Sin el tratamiento de los desechos, la concentración actual de personas e industrias en muchas partes del mundo haría muy rápidamente que partes del medio ambiente fueran incompatibles con la vida. Aunque la reducción de la cantidad de residuos es importante, el tratamiento adecuado de los residuos es esencial. Dos tipos básicos de desechos ingresan a una planta de tratamiento, desechos humanos/animales y desechos industriales. Los seres humanos excretan alrededor de 250 gramos de desechos sólidos per cápita por día, incluidos 2000 millones de bacterias coliformes y 450 millones de estreptococos por persona por día (Mara 1974). Las tasas de producción de desechos sólidos industriales van desde 0.12 toneladas por empleado por año en instituciones profesionales y científicas hasta 162.0 toneladas por empleado por año en aserraderos y cepilladoras (Salvato 1992). Aunque algunas plantas de tratamiento de residuos se dedican exclusivamente al manejo de uno u otro tipo de material, la mayoría de las plantas manejan tanto residuos animales como industriales.
Riesgos y su prevención
El objetivo de las plantas de tratamiento de aguas residuales es eliminar la mayor cantidad posible de contaminantes sólidos, líquidos y gaseosos dentro de las limitaciones técnicamente factibles y financieramente alcanzables. Hay una variedad de procesos diferentes que se utilizan para eliminar los contaminantes de las aguas residuales, incluida la sedimentación, la coagulación, la floculación, la aireación, la desinfección, la filtración y el tratamiento de lodos. (Consulte también el artículo “Tratamiento de aguas residuales” en este capítulo). El peligro específico asociado con cada proceso varía según el diseño de la planta de tratamiento y los productos químicos utilizados en los diferentes procesos, pero los tipos de peligro pueden clasificarse como físicos, microbiano y químico. La clave para prevenir y/o minimizar los efectos adversos asociados con el trabajo en plantas de tratamiento de aguas residuales es anticipar, reconocer, evaluar y controlar los peligros.
Figura 1. Boca de acceso con la tapa quitada.
María O. Brophy
Peligros físicos
Los peligros físicos incluyen espacios confinados, activación inadvertida de máquinas o partes de máquinas y tropiezos y caídas. El resultado de un encuentro con peligros físicos a menudo puede ser inmediato, irreversible y grave, incluso fatal. Los riesgos físicos varían según el diseño de la planta. Sin embargo, la mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales tienen espacios confinados que incluyen bóvedas subterráneas o subterráneas con acceso limitado, bocas de inspección (figura 1) y tanques de sedimentación cuando se han vaciado de contenido líquido durante, por ejemplo, reparaciones (figura 2). Los equipos de mezcla, los rastrillos de lodos, las bombas y los dispositivos mecánicos utilizados para una variedad de operaciones en las plantas de tratamiento de aguas residuales pueden mutilar, e incluso matar, si se activan inadvertidamente cuando un trabajador los está reparando. Las superficies mojadas, que a menudo se encuentran en las plantas de tratamiento de aguas residuales, contribuyen a los riesgos de resbalones y caídas.
Figura 2. Tanque vacío en una planta de tratamiento de aguas residuales.
María O. Brophy
La entrada a espacios confinados es uno de los peligros más comunes y más serios que enfrentan los trabajadores de tratamiento de aguas residuales. Una definición universal de un espacio confinado es difícil de alcanzar. Sin embargo, en general, un espacio confinado es un área con medios limitados de entrada y salida que no fue diseñada para la habitación humana continua y que no tiene ventilación adecuada. Los peligros ocurren cuando el espacio confinado está asociado con una deficiencia de oxígeno, la presencia de un químico tóxico o un material envolvente, como el agua. Los niveles reducidos de oxígeno pueden ser el resultado de una variedad de condiciones que incluyen el reemplazo de oxígeno con otro gas, como metano o sulfuro de hidrógeno, el consumo de oxígeno por la descomposición del material orgánico contenido en las aguas residuales o la eliminación de moléculas de oxígeno en el proceso de oxidación de alguna estructura dentro del espacio confinado. Debido a que los niveles bajos de oxígeno en espacios confinados no pueden detectarse mediante la observación humana sin ayuda, es extremadamente importante utilizar un instrumento que pueda determinar el nivel de oxígeno antes de ingresar a cualquier espacio confinado.
La atmósfera terrestre se compone de 21% de oxígeno al nivel del mar. Cuando el porcentaje de oxígeno en el aire respirable cae por debajo del 16.5%, la respiración de una persona se vuelve más rápida y superficial, el ritmo cardíaco aumenta y la persona comienza a perder la coordinación. Por debajo del 11%, la persona experimenta náuseas, vómitos, incapacidad para moverse y pérdida del conocimiento. La inestabilidad emocional y el juicio deteriorado pueden ocurrir en niveles de oxígeno en algún lugar entre estos dos puntos. Cuando las personas ingresan a una atmósfera con niveles de oxígeno por debajo del 16.5%, pueden desorientarse demasiado de inmediato para salir y, finalmente, sucumbir a la inconsciencia. Si el agotamiento de oxígeno es lo suficientemente grande, las personas pueden perder el conocimiento después de una respiración. Sin rescate, pueden morir en cuestión de minutos. Incluso si es rescatado y reanimado, pueden producirse daños permanentes (Wilkenfeld et al. 1992).
La falta de oxígeno no es el único peligro en un espacio confinado. Los gases tóxicos pueden estar presentes en un espacio confinado en un nivel de concentración lo suficientemente alto como para causar daños graves, incluso la muerte, a pesar de los niveles adecuados de oxígeno. Los efectos de los productos químicos tóxicos que se encuentran en espacios confinados se analizan más adelante. Una de las formas más efectivas de controlar los peligros asociados con los niveles bajos de oxígeno (por debajo del 19.5 %) y las atmósferas contaminadas con productos químicos tóxicos es ventilar a fondo y adecuadamente el espacio confinado con ventilación mecánica antes de permitir que alguien ingrese. Esto generalmente se hace con un conducto flexible a través del cual se sopla aire exterior al espacio confinado (consulte la figura 3). Se debe tener cuidado para asegurarse de que los humos de un generador o del motor del ventilador no se expulsen también al espacio confinado (Brophy 1991).
Figura 3. Unidad de movimiento de aire para ingresar a un espacio confinado.
María O. Brophy
Las plantas de tratamiento de aguas residuales a menudo tienen grandes piezas de maquinaria para mover lodos o aguas residuales sin tratar de un lugar a otro de la planta. Cuando se realizan reparaciones en este tipo de equipo, se debe desenergizar toda la máquina. Además, el interruptor para volver a energizar el equipo debe estar bajo el control de la persona que realiza las reparaciones. Esto evita que otro trabajador de la planta active el equipo sin darse cuenta. El desarrollo y la implementación de procedimientos para lograr estos objetivos se denomina programa de bloqueo/etiquetado. La mutilación de partes del cuerpo, como dedos, brazos y piernas, el desmembramiento e incluso la muerte pueden resultar de programas de bloqueo/etiquetado ineficaces o inadecuados.
Las plantas de tratamiento de aguas residuales a menudo contienen grandes tanques y contenedores de almacenamiento. A veces, las personas necesitan trabajar encima de los contenedores o caminar por pozos que se han vaciado de agua y pueden contener una caída de 8 a 10 pies (2.5 a 3 m) (consulte la figura 4). Debería proporcionarse a los trabajadores suficiente protección contra caídas, así como una adecuada formación en seguridad.
peligros microbianos
Los peligros microbianos se asocian principalmente con el tratamiento de desechos humanos y animales. Aunque a menudo se agregan bacterias para alterar los sólidos contenidos en las aguas residuales, el peligro para los trabajadores de tratamiento de aguas residuales proviene principalmente de la exposición a los microorganismos contenidos en los desechos humanos y animales. Cuando se usa aireación durante el proceso de tratamiento de aguas residuales, estos microorganismos pueden pasar al aire. No se ha evaluado de manera concluyente el efecto a largo plazo sobre el sistema inmunitario de las personas expuestas a estos microorganismos durante períodos prolongados. Además, los trabajadores que eliminan los desechos sólidos de la corriente afluente antes de comenzar cualquier tratamiento a menudo están expuestos a los microorganismos contenidos en el material que salpican su piel y entran en contacto con las membranas mucosas. Los resultados de encontrarse con microorganismos que se encuentran en las plantas de tratamiento de aguas residuales durante largos períodos de tiempo suelen ser más sutiles que los que resultan de exposiciones agudas e intensas. Sin embargo, estos efectos también pueden ser irreversibles y graves.
Las tres categorías principales de microbios relevantes para esta discusión son hongos, bacterias y virus. Los tres pueden causar enfermedades agudas y enfermedades crónicas. Se han informado síntomas agudos que incluyen dificultad respiratoria, dolores abdominales y diarrea en trabajadores de tratamiento de desechos (Crook, Bardos y Lacey 1988; Lundholm y Rylander 1980). Las enfermedades crónicas, como el asma y la alveolitis alérgica, se han asociado tradicionalmente con la exposición a altos niveles de microbios transportados por el aire y, recientemente, con la exposición microbiana durante el tratamiento de desechos domésticos (Rosas et al. 1996; Johanning, Olmstead y Yang 1995). Están comenzando a publicarse informes de concentraciones significativamente elevadas de hongos y bacterias en plantas de tratamiento de desechos, deshidratación de lodos y compostaje (Rosas et al. 1996; Bisesi y Kudlinski 1996; Johanning Olmstead y Yang 1995). Otra fuente de microbios transportados por el aire son los tanques de aireación que se utilizan en muchas plantas de tratamiento de aguas residuales.
Además de la inhalación, los microbios pueden transmitirse por ingestión y por contacto con la piel que no está intacta. La higiene personal, incluido el lavado de manos antes de comer, fumar e ir al baño, es importante. Los alimentos, bebidas, utensilios para comer, cigarrillos y todo lo que se lleve a la boca deben mantenerse alejados de las áreas de posible contaminación microbiana.
Peligros químicos
Los encuentros con productos químicos en las plantas de tratamiento de residuos pueden ser tanto inmediatos como fatales, así como prolongados. Se utiliza una variedad de productos químicos en el proceso de coagulación, floculación, desinfección y tratamiento de lodos. El producto químico de elección está determinado por el contaminante o contaminantes en las aguas residuales sin tratar; algunos desechos industriales requieren un tratamiento químico algo exótico. Sin embargo, en general, los peligros principales de los productos químicos utilizados en los procesos de coagulación y floculación son la irritación de la piel y las lesiones oculares debido al contacto directo. Esto es especialmente cierto para las soluciones que tienen un pH (acidez) inferior a 3 o superior a 9. La desinfección de los efluentes a menudo se logra mediante el uso de cloro líquido o gaseoso. El uso de cloro líquido puede causar lesiones en los ojos si se salpica en los ojos. También se utiliza ozono y luz ultravioleta para lograr la desinfección del efluente.
Una forma de monitorear la efectividad del tratamiento de aguas residuales es medir la cantidad de material orgánico que permanece en el efluente después de que se completa el tratamiento. Esto se puede hacer determinando la cantidad de oxígeno que se requeriría para biodegradar el material orgánico contenido en 1 litro de líquido durante un período de 5 días. Esto se conoce como la demanda biológica de oxígeno de 5 días (BOD5).
Los peligros químicos en las plantas de tratamiento de aguas residuales surgen de la descomposición de la materia orgánica que resulta en la producción de sulfuro de hidrógeno y metano, de los desechos tóxicos vertidos en las líneas de alcantarillado y de los contaminantes producidos por las operaciones realizadas por los propios trabajadores.
El sulfuro de hidrógeno casi siempre se encuentra en las plantas de tratamiento de residuos. El sulfuro de hidrógeno, también conocido como gas de alcantarillado, tiene un olor distintivo y desagradable, a menudo identificado como huevos podridos. La nariz humana, sin embargo, se acostumbra rápidamente al olor. Las personas que están expuestas al sulfuro de hidrógeno a menudo pierden la capacidad de detectar su olor (es decir, fatiga olfativa). Además, incluso si el sistema olfativo puede detectar el sulfuro de hidrógeno, no puede juzgar con precisión su concentración en la atmósfera. El sulfuro de hidrógeno interfiere bioquímicamente con el mecanismo de transporte de electrones y bloquea la utilización de oxígeno a nivel molecular. El resultado es la asfixia y finalmente la muerte debido a la falta de oxígeno en las células del tronco encefálico que controlan la frecuencia respiratoria. Altos niveles de sulfuro de hidrógeno (más de 100 ppm) pueden ocurrir, ya menudo ocurren, en los espacios confinados que se encuentran en las plantas de tratamiento de aguas residuales. La exposición a niveles muy altos de sulfuro de hidrógeno puede provocar una supresión casi instantánea del centro respiratorio en el tronco encefálico. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. (NIOSH) ha identificado 100 ppm de sulfuro de hidrógeno como peligro inmediato para la vida y la salud (IDLH). Los niveles más bajos de sulfuro de hidrógeno (menos de 10 ppm) casi siempre están presentes en algunas áreas de las plantas de tratamiento de aguas residuales. En estos niveles más bajos, el sulfuro de hidrógeno puede ser irritante para el sistema respiratorio, estar asociado con dolores de cabeza y provocar conjuntivitis (Smith 1986). El sulfuro de hidrógeno se produce cada vez que se descompone la materia orgánica e, industrialmente, durante la producción de papel (proceso Kraft), el curtido del cuero (depilación con sulfuro de sodio) y la producción de agua pesada para reactores nucleares.
El metano es otro gas producido por la descomposición de la materia orgánica. Además de desplazar el oxígeno, el metano es explosivo. Se pueden alcanzar niveles que dan como resultado una explosión cuando se introduce una chispa o una fuente de ignición.
Las plantas que manejan desechos industriales deben tener un conocimiento profundo de los productos químicos utilizados en cada una de las plantas industriales que utilizan sus servicios y una relación de trabajo con la gerencia de esas plantas para que estén informados con prontitud de cualquier cambio en los procesos y contenidos de los desechos. El vertido de solventes, combustibles y cualquier otra sustancia en los sistemas de alcantarillado presenta un peligro para los trabajadores de tratamiento no solo por la toxicidad del material vertido sino también porque el vertido no se prevé.
Siempre que se realice una operación industrial, como soldadura o pintura en aerosol, en un espacio confinado, se debe tener especial cuidado para proporcionar suficiente ventilación para evitar el riesgo de explosión, así como para eliminar el material tóxico producido por la operación. Cuando una operación realizada en un espacio confinado produce una atmósfera tóxica, a menudo es necesario equipar al trabajador con un respirador porque la ventilación del espacio confinado puede no asegurar que la concentración del químico tóxico pueda mantenerse por debajo del límite de exposición permisible. La selección y ajuste de un respirador adecuado cae dentro del ámbito de la práctica de higiene industrial.
Otro peligro químico grave en las plantas de tratamiento de aguas residuales es el uso de cloro gaseoso para descontaminar el efluente de la planta. El cloro gaseoso viene en una variedad de contenedores que pesan desde 70 kg hasta aproximadamente 1 tonelada. Algunas de las plantas de tratamiento de aguas residuales más grandes usan cloro entregado en vagones de ferrocarril. El cloro gaseoso es extremadamente irritante para la porción alveolar de los pulmones, incluso en niveles tan bajos como unas pocas ppm. La inhalación de concentraciones más altas de cloro puede causar inflamación de los alvéolos del pulmón y producir el síndrome de dificultad respiratoria del adulto, que tiene una tasa de mortalidad del 50%. Cuando una planta de tratamiento de aguas residuales utiliza grandes cantidades de cloro (1 tonelada o más), el peligro existe no solo para los trabajadores de la planta, sino también para la comunidad circundante. Desafortunadamente, las plantas que usan la mayor cantidad de cloro a menudo se encuentran en grandes centros metropolitanos con alta densidad de personas. Están disponibles otros métodos de descontaminación de los efluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales, incluido el tratamiento con ozono, el uso de una solución de hipoclorito líquido y la radiación ultravioleta.