollo
y transferencia de conocimientos tecnológicos que permitan una
gestión sostenible de las aguas residuales ordinarias en el país.
Se requiere aún mucho trabajo en promover espacios para
la divulgación de información y la educación a todo nivel, tanto
técnicamente como a nivel de la población en general, para
que los procesos de aprovechamiento de subproductos de las
aguas residuales puedan ir ganando terreno en el país y tengan
aceptación por la población. Además, se evidenció que se requiere
de fomentar la aplicación del concepto de economía circular en
el ámbito del saneamiento.
Finalmente, se llega a la conclusión de que no hay incentivos
que propicien la innovación o premien la eciencia en los sistemas
implementados, lo que genera un desafío importante para que el
país logre el cambio de paradigma, buscando una ruta sostenible
hacia la universalización del saneamiento.
AGRADECIMIENTOS
Se agradece a las siguientes personas por el suministro de
la información de las bases de datos institucionales: Ana Victoria
Giusti del Ministerio de Salud, Arquitecta Kathy Borges Umaña
del AyA y Ing. Marcial Rivera Rodríguez de APC.
Asimismo, se agradece el apoyo recibido por parte de
la Vicerrectoría de Investigación de la Universidad de Costa
Rica para el desarrollo de los proyectos C2167 y C3608, que
permitieron la realización de esta investigación.
CENTENO, CRUZ, VIDAL: Tratamiento de aguas residuales ordinarias en Costa Rica.. 21
ROLES DE LOS AUTORES
Erick Centeno Mora: conceptualización, investigación,
curación de datos, análisis formal, metodología, redacción –
borrador original, redacción – revisión y edición.
Nidia Cruz Zúñiga: conceptualización, investigación,
análisis formal, metodología, redacción – borrador original,
redacción – revisión y edición.
Paola Vidal Rivera: conceptualización, investigación,
metodología, redacción – revisión y edición.
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