Tratamiento de aguas

Analítica. Caso práctico. Compuestos. Aguas residuales. Características físicas y químicas. Técnicas

  • Enviado por: Horquillas
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 30 páginas
publicidad

Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

Primera parte

Análisis del agua a potabilizar: parámetros y significado de los mismos

1.- ¿Qué parámetros deben determinarse para saber la calidad del agua?

2.- ¿Qué refleja cada uno de esos parámetros?

3.- ¿A qué pueden deberse los niveles de oxígeno disueltos que tiene el agua?

4.- ¿De dónde crees que puede provenir la turbidez del agua? ¿Por qué? ¿Con qué otro parámetro se puede relacionar?

5.- ¿Qué nivel de tratamiento se debe adoptar para la potabilización?

6.- Una vez seleccionado el nivel de tratamiento:

  • Realizar el diagrama de flujo con las operaciones unitarias de las que consta el tratamiento.

  • Describir y explicar como funciona el proceso

  • Si hace falta algún compuesto químico, describir cual para que se utiliza y como funciona

  • Segunda parte

    Una vez que el agua potable ha sido utilizada por los habitantes en las distintas actividades cotidianas, las aguas residuales llegan con la siguiente carga contaminante:

    • DBO5 = 300mg/l.

    • DQO = 740 mg/l.

    • SS = 300 mg/l.

    • N = 50 mg/l.

    • P = 10 mg/l.

    7.- ¿Qué tipo de actividades pueden generar un agua con estas características?

    Una vez que se conocen las características del agua a tratar, es el momento de depurarla.

    8.- Respecto a la EDAR:

  • Realizar el diagrama de flujo con las operaciones unitarias de las que consta el tratamiento.

  • Describir y explicar cómo funciona cada equipo (por ejemplo, los decantadores) con esquemas, para qué se utiliza, los tipos que hay.

  • Explicar qué parámetro de calidad del agua trata cada una de las operaciones unitarias.

  • Definir el destino final de los fangos tratados

  • Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    Primera parte

    1 Parámetros a determinar por grupos:

  • Caracteres organolépticos: se pueden apreciar por los sentidos.

  • Caracteres físico-químicos: temperatura, pH, conductividad.

  • Sustancias no deseables: no son siempre nocivas para la salud y se pueden tolerar dentro de unos límites: NO-2, NO-2, amonio...

  • Caracteres microbiológicos: se estudian todos los caracteres bacterianos que pueden indicar contaminación.

  • 2 Significado de los parámetros:

  • Los caracteres organolépticos (los que podemos percibir por los sentidos) son:

    • Color: el agua, en principio es incolora. Las sustancias que lleve en disolución pueden darle una coloración verdadera y, además, si lleva sustancias en suspensión puede tener coloración aparente.

    • Turbiez: es una medida de la falta de transparencia de una muestra de agua, debida a la presencia de partículas finamente divididas (plancton, microorganismos, barro, arcillas, etc.).

    • Olor: cuando la muestra de agua presenta olor, siempre es signo de contaminación o de presencia en materia orgánica en descomposición. El olor es más frecuente en aguas residuales o de vertidos.

    • Sabor: puede deberse a la presencia de sales minerales, de materia orgánica o de partículas de tierra en suspensión.

  • Caracteres físico-químicos:

    • Temperatura: la temperatura influye en la solubilidad de sales y gases y así condiciona la medida de pH y conductividad. La solubilidad de sales suele aumentar con la temperatura y la de gases disminuye cuando la temperatura aumenta. Condiciona también el desarrollo de ciertas algas. El agua de consumo humano se recomienda entre 12ºC-25ºC aunque no existen límites.

    • pH: mide la alcalinidad o acidez del agua en una escala

      • pH: valores de 0 a 14

    - 0-7: ácidos

    - 7-14: básicos.

    En general, el pH de las aguas no representa grandes variaciones y está alrededor de la neutralidad. El problema suele darse en las aguas residuales o en los vertidos industriales que si pueden dar valores extremos de pH.

    • Conductividad: es la capacidad de un material o de una disolución para transportar la corriente eléctrica. La conductividad de un agua depende de la concentración y naturaleza de los iones disueltos en ella, así como la temperatura. Un aumento de sales supone un aumento de conductividad.

    Las aguas de pozos sobre-explotados, de terrenos salinizados o de vertidos industriales suelen presentar alta conductividad.

    • Metales: los habituales en el agua son: calcio, magnesio, sodio, potasio, aluminio (en aguas potables). Los tóxicos aún a muy bajas concentraciones son: plomo, cromo, vanadio, mercurio, selenio, níquel, antimonio, berilio y cadmio.

      • Cloruros: son compuestos muy abundantes en la naturaleza y también aparecen en pequeña proporción en el agua. Las altas concentraciones se encuentran en aguas residuales urbanas, aguas subterráneas y acuíferos sobre-explotados cercanos a la costa y en aguas de vertidos industriales.

      • Sulfatos: son sales de ácido sulfúrico. En algunos tipos de suelos (yeseros) son abundantes y por tanto en las aguas que lo atraviesan.

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

      • Sodio: es el sexto elemento más abundante en la naturaleza y se encuentra en la mayoría de aguas naturales de 1-500 mgl. En concentraciones elevadas lo podemos encontrar en salmueras y aguas duras que han sufrido un proceso de ablandamiento mediante resinas de intercambio iónico.

      • Potasio: sólo se puede determinar por espectrofotometría en concentraciones elevadas.

      • Aluminio: es el tercer elemento en abundancia de la corteza terrestre y por eso está presente en casi todas las aguas naturales.

  • Sustancias NO deseables:

    • Nitritos: son las sales del ácido nitroso HNO2 (son un estado de oxidación intermedia del nitrógeno.

    Aparece como producto intermedio cuando el amonio se oxida a nitrato y también en la reducción de nitratos.

    Los nitritos se usan como protectores contra la corrosión del agua en muchos procesos industriales en las aguas naturales.

    • Concentración de NO2: se puede utilizar como indicador de contaminación bacteriológica (son las bacterias las responsables de la reducción del nitrato).

    • Amonio y amoniaco: procede de la descomposición de la urea y compuestos orgánicos, también puede aparecer en vertidos industriales.

    Se puede encontrar en aguas superficiales y en residuales, pero en aguas subterráneas su concentración suele ser baja porque las partículas y arcillas del suelo lo absorben.

    • Oxidabilidad: es la cantidad de oxígeno necesario para oxidar la materia orgánica presente en el agua.

    • Hierro: es una sustancia no deseable en el agua, aunque no es perjudicial para la salud. Niveles altos de hierro producen sabores metálicos en el agua, incrustaciones en la red, da compuestos coloreados con el cloro y además produce manchas en la ropa al lavarla.

  • Caracteres microbiológicos: Son bacterias en forma de bacilos que están ampliamente distribuidas en la naturaleza y son huéspedes intestinales en el hombre y en general de los animales de sangre caliente.

  • Muchas enfermedades infecciosas del hombre como la fiebre tifoidea, la disentería y el cólera son causadas por bacterias patógenas que se transmiten por medio de aguas contaminadas, de ahí la importancia de los coliformes totales y fecales como indicadores inmediatos de contaminación fecal en el agua.

    • Coniformes totales: familia de bacterias de los géneros escherichia, enterobacter, citrobacter, klebsiella. La mayoría de estos organismos se encuentran en el medio ambiente y materia en descomposición.

    • Coniformes fecales: ordenes de bacterias escherichia y klebsiella spp. Las bacterias de ésta familias son indicadoras por excelencia de contaminación fecal del agua por heces de origen humano principalmente

    3 Niveles de oxigeno disuelto: El oxígeno disuelto en el agua proviene de la fotosíntesis que realizan los vegetales con clorofila. Como esta actividad fotosintética es mayor en las capas superiores bien iluminadas, su concentración será mayor a este nivel. En los niveles próximos al fondo, su concentración es mínima debido a los procesos de oxidación de la materia orgánica.

    Las aguas superficiales limpias suelen estar saturadas de oxígeno, lo que es fundamental para la vida. Si el nivel de oxígeno disuelto es bajo indica contaminación con materia orgánica,

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    Septicización, mala calidad del agua e incapacidad para mantener determinadas formas de vida. 

    El oxígeno disuelto (OD): es la medida del oxígeno disuelto en el agua, expresado normalmente en ppm (partes por millón). La solubilidad del oxígeno en el agua depende de la temperatura: a mayor temperatura menos oxígeno se disuelve. Por otra parte si el agua está contaminada tiene muchos microorganismos y materia orgánica y la gran actividad respiratoria disminuye el oxígeno disuelto. Un nivel alto de OD indica que el agua es de buena calidad 

    Los niveles de oxígeno disuelto típicamente pueden variar de 0 - 18 partes por millón (ppm) aunque la mayoría de los ríos y riachuelos requieren un mínimo de 5 - 6 ppm para soportar una diversidad de vida acuática. Además, los niveles de OD a veces se expresan en términos de Porcentaje de Saturación.

    Los niveles de oxígeno disuelto de la tabla de resultados son cero o nulos, por tanto el agua es mala. Los niveles bajos de OD pueden encontrarse en áreas donde el material orgánico (plantas muertas y materia animal) está en descomposición. Las bacterias requieren oxígeno para descomponer desechos orgánicos y, por lo tanto, despojan el agua de oxígeno. Las áreas cercanas a las descargas de aguas negras a veces tienen niveles bajos de OD debido a este efecto. Los niveles de OD también son bajos en aguas tibias que se mueven despacio.

    4 Turbidez del agua: ¿de donde puede provenir y por qué? ¿Con qué otro parámetro se puede relacionar? Se entiende por turbidez a la falta de transparencia de un líquido, debido a la presencia de partículas en suspensión. Cuantos más sólidos en suspensión haya en el líquido más sucia parecerá ésta y más alta será la turbidez. La turbidez es considerada una buena medida de la calidad del agua, cuanto más turbia, menor será su calidad.

    Hay varios parámetros que influyen en la turbidez del agua. Algunos de estos son:

    • Presencia de fitoplancton, y / o crecimiento de las algas;

    • Presencia de sedimentos procedentes de la erosión;

    • Presencia de sedimentos resuspendidos del fondo (frecuentemente revueltos por peces que se alimentan por el fondo, como la carpa);

    • Descarga de efluentes, como por ejemplo escorrentías urbanas, mezclados en el agua que se analiza.

    Las partículas suspendidas absorben calor de la luz del sol, haciendo que las aguas turbias se vuelvan más calientes, y reduciendo así la concentración de oxígeno en el agua (el oxígeno se disuelve mejor en el agua más fría). Además algunos organismos no pueden sobrevivir en agua más caliente, mientras que se favorece la multiplicación de otros.

    Las partículas en suspensión dispersan la luz, de esta forma decreciendo la actividad fotosintética en plantas y algas, que contribuye a bajar la concentración de oxígeno más aún.

    Como consecuencia de la sedimentación de las partículas en el fondo, los lagos poco profundos se colmatan más rápido, los huevos de peces y las larvas de los insectos son cubiertas y sofocadas, las agallas de los peces se tupen o dañan.

    • El principal impacto de una alta turbidez es meramente estético: a nadie le gusta el aspecto del agua sucia. Pero además, es esencial eliminar la turbidez para desinfectar efectivamente el agua que desea ser bebida. Las partículas suspendidas también ayudan a la adhesión de metales pesados y muchos otros compuestos orgánicos tóxicos y pesticidas.

    La turbidez, la temperatura y la falta de oxígeno disuelto son 3 parámetros que se relacionan entre sí:

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    • Temperatura: la temperatura juega un papel importante en la distribución, periodicidad y reproducción de los organismos.

    • Turbidez: si existen muchos materiales en suspensión, la penetración de la luz será menor; esto puede constituir un factor limitante para el desarrollo de los organismos vivos. Si la turbidez del agua proviene de la concentración de los seres vivos, la productividad es mayor. Las diferencias de transparencia en las aguas dulces varían mucho, siendo mayor en los riachuelos de montañas y menor en las aguas de un río que recoja las aguas de zonas desprovistas de vegetación.

    • El oxígeno disuelto en el agua proviene de la fotosíntesis que realizan los vegetales con clorofila. Como esta actividad fotosintética es mayor en las capas superiores bien iluminadas, su concentración será mayor a este nivel. En los niveles próximos al fondo, su concentración es mínima debido a los procesos de oxidación de la materia orgánica.

    5. Nivel de tratamiento y tipo de análisis del agua:

    Tipo recomendado para el agua a tratar: A.3

    Grado de Tratamiento

    Composición del tratamiento

    Descripción

    A.1

    Tratamiento Físico simple + Desinfección

    Filtración rápida + Desinfección

    A.2

    Tratamiento Físico normal + Tratamiento Químico + Desinfección

    Precloración + Coagulación-Floculación + Decantación + Filtración + Desinfección

    A.3

    Tratamiento Físico y Químico intensos + Afino + Desinfección

    Cloración al Breakpoint + Coagulación-Floculación + Decantación + Filtración + Afino con Carbón activo + Desinfección

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    6.- Tratamientos específicos para el agua de consumo público: potabilización:

  • Realizar el diagrama de flujo con las operaciones unitarias de las que consta el tratamiento.

  • Ver anexo 1

    Los procesos de potabilización son necesarios para ajustar las características de las aguas naturales antes de su consumo y para eliminar sustancias que podrían causar riesgos para la salud.

    Clasificación de los procesos de potabilización:

  • Mecánico: desbaste, desarenado, sedimentación, flotación.

  • Oxidativos: procesos de preoxidación, desinfección final y ozonización.

  • Filtración: carbón activo o arena.

  • De afino: neutralización o ablandamiento.

  • Todos estos procesos no se realizan de forma sistemática en las potabilizadoras, dependen de la calidad del agua que deben tratar.

    • TRATAMIEN

    • TOS PRELIMINARES

    • Captación: puede realizarse mediante bombeo o no.

      • Bombeo: tiene la ventaja de evitar el arrastre de tierra.

      • Son importante los perímetros de protección del punto de captación.

    • Desvaste: eliminación de materiales flotantes de mayor tamaño (gruesos)

      • Pueden originar problemas en los tratamientos posteriores.

      • Se realiza mediante rejas: desvaste grueso 8-10cm de separación o desvaste fino 2,5-4cm de separación.

      • Las rejas pueden ser de limpieza manual o automática (lo más frecuente)

      • Hay que tener dos factores a considerar en la instalación de las rejas:

      • Barrotes inclinados u oblicuos a la dirección del agua.

      • Evitas la formación de remolinos.

    • Tamización: proceso actualmente en desuso.

      • El agua pasa a través de una malla metálica de 1-5mm de abertura. Quedan retenidos: hojas, hierbas, insectos...

      • Las mallas son de acero inoxidable.

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    • Sedimentación o desarenado: se separan por gravedad arena y gravas que acompañan al agua. Se sedimentan partículas con diámetro mayor a 200μm (podrían afectar a los tratamientos posteriores y producir obstrucciones en las instalaciones).

    • Medidas de caudales: fundamentalmente para regular el volumen de agua que el sistema es capaz de tratar y así clasificar correctamente los reactivos empleados en los demás tratamientos.

      • Formas de medida:

        • Tuberías cerradas: se usa el teorema de Bernouilli. Se produce un estrechamiento en la tubería que genera un aumento de velocidad del agua que se traduce en una variación de presión que se mide con un manómetro.

        • Tuberías abiertas: se afora el canal por el que circula el agua y se ponen una serie de marcas que indican el caudal. l/s

        • Ultrasonidos: son dos sondas emisoras y receptoras de ultrasonidos colocadas a una determinada distancia. Se mide la diferencia de tiempo de propagación del sonido a favor y en contra de corriente.

    • Aumentar el oxígeno disuelto en el agua.

    Se consigue:

      • Mejorar las características organolépticas del agua.

      • Favorecer la oxidación de sales inorgánicas (Fe y Mn)

      • Oxidación de amoniaco a nitratos.

      • Facilitar la evaporación de sustancias volátiles.

      • Disminuir la corrosión y las condiciones reductoras.

      • Facilitar la eliminación del exceso de gases ( CO2, H2S)

    Tipos de aireadores:

  • De rociamiento: se deja caer el agua en el tanque mediante un sistema de ducha y así se favorece el contacto agua-aire.

  • De difusión: un compresor de aire que burbujea en el agua (insufla aire) Supone un gasto de energía pero es muy habitual.

  • De escalones: se sitúan escalones o desniveles al paso del agua y se forman pequeñas cascadas que favorecen el contacto aire-agua.

  • - PREOXIDACIÓN

    Se realiza mediante un oxidante que reacciona con la materia orgánica y también la inorgánica para mejorar la calidad del agua.

    El oxidante utilizado generalmente es: Cl2 gas, NaClO (hipoclorito sódico) en dosis ligeramente superiores al punto crítico (cuando aparece cloro residual libre)

    Otros oxidantes son: O3, permanganato potásico, KMnO4, H2O2. Estos se pueden usar solos a combinados.

    La preoxidación logra que el agua sea más filtrable, menos turbia y facilita tratamientos posteriores.

    Efectos:

      • Disminución del contenido de materia orgánica.

      • Decrece el desarrollo de plancton (evitan obstrucciones en las tuberías)

      • Destruye las bacterias ferruginosas que pueden atacar el hierro de las tuberías metálicas.

      • Precipitación de los óxidos de Fe y Mn.

      • Oxida el amoniaco dando cloroaminas.

      • Oxida a los nitritos hasta nitratos.

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    Inconvenientes de la preoxidación:

    La reacción del cloro con algunas sustancias orgánicas puede originar compuestos tóxicos esto se evita usando ozono en lugar de cloro.

    - COAGULACIÓN-FLOCULACIÓN

    Se trata de eliminar sólidos en suspensión y sustancias coloidales para clarificarla.

    • Coagulación: proceso de desestabilización de las fuerzas que mantienen separados a los coloides en el agua.

    Se añaden reactivos químicos que neutralizan las cargas electronegativas repulsivas de la superficie de los coloides.

    Los coagulantes más empleados son sales de aluminio y hierro: sulfato de aluminio (Al2(SO4)3) y cloruro de hierro III (FeCl3)

    Al disolverse en agua se forman hidróxidos que tienen cargas positivas y así neutralizan las cargas negativas de los coloides (Al3+, Fe3+)

    Este proceso requiere pH =3 -7,8 así que se añaden coadyuvantes para lograr ese intervalo de pH: carbonato sódico (Na2CO3), cal viva (CaO), cal hidratada (Ca(OH)2)

    • Floculación: la formación de partículas sedimentables a partir de las partículas coloidales desestabilizadas, al adicionar sustancias.

    Los floculos son partículas o estructuras porosas, muy fibrosas que sedimentan por gravedad y se eliminan por decantación y filtración.

    Los floculos más empleados son: sílice, almidón, alginatos y sustancias polielectrolíticas.

    Coagulación de floculación se potencian entre sí, por eso, se realizan conjuntamente en unos depósitos llamados decantadores.

    Los decantadores pueden ser rectangulares o circulares (lo más habitual)

    En ellos se distinguen cuatro zonas:

      • Zona de entrada del agua bruta y los reactivos. Suele ser por un lateral y normalmente por la parte superior.

      • Zona de reacción: en la parte central del tanque mediante un sistema de agitación (turbina) se mezcla el agua y los reactivos.

      • Zona de sedimentación: donde el agua reposa y se separan los fangos.

      • Fondo del tanque: suele tener una ligera inclinación centrípeta para facilitar la recogida de los fangos mediante unas rastras giratorias. Los fangos a veces don tratados para recuperar el coagulante y el floculante.

    También se deshidratan y se llevan a vertederos autorizados o a planta de compostaje.

      • Zona de salida: por la periferia del tanque y en la parte superior. El agua clarificada lo va abandonando.

    Hoy en día los tanques de decantación se diseñan para aumentar la velocidad de este proceso, lento de por sí, y permiten obtener en menos tiempo un agua de buena calidad y constante, cualquiera que fuese la turbidez de entrada.

    - FILTRACIÓN

    Se usa para retener en un medio poroso las partículas en suspensión que todavía y tras los procesos anteriores permanecieron en el agua.

    El proceso de filtración puede tener lugar por 2 mecanismos:

      • Filtración en superficie: partículas mayores del diámetro del poro no logran atravesar en filtro. Partículas de diámetro de mayor que 1000μm = 1mm

      • Filtración en profundidad: las partículas son retenidas en el lecho filtrante en los canales de los poros. Partículas de diámetro mayor de 0,1μm

    La filtración se rige por la ley de Darcy. v =

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    La velocidad es directamente proporcional a la perdida de carga del filtro (P) e inversamente proporcional a la viscosidad dinámica del medio (π) y a la resistencia del medio (R)

    Las unidades de porosidad de un filtro son las darcias.

    1 darcia = 1 cm3/1 cm2

    En las potabilizadoras se usan 3 tipos de filtro:

  • Arenas: son filtros que funcionan por gravedad. Los hay lentos y rápidos:

      • Lentos: caudal 1-7 l/m2·min. Tamaño de grano de arena pequeño.

    En superficie suele tener una capa biológica (lecho bacteriano) que hace más eficaz la filtración. Elimina microcontaminantes. Su limpieza requiere eliminar parte de la capa filtrante y reponer material.

      • Rápidos: son depósitos de hormigón o acero rellenos de arena. Generalmente son rectangulares. Tienen capacidad para tratar volúmenes grandes de agua. Caudal 80-160 l/cm2·min.

    Tienen una capa de arena de unos 50cm de espesor con tamaño de grano 0.5-1,5mm, debajo tienen una capa de grava de 30 a 40vm de espesor y tamaño de partícula de diámetro comprendido entre 35-130mm. Realizan filtración en profundidad no en superficie.

    El agua filtrada sale por unos conductos situados ene l fondo y que tienen unas válvulas para lavar el filtro con agua ya depurada cuando la perdida d de carga del filtro es grande. Así se rompe la compactación del filtro y se arrastran las partículas retenidas.

    El agua de limpieza se saca por unos canales de drenaje situados en la parte superior del filtro.

  • De presión: son como los filtros de arena rápidos pero con presión para aumentar la velocidad de filtración.

  • De tierras de diatomeas. Tiene estas características:

      • capa filtrante de muy poco espesor 3mm

      • son de grano muy fino. Diámetro mayor de 0,1μm - filtración en superficie.

      • gran superficie de filtración. Relación tamaño/peso muy alta. Se usan en aguas de piscinas, a nivel doméstico y en equipos portátiles para aguas potables.

    A veces se usan filtros multicapa (normalmente de arena) en los que se combinan arena y carbón activo que elimina sustancias indeseables.

    - ADSORCIÓN

    Capacidad de retener en superficie moléculas orgánicas extraídas de la fase líquida o gaseosa en la que están sumergidas.

    Adsorbente empleado: carbón activo.

    Se presenta comercialmente de dos formas:

  • En polvo: partículas de diámetro de 10-50μm, más económico, pero es más difícil regenerarlo. Se puede incorporar al agua con los reactivos de coagulación y floculación.

  • En grano: partículas algo mayores (adsorción menos eficaz), pero regeneración más fácil( Se usa como lecho filtrante (filtros multicapa)

  • Funciones del carbón activo en el lecho filtrante:

    • Adsorción: las sustancias que adsorbe son muy diversas. Ej. metales pesados, compuestos orgánicos disueltos, colorantes, detergentes, fenoles, cloro y cloroaminas. Sustancias que dan mal olor y color al agua.

    • Filtración. La capa de carbón activo va siempre tras la de arena para evitar colmataciones del filtro.

    • Acción catalítica en la reacción de oxidación del agua con el cloro libre, elimina el cloro que hay en exceso.

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    • Soporte bacteriano: esto obliga a airearlo frecuentemente para evitar fermentaciones. El tiempo de retención mínimo es de 10 minutos (para que el carbón activo cumpla su

    función) y debe lavarse con agua a contracorriente para evitar una excesiva compactación.

    La regeneración del carbón activo se puede realizar de tres formas:

  • Vapor: esteriliza, desobstruye la superficie de las franos, elimina sustancias volátiles.

  • Térmica: Temp. 800ºC y consigo así la pirolisis de las sustancias orgánicas adsorbidas.

  • Química: se usa un disolvente a 100ºC y pH alcalino.

      • alúmina (Al2O3) y otros óxidos minerales (son adsorbentes más específicos que el carbón activo)

      • resinas macromoleculares: adsorbentes orgánicos.

    - DESINFECCIÓN: QUÍMICA Y FÍSICA

    Es el proceso fundamental en la potabilización se debe garantizar la ausencia de gérmenes infecciosos evitando así el riesgo de contaminación de las personas.

    Los gérmenes infecciosos: bacterias, virus, hongos, parásitos, sus formas de resistencias.

    Los procedimientos de desinfección pueden ser:

  • químicos: agentes oxidantes.

  • Físico: filtración, calor, ultrasonidos, UV, radiaciones ionizantes.

  • La eficacia de la desinfección depende de:

    • Tipo y concentración de los organismos que hay que eliminar (esporas, virus, formas vegetativas)

    • Tipo y concentración del desinfectante utilizado

    • Tiempo de contacto establecido para que haya desinfección.

    • Las características químicas del agua: Temp., pH, turbidez, el contenido en materia orgánica, el contenido de compuestos inorgánicos reducidos.

    - Procesos físicos de desinfección.

    • Filtración: se emplean filtros de diámetro menor 1μm, tienen un rendimiento 1-4 l/h. Necesitan una regeneración una vez por una semana se calcinan en una mufla para destruir la materia orgánica.

    En plantas envasadoras de agua se usa esta técnica para eliminar algas. También puede tener un uso doméstico. Hay varios tipos de filtros domésticos:

      • porcelana: no eliminan bacterias y necesitan cloración

      • descalcificadores por resinas

      • carbón activo: adsorben olores y sabores desagradables.

    • Calor: es un método sencillo y eficaz. Ventaja: no tiene efecto residual. Inconvenientes: altera el sabor del agua. Se eliminan O2 y CO2 disueltos. Se necesita volver a airear el agua. Es caro.

    Solo se usa en domicilios y en casos de emergencia.

    • Ultrasonidos: es un método caro y por lo tanto solo se usa en industrias alimentarias o en plantas envasadoras de agua. Se necesitan frecuencias de 400Kciclos/s

    • UV: UV de tipo A y B (no ionizantes) No modifica ni el sabor ni el olor del agua. Requiere que el agua tratada este transparente. Los equipos utilizados suelen utilizar lámparas de vapor de mercurio como fuente de radiación UV. La lámina de agua a tratar debe tener poco espesor (poca penetración de los rayos UV)

    Esta técnica combinada con ozono es eficaz en la destrucción de materia orgánica, sobre todo, residuos de pesticidas.

    Se utiliza en aguas envasadas, en la industria alimentaria y en depuración de moluscos.

    • Radiaciones ionizantes: son los rayos UV de tipo C.

    Utilizan como fuente de radiación cobalto-60.

    La desinfección es muy eficaz y tienen los mismos usos que las anteriores.

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

  • Procesos químicos de oxidación.

  • Consiguen la desinfección por oxidación o rotura de la pared celular de los microorganismos produciendo su desintegración o bien, penetrando en la célula e interfiriendo en su actividad.

    Son mecanismos de desinfección más utilizados por su eficacia, su fácil manejo y su bajo coste.

    Los objetivos que persiguen la oxidación química son:

      • degradación total o parcial de la materia orgánica. (Se eliminan olores, sabores, sustancias tóxicas...)

      • desinfección

      • precipitación de sales inorgánicas de hierro y manganeso

      • aumento de biodegradabilidad de moléculas grandes

    El tratamiento requiere un buen ajuste de pH, pues influye en la estabilidad y actividad del oxidante y en las reacciones que se produzcan.

    Desinfectantes utilizados y dosis máximas:

      • cloro y sus compuestos 30mg/l

      • amoniaco 0,5mg/l

      • ozono 10mg/l

      • permanganato potásico (KMnO4) 2mg/l

      • sulfato (AgSO4) y cloruro de plata (AgCl) 0,05mg/l (es muy caro y no se usa)

    • Cloro y sus compuestos

    Es el desinfectante de mayor uso por tres razones: barato, fácil comercialización y por su efecto residual.

    El cloro tiene 2 efectos:

    1º Bactericida: destruyan enzimas indispensables para la vida de los microorganismos patógenos.

    2º Oxidante: oxida materia orgánica e inorgánica que puede alterar las características organolépticas del agua. (materia orgánica, NH3, Fe, Mn y otros)

    Factores que condicionan la desinfección con cloro: pH, temperatura, tiempo de contacto y el tipo de microorganismo.

    a) pH: recomendable un pH ligeramente ácido entre 4-6, así predomina la forma más activa en cuanto a la desinfección HClO.

    Cl2 + H2O HClO + HCl

    HClO HCl + O* forma desinfectante

    HClO H+ + ClO- forma no tan activa como desinfectante.

    pH = superior

    El cloro molecular y el anión hipoclorito (las otras 2 formas de cloro residual libre no son tan desinfectantes) a pH (>10) la forma predominante es el anión hipoclorito ClO- que no tiene tanto poder desinfectante. A pH<2 la forma predominante es el cloro molecular.

    b) temperatura: cuando la temperatura aumenta también aumenta el poder desinfectante, pero también es mayor la evaporación del cloro y su inestabilidad en el agua.

    Se necesitan dosis mayores de cloro.

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    c) El tiempo de contacto entre el cloro y el agua ha de ser de 15 minutos como mínimo. Tras 30 minutos de su contacto se analiza y valora el cloro residual libre (Cl2, HClO, ClO-), para ello se usa como indicador la ortotolidina o el DPD

    (N,N-dietilparanitrofenilendiamina) El valor mínimo 0,2-0,4mg/l

  • El tipo de microorganismos: influye su resistencia a la desinfección y a los desinfectantes. Cuando los microorganismos se asocian a partículas pueden quedar protegidos frente a los desinfectantes, por eso, es necesario que el agua este libre de sustancias en suspensión y materia orgánica.

  • A mayor dosis de cloro usando en la desinfección mayor posibilidad de que se formen THM. La RTS no recoge cantidad máxima permitida pero sí la U.E, 100μg/l.

    La OMS fija: cloroformo - 200μg/l, triclorometano - 60μg/l, DBCM - 100 μg/l,

    BDCM - 100 μg/l.

    Condiciones que favorecen su formación:

      • incrementos de pH

      • elevación de la temperatura

      • aumento de cloro libre

      • presencia de materiales plásticos usados en la red de distribución.

    - Evolución del proceso de desinfección del cloro.

    Se producen 4 fases o etapas:

    1º Fase de demanda inmediata de cloro: el cloro primero reacción con las sustancias orgánicas e inorgánicas oxidables produciendo cloruros (Cl-)

    Cl2 + R - H R - Cl + ClH (en disolución Cl- + H+)

    2º Fase de formación de los compuestos clorados: el cloro reacciona con el amoniaco y las sustancias orgánicas nitrogenadas (aminas) dando cloro combinado

    (mono-di-tricloroaminas).

    3º Fase de destrucción de las cloroaminas: las cloroaminas son inestables y se transforman produciendo nitrógeno gas.

    Es esta fase la concentración de cloro residual va disminuyendo hasta llegar a un mínimo (se detectan porque es el punto de menor pH) Se denomina punto de ruptura (breakpoint) se corresponde con la denominada demanda de cloro del agua, esta es la cantidad de cloro necesaria para desinfectar esa agua y oxidar la materia orgánica y inorgánica.

    Se determina restando a la cantidad total de cloro añadida la cantidad de cloro residual analizada.

    El cloro residual puede ser de 2 tipos:

      • cloro residual libre (CRL): Cl2, HClO, ClO-. El orden en poder desinfectante es: HClO > Cl2 > ClO-

      • cloro residual combinado (CRC), cloroaminas: tienen un efecto oxidante más débil que el libre y su acción bactericida es más lenta.

    El cloro residual se analiza 30 minutos después de la adición del desinfectante como indicador la ortotolidina o el DPD (N,N-dietilparafenilendiamina)

    4º Fase de formación de cloro residual libre: la adición de más cloro por encima del punto de ruptura hará que aumente el cloro residual libre, lo que constituye un margen de seguridad para futuras demandas de desinfección.

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    Son 5 los compuestos que pueden usarse para clorar el agua: Cl2 (g), ClO2, NaClO, Ca(ClO)2, cloruro de cal.

    - Cl2 (g) cloro gas. Es el más barato. Se obtiene por electrolisis de NaCl en disolución. Para comercializarlo el gas exento de humedad se comprime (p = 2,66amt y Tº = 0ºC) y se envasa licuado. Las botellas se llenan en un 80% de su capacidad a temperatura de 65ºC (a temperaturas mayores el cloro puede estallar)

    Para utilizarlo el cloro líquido pasa por unos evaporadores y vuelve a vapor.

    Es un gas tóxico de manipulación peligrosa. En seco no es corrosivo, sí en contacto con humedad.

    Es un irritante respiratorio que provoca tos y náuseas en abajas concentraciones y es mortal para el hombre en dosis de 40-60ml/m3 aire.

    Por eso, el depósito de cloración se instala en un lugar apartado y bien ventilado, en un contenedor hermético situado a ras de suelo, provisto de una alarma y una torre de neutralización (sosa o tiosulfato sódico)

    Su aplicación requiere un clorador que reduce la presión del cloro y regula su caudal y un hidroeyector que aspira y disuelve el cloro gas en agua.

    - ClO2 dióxido de cloro. Es un gas de olor penetrante con gran poder oxidante, desodorizante y decolorante.

    A pH > 7,5 tiene un poder desinfectante muy alto.

    Inconvenientes: coste mayor, cuidado en su manejo porque es muy irritante. No se emplea mucho

    ClO2 Cl2 + O2

    - NaClO hipoclorito sódico. Ventajas: es barato, no requiere disolución previa para su uso. Inconvenientes: provoca un aumento de pH excesivo, requiere temperaturas bajas de almacenamiento para no perder estabilidad, efecto blanqueador sobre cualquier reactivo coloreado (ropa), produce precipitación de sales cálcicas incrustaciones en tuberías

    NaClO + H2O HClO + NaOH Na+ + OH-

    Suele contener entre 3-15% en peso de cloro activo.

    Se emplea mucho las llamadas disolución javel o lejías que contienen entre 0,5-1% de NaClO y que son muy estables por su alcalinidad.

    - Ca(ClO)2 hipoclorito de calcio. Es un sólido muy estable y fácil de manejar. Se comercializa en grano fino o en tabletas.

    Contiene 65-70% en peso de cloro activo.

    Hay que conservarlo en lugar fresco al abrigo de la humedad.

    Inconvenientes: puede producir agua turbia formando incrustaciones en filtros, aumento de pH, es de disolución lenta.

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    Ca(ClO)2 + 2H2O 2HClO + Ca(OH)2 Ca2+ + 2OH-

    Se usa carbonato sódico (Na2CO3) para estabilizarse formando carbonato cálcico que precipita.

    Ca(ClO)2 + Na2CO3 2NaClO + CaCO3

    - Cloruro de cal es un compuesto sólido inestable que se presenta en forma de polvo. Conviene adquirirlo en pequeñas cantidades y frecuentemente.

    Tiene un contenido en cloro activo de 25-37% en peso.

    Contiene un exceso que es insoluble. Para aplicarlo hay que preparar una disolución a saturación y dejar sedimentar los sólidos insolubles.

    • Permanganato potásico (KMnO4)

    Se usa poco ya que su eficacia como desinfectante es pequeña comparado con el cloro y es 3 veces más caro.

    Se utiliza, sobre todo, para volver a poner en servicio tuberías de distribución o depósitos.

    La dosis es de 30mg/l y el tiempo mínimo de actuación son 24 horas.

    Ventaja: se puede usar en aguas turbias se forma MnO2 que precipita arrastrando impurezas en suspensión sedimentándolos y desinfectando a la vez.

    Su exceso se neutraliza con NaHSO3 (triosulfito sódico) y se elimina por decantación o filtración tras 10 minutos de tratamiento.

    • Ozono(O3)

    Forma alotrópica del oxígeno.

    Es un gas azulado de olor peculiar.

    Se produce en unas instalaciones llamadas ozonizadores sometiendo al oxígeno a un campo eléctrico con una diferencia de potencial muy alta (10-20Kv)

    Aunque hay muchos equipos diferentes se pueden distinguir 3 partes principales en una planta de ozonización de agua:

      • acondicionamiento del aire: deseca el aire y elimina las partículas de polvo y de óxidos de nitrógeno

      • generador de ozono

      • tanque de contacto ozono-agua

    Aunque los equipos podrían actuar sobre oxígeno en lugar de aire aumentando, así el rendimiento, es mucho más caro la obtención de oxígeno puro.

    La dosis del tratamiento es de 5mg/l y un tiempo de contacto mínimo de 4-12 minutos.

    El ozono residual que queda es 0,4-0,5mg/l (es muy bajo)

    El ozono solo es aplicable a aguas muy limpias y transparentes.

    • Ventajas: su efecto bactericida es 300 veces superior al del cloro, es eficaz contra todo tipo de microorganismos, también mejora las características organolépticas del agua y en la depuración de moluscos no se produce el sabor dulzón que deja el agua clorada.

    • Inconvenientes: coste, instalaciones complejas, riesgos de manipulación (ozono explosivo en ciertas condiciones), sus efectos en el agua desaparecen al cabo de 30 minutos, desarrollo de plancton en las tuberías lo que provoca malos sabores en el agua.

    Como efecto de los dos últimos puntos anteriores se necesita añadir algún desinfectante con efecto residual Cl2 (g) y ClO2.

    Segunda parte:

    Cuando un producto de desecho se incorpora al agua, el líquido resultante recibe el nombre de agua residual. Las aguas residuales pueden tener origen doméstico, industrial, subterráneo o meteorológico y reciben los siguientes nombres respectivamente: domésticas, industriales, de infiltración y pluviales.

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    Carga contaminante obtenida en nuestro caso:

    • DBO5 = 300mg/l.

    • DQO = 740 mg/l.

    • SS = 300 mg/l.

    • N = 50 mg/l.

    • P = 10 mg/l.

    7 Tipos de aguas residuales y redes de saneamiento:

    Se clasifican las aguas residuales en función de su procedencia:

    Procedentes de la lluvia, del deshielo, de la limpieza urbana. Son aquellas aguas residuales cuyo contacto con actividades humanas ha sido mínimo y, por eso, están poco contaminadas.

    • AGUAS RESIDUALES URBANAS (ARU): También llamas aguas negras. Proceden mayoritariamente de la actividad doméstica. Su composición es bastante constante

    • AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES (ARI): Su composición es

    variadísima pudiendo contener casi de todo:

    • AGUAS RESIDUALES AGRÍCOLAS: Provienen de explotaciones agrícolas

    o ganaderas y también de la escorrentía producida en los terrenos. Contienen:

    Son 3 las razones que hacen importante una correcta evacuación y depuración de las aguas residuales:

    1ª Se mejora la salud colectiva. Se eliminan y evitan muchas enfermedades transmitibles cuando las aguas residuales se evacuan adecuadamente.

    2ª Se contribuye a la conservación el medio ambiente. Al depurar los vertidos se mejoran las condiciones de los cauces receptores.

    3ª Se consigue un ahorro de un bien escaso. Al depurarse las aguas pueden reutilizarse para múltiples fines.

    En principio, las redes de alcantarillado supusieron un gran avance en la evacuación controlable de las aguas residuales.

    Actualmente, las redes de alcantarillado conducen las aguas residuales a las estaciones de tratamiento y depuración. El nivel de contaminación de los vertidos ha sido tan elevado que la capacidad de autodepuración de los cauces se ha visto sobrepasada y de ahí la necesidad de ayudar a la naturaleza en la limpieza del agua.

    Las redes de saneamiento pueden ser:

    - Unitarias: tratan todas las aguas residuales independientemente de su procedencia.

    - Separativas: las aguas residuales en función de su procedencia se vierten a redes diferentes. Lo normal es que existan dos redes de saneamiento: la sanitaria y la pluvial. Esta segunda red recoge aguas muy poco contaminadas que pueden reutilizarse o verterse sin apenas tratamiento. Se colocan en poblaciones con un régimen importante de precipitaciones. En zonas muy industrializadas también puede haber dos redes de saneamiento, una recoge las aguas residuales urbanas y otras las industriales.

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    8. Respecto de la EDAR:

  • Realizar el diagrama de flujo con las operaciones unitarias de las que consta el tratamiento

  • LÍNEA DE AGUA

    LINEA DE FANGOS

    Ver anexo 2

  • CARACTERÍSTICAS Y COMPOSICIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES

  • - CAUDAL

    Fundamental para diseñar las EDAR y calcular la contaminación potencial.

    El caudal está relacionado con el consumo de agua potable (AP)

    Normalmente suele ser ≈ 60-80% AP

    La disminución del caudal se debe a:

      • perdidas en las conducciones (red de distribución y red de saneamiento)

      • consumo

      • evaporación

      • reciclaje industrial

    Otra característica importante del caudal es su irregularidad temporal.

    Hay dos tipos de variación del caudal frente al tiempo:

      • A lo largo del día: picos de caudal máximo que se suelen corresponder con el consumo máximo de AP y el consiguiente desfase de tiempo que depende de la distancia a la que este la EDAR.

      • A lo largo del año: esta variación está relacionada con la época de estiaje y de vacaciones.

      • En épocas de bajas precipitaciones el caudal del agua residual va a disminuir en verano y en las zonas costeras de turismo (costa) el caudal de aguas residual aumentará en vacaciones (58% de la población española vive a menos de 50km del mar y suele recibir esta zona costera unos 40 millones de visitantes)

    Para poder dimensionar las EDAR se utiliza una unidad especial habitante-equivalente (e-h) que es la carga contaminante generada por una persona en una vivienda normal.

    e-h = DBO5 = 60g/día

    Existen tablas que traducen cualquier actividad humana a esta unidad de contaminación (e-h)

    Ej. Plaza de guardería: 0,5e-h

    Cerdo granja = 3e-h

    Vaca granja = 16,4e-h

    Plaza hospital = 4e-h

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    - CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

    • Temperatura: ligeramente mayor a la del agua de suministro. Debido al agua caliente doméstica, a vertidos industriales que pueden elevar mucho la temperatura (la industria debe reducirla por ley antes del vertido)

    Este incremento de temperatura puede favorecer el desarrollo de microorganismos indeseables.

    • Color: gris en condiciones normales. En ausencia de oxígeno aparecen coloraciones negruzcas.

    En aguas residuales industriales puede aparecer cualquier color.

    • Olor: desagradable, aunque soportable.

    En ausencia de oxígeno será fétido (se producen sulfuros)

    • Turbidez: es debida a la materia en suspensión.

    Variable aunque en aguas residuales urbanas es alrededor de 150NTU

    • Conductividad: superior a las aguas de suministro. Ej. aguas potables alrededor de 600μS/cm, aguas residuales entre 1.000 y 2.000μS/cm

    • Contenido en sólidos:

    En aguas residuales urbanas el 0,1% son sólidos.

    Los sólidos de un agua residual admiten varias calificaciones.

    • Según su naturaleza química:

      • Orgánicas: 50-80% de los sólidos totales (ST); proteínas, glúcidos y grasas; DBO5 índice de su contenido.

      • Inorgánicas: 20-50% ST, grasa, arenas, arcillas, metales; no son biodegradables, son la fracción de ST que permanece en las cenizas tras su calcinación (550ºC)

    • Según su sedimantabilidad:

      • Sólidos en suspensión (SS): son los retenidos por el filtro; visibles a simple vista o al microscopio: aproximadamente son 1/3 de ST; pueden ser sedimentables (se eliminan en el desarenado) y coloidales (se eliminan en el tratamiento primario)

      • Sólidos disueltos (SD): alrededor de 2/3 de ST; es difícil eliminarlos; requieren tratamientos específicos muy complejos a veces.

    • Según su volatilidad:

      • Fijos: permanecen tras una hora a 550ºC

      • Volátiles: se vaporizan, SV = ST - SF

      • CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

    En general, la composición de las aguas residuales es variable, aunque las aguas residuales suelen ser más uniformes, pero las aguas residuales industriales pueden ser muy variables.

    Vamos a estudiar dos grupos:

    • Materia orgánica

    • Composición inorgánica

    - Materia orgánica: componente mayoritario de la fracción de sólidos de las aguas residuales.

    En las aguas residuales urbanas esta formada fundamentalmente por:

    • Excretas humanas (las más importante)

    • Aceites y grasas: se depositan en superficie impidiendo la oxigenación del agua y el paso de la luz solar.

    Se eliminan en el desengrasado.

    • Tensioactivos: componentes de losa detergentes. (SAL y SAB, sulfonatos de alquilbenceno lineales o aromáticos)

    Algunos son biodegradables y otros no.

    Consumen oxígeno y forman espumas impidiendo el paso de la luz y la oxigenación del agua.

    • Plaguicidas: en tasas altas impiden el desarrollo de la flora bacteriana que realiza el tratamiento secundario.

    Se utilizan fundamentalmente 3 parámetros para medir el contenido de materia orgánica: DBO, DQO, COT.

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    • DBO5: Def. Cantidad de oxígeno necesaria para destruir o estabilizar y degradar la materia orgánica presente en una muestra de agua mediante la acción biológica.

    Se suele medir la DBO5 y el resultado se expresa en mg de O2/l de agua tratada

    La DBO5 se calcula en condiciones normalizadas (tiempo: 5 días, Temp. 20ºC y oscuridad y con agitación)

    Normalmente en 5 días se elimina 60-70% de la materia orgánica, la degradación total requeriría 20-28 días.

    El valor de DBO nos indica la probabilidad de depuración biológica.

    • DQO: Def. Cantidad de oxígeno (mg/l) a 150ºC necesario para oxidar una muestra de agua con un oxidante químico (K2Cr2O4) a 150ºC durante 2 horas.

    La oxidación completa, se valora la materia orgánica y también la inorgánica. Por eso, DQO > DBO

    > 0,5: agua residual tratable biológicamente.

    Relación: 0,5 - 0,2: agua residual moderadamente tratable

    biológicamente.

    < 0,2: agua residual no biodegradable.

    • COT: carbono orgánico total: mide la cantidad de carbono procedente de la materia orgánica.

    Su valor suele ser algo superior a DBO5 y menor a la DQO.

    Permite valorar mejor la muestra. No se suele medir en las EDAR pues precisa un material analítico complejo.

    Para medir la eficacia de la EDAR se determinan DBO5 y DQO del agua a la entrada y a la salida de la EDAR.

    Gases de las aguas residuales importante en las EDAR:

    • O2 disuelto: su ausencia o valores bajos pueden originar malos olores.

    Es necesario para la degradación aeróbica del tratamiento secundario. Aguas residuales urbanas alrededor de 1-3mg/l

    • CH4 (metano): se genera como consecuencia de las fermentaciones anaerobias. No suele aparecer en las aguas residuales, pero deben tomarse precauciones pues si se forman bolsas en las redes de alcantarillado se pueden producir explosiones.

    Si es importante en el tratamiento aerobio de los fangos (en la EDAR se produce y puede autoabastecerles de energía)

    • H2S (sulfuro de hidrógeno): se genera a partir de compuestos azufrados, como consecuencia de la fermentación anaerobia de los microorganismos.

    Produce olores muy desagradables que deben evitarse en el alcantarillado y en las EDAR.

    - Compuestos inorgánicos: destacan por su importancia.

    • pH: es importante para permitir el tratamiento secundario.

    La depuración biológica requiere pH = 6-9.

    Las aguas residuales urbanas cuelen tener un pH que ronda la neutralidad.

    Las aguas residuales industriales pueden tener un pH muy variado.

    Valores extremos de pH pueden originar la solubilización de los materiales que se pongan en contacto con las aguas residuales y la disociación de sustancias potencialmente tóxicas.

    • Potencial redox: es la capacidad para captar o liberar electrones.

    Alrededor de 400mV: medio muy oxidante.

    De 200 a 100mV: medio poco oxidante.

    < 50mV: medio reductor.

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    • Nitrógeno: en las aguas residuales urbanas proviene de la urea y de compuestos proteicos que se eliminan en las excreciones humanas. Alrededor de 40mg/l de nitrógeno y sobre 25mg/l de amoniaco libre. En las aguas residuales agrícolas aparece a partir de los abonos nitrogenados usados como fertilizantes.

    Los compuestos nitrogenados se van oxidando hasta producir nitratos ( la urea se degrada produciendo amoniaco, que se oxida a nitritos (NO2-) y después hasta nitratos (NO3-))

    El control de nitrógeno es esencial pues constituye un nutriente de primer orden para los microorganismos, algas y plantas, pudiendo sus valoras altas ocasionar problemas de eutrofización de las aguas.

    • Fósforo: como el nitrógeno, es nutriente de primer orden de microorganismos, lagas y plantas.

    Las aguas residuales urbanas tienen alrededor de 8mg/l de fosfatos.

    Proceden de los detergentes (también pueden formar espumas que entorpecen la depuración al impedir la oxigenación de las algas y el paso de la luz)

    • Alcalinidad: relacionada con el contenido de carbonatos (CO32-), bicarbonatos (HCO3-), hidróxidos (OH-)

    En las aguas residuales urbanas depende del grado de alcalinidad de las aguas de suministro a la población.

    En las aguas residuales industriales con valores extremos, las industrias están obligadas a neutralizar las aguas residuales antes de su vertido.

    • Cloruros: en las aguas residuales urbanas proceden de las excreciones humanas. En zonas costeras su presencia puede deberse a infiltraciones de agua martina.

    En concentraciones elevadas interfieren en la determinación de la DQO.

    • Azufre: suele proceder de la degradación de las proteínas. En condiciones de anaerobiosis se generan tras el olor pútrido.

    • Metales pesados: no suelen aparecer en las aguas residuales urbanas (Zn que forma parte de pañales y compresas)

    Proceden de procesos industriales.

    En bajas concentraciones los utilizan en su metabolismos los propios microorganismos.

    En altas concentraciones se acumulan en las cadenas tróficas de las zonas de vertido (moluscos, peces, mariscos...) En las EDAR pueden acumularse en los fangos primarios impidiendo su uso posterior como abono. Son cinc, cadmio, mercurio, cobre, hierro, cromo, plomo, manganeso y níquel.

    - CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS

    Las aguas residuales tienen una gran cantidad de organismos (microscópicos o no) procedentes de las excretas de personas y animales.

    Muchos de ellos son patógenos y pueden originar des de un simple proceso diarreico hasta enfermedades muy graves que pueden llegar a ser mortales como el cólera.

    Las propias poblaciones que realizan el tratamiento secundario acaban a veces con estos organismos.

    3. SISTEMAS DE DEPURACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES

    Hay dos líneas de tratamientos de las aguas residuales: las tecnologías convencionales también denominadas “duras” (TD) y las tecnologías de bajo coste o “blandas” (TB)

    Comparación entre ambos sistemas:

    Tecnologías duras:

    • Son tratamientos tecnificados y complejos y requieren personal más especializado.

    • Consumen más energía.

    • Requiere menor superficie.

    • Son más rápidas, tratan más caudal de agua residual en menos tiempo.

    • Mayor inversión inicial y mayor coste de explotación.

    Tecnologías blandas:

    • Intentan emular las condiciones naturales de autodepuración. Son menos tecnificadas y complejas y el personal tiene menores requerimientos formativos.

    • Gasto energético menor

    • Requiere superficies mucho mayores.

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    • Mayores tiempos de depuración

    • Menor inversión inicial y costes de explotación menores.

    Hay tres factores que determinan la elección del sistema de depuración:

      • precios

      • disponibilidad de terreno

      • número de h-e (con más de 105h-e se utilizan TD)

    En España se aplican mayoritariamente las tecnologías duras.

  • TÉCNICAS CONVENCIONALES (DURAS)

  • Básicamente se realizan cuatro tratamientos:

    - PRETRATAMIENTO

    Su finalidad es eliminar los sólidos gruesos, arenas, gravas y grasas. Así se evitan muchos problemas en las instalaciones de las depuradoras: obstrucciones en las conducciones, averías en válvulas, en bombas...

    Consiste en tres procesos: desbaste, desarenado y desengrase.

    - Desbaste para eliminar sólidos de gran tamaño mediante filtración a través de rejas tamices sucesivamente de menor tamaño.

    Distinto tamaño de rejas:

    • Rejas de gruesos: 5-10cm de distancia entre barrotes.

    • Rejas de finos: 2-5cm

    • Tamices:1-0,1cm

    Estas rejas se limpian automáticamente periódicamente.

    - Desarenado elimina, gravas, areniscas y otros objetos pequeños que traspasan las rejas de desbaste.

    En el tanque de desarenado Vagua ≈ 30cm/s sedimentan materiales de diámetro mayor de 200μm, los restos sedimentados se recogen mediante unas rasquetas de fondo y se pueden emplear como material de relleno en obras.

    - Desengrase elimina las grasas y aceites de las aguas residuales.

    Se disminuye la Vagua y se inyecta aire desde el fondo para que estas partículas afloren a la superficie y se recogen mediante rasquetas que las llevan a un sumidero.

    Estas partículas requieren tratamientos especiales para eliminarlas.

    Normalmente desarenado y desengrase se realizan en el mismo tanque salvo que la concentración de grasa sea muy elevada.

    - TRATAMIENTO PRIMARIO

    Son un conjunto de procesos para reducir el contenido de sólidos en suspensión de las aguas residuales.

    Son cuatro procesos: eliminación de tóxicos, neutralización, coagulación-floculación y decantación primaria.

    - Eliminación de tóxicos “tóxico toda sustancia o cualidad de aguas residuales que puede perjudicar a los microorganismos del tratamiento secundario y que deterioran el medio receptor.

    La mayoría de los tóxicos procede de las aguas residuales industriales y son las industrias las que están obligadas a eliminarlos mediante procesos específicos. Si no llegan a las EDAR donde al juntarse con un gran volumen de agua residual llegan muy diluidos.

    - Neutralización se ajusta el pH para facilitar la acción de los microorganismos del tratamiento secundario, pH = 6,5-8,5

    Este proceso se realiza antes de la coagulación-floculación que también funciona mejor en este rango de pH.

    Productos usados:

    • Álcalis de uso común (pH ácidos < 6,5): sosa cáustica, carbonato de sodio, cal.

    • Ácidos (pH básicos > 9): ácido clorhídrico, ácido sulfúrico.

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    - Coagulación-floculación es un tratamiento físico-químico para eliminar los sólidos coloidales inestabilizándolos y precipitándolos.

    Sustancias químicas que se aplican:

    • Coagulantes: suelen ser sales (cloruros y sulfatos) de hierro y aluminio. También pueden ser de cadmio y manganeso.

    Inestabilizan las cargas electrolíticas de las partículas coloidales, restándoles movilidad y favoreciendo su agrupación.

    Necesitan pH > 7, Dosis 300-500ppm

    Requieren mucha agitación en una primera fase, por eso se aplican aprovechando turbulencias en la línea de tratamiento. Después requieren una fase más moderada para favorecer su efecto.

    • Floculantes: agrupan las partículas inestabilizadoras en la coagulación en núcleos mayores que sedimentan con facilidad.

    Las que más se utilizan son los “polielectrolito aniónico” (-).

    Se usan en dosis más abajas que los coagulantes y deben mezclarse con el agua residual mediante agitación leve.

    En el laboratorio se ensayan dosis diferentes de coagulantes y floculantes para ver cuales son las más eficaces.

    El tiempo de retención del agua residual en este proceso (coagulación-floculación) variará de 10 a 30 minutos

    - Decantación se deja reposar el agua residual para permitir la sedimentación de los cúmulos formados en la coagulación-floculación.

    Se elimina 50-70% de ST y la DBO se reduce entre 25-40%.

    El tiempo de permanencia en los decantadores varía de 30-60 minutos, se después de realiza tratamiento secundario y se debe aumentar si se trata de un volumen pequeño de agua residual o si se vierte después directamente. No es normal, se hace en caso de exceso de caudal, averías u obras en tratamientos posteriores.

    Los decantadores suelen ser circulares y con fondo cónico, tiene una rasqueta de fondo que recoge los fangos y los lleva al centro del depósito para bombearlos a la línea de tratamiento de fangos.

    También tiene una rasqueta de superficie que recoge las espumas y los sólidos flotantes vertiéndolas en un sumidero.

    - TRATAMIENTO SECUNDARIO

    Imita el proceso de autodepuración del agua en la naturaleza.

    Consiste en poner en contacto el efluente procedente del tratamiento primario con una población microbiana (bacterias y protozoos) para que en condiciones óptimas de pH, temperatura, de luz y de oxigenación se acelere el metabolismo de la materia orgánica presente en el agua residual.

    La biomasa degrada los compuestos orgánicos a inorgánicos (CO2, H2O, NH3, NO3-, SO42-, PO43-) y además compiten con los microorganismos patógenos de las aguas residuales eliminándoles en su gran mayoría.

    Los dos factores que condiciona este proceso son:

    • Superficie de contacto agua residual-microorganismos (deberá ser la mayor posible)

    • La aportación de O2 para favorecer el desarrollo de los microorganismos que digieren la materia orgánica.

    Son 2 los tratamientos secundarios: biomasa fija a un sustrato o en suspensión y decantación secundaria.

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    - Biomasa hay dos tipos:

    a) Biomasa fija a un sustrato: se pueden distinguir dos tratamientos:

    • Lechos filtrantes: filtros biológicos o filtros percoladores.

    Son filtros similares a los de arena, pero con el material filtrante preparado para generar en su superficie una capa biológica (biofilm) de bacterias, algas, hongos y protozoos que en contacto con las aguas residuales a través de los poros del filtro degradan la materia orgánica.

    El material filtrante puede ser:

      • piedras de diámetro de poro aproximadamente de 10cm

      • gravas de diámetro variado

      • polímeros plásticos

    La profundidad de los filtros es de aproximadamente 1-15m.

    Generalmente el agua se pulveriza y cae por gravedad. Aunque en algunos filtros hay un flujo ascendente y funcionan por inundación.

    Se inyecta oxígeno para mantener las condiciones aerobias.

    El tiempo de retención del agua residual es de aproximadamente 2 horas.

    Se obtiene un efluente de buena calidad y sólidos que precipitan fácilmente. Se disminuye la DBO5 alrededor del 90%.

    • Biodiscos: son discos de gran tamaño parcialmente sumergidos en una balsa con agua residual y con movimiento de giro lento que provoca el contacto del agua residual y del aire con su superficie. Se produce así una capa biofilm sobre estos discos que degradan la materia orgánica.

    Los biodiscos se diseñan con ondulaciones para conseguir la mayor superficie e contacto agua residual-biofilm.

    No es necesario inyectar oxígeno.

    Se usan en EDAR que tratan volúmenes pequeños.

    b) Biomasa es suspensión o fangos activos.

    La biomasa se suspende es el seno del agua residual inyectando oxígeno y agitación.

    Se prepara el “licor de mezcla” agua residual procedente de la decantación primaria con fangos ricos en bacterias procedentes de la decantación secundaria (agua residual + 25% de fangos)

    El tiempo de retención del agua residual es de 4-8 horas.

    Los tanques de aireación suelen ser rectangulares y con un sistema de inyección de oxígeno (difusores de aire en el fondo y turbinas agitadoras en los tanques más antiguos)

    Parámetros que se controlan:

    • Oxígeno disuelto = 1-2mg/l mínimo

    • Sólidos en suspensión del licor de mezcla = 6.000-7.000mg/l, informan de la masa de microorganismos. (aunque no todos los sólidos en suspensión son gérmenes) Conviene valores altos para mantener mayor capacidad de degradación.

    • Sólidos volátiles en el licor de mezcla: nos da una idea de la materia orgánica del total de los sólidos en suspensión.

    • Carga másica: Cm = (MS: materia seca del fango secundario, esta relacionada con la cantidad de microorganismos)

    DBO5 y MS se mide en kg/día.

    Este valor sirve para clasificar el sistema de depuración:

      • alta carga: Cm = 0,4-0,5 o más

      • media carga: Cm = 0,4-0,5 y 0,1-0,2

      • baja carga Cm < 0,1-0,2

      • muy baja carga: Cm < 0,07

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    • Carga volúmica: Cv = indica la DBO5 que se tiene que tratar por cada m3 de capacidad del reactor biológico.

    Cv =

    Clasificar EDAR:

      • alta carga Cv > 1,5

      • media carga 1,5 > Cv > 0,5

      • baja carga Cv < 0,5

    • Tiempo de retención hidráulica: tiempo que las aguas residuales permanecen en el reactor biológico. Las aguas residuales urbanas horas y las industriales hasta días. Depende del valor de Cv

    • Edad del fango: tiempo de retención celular.

    Es la relación entre la masa de fango en el reactor biológico y la masa extraída diariamente del mismo. Cuanto más baja es, mayor carga tendré de los fangos activados.

    Me permite una clasificación de los fangos:

      • fangos activos de alta carga: 12h-2días

      • fangos activos de carga media:4-7días

      • fangos activos de baja carga: 10 días

    - Decantación secundaria se retiene el agua residual entre 6-8 horas para que los sólidos sedimenten y eliminarlos.

    Suelen sedimentar más fácilmente.

    DBO5 y sólidos en suspensión se reducen en 90% o más.

    Gérmenes se reducen 90-95%, los patógenos hasta el 100%

    El efluente puede verterse sin riesgo alguno.

    Si se desea reutilizar el agua deberá tratarse adicionalmente según el uso que se le quiera dar.

    - TRATAMIENTO TERCIARIO

    Elimina contaminantes concretos para mejorar la calidad del agua.

    Normalmente se aplica cuando debemos cumplir por obligación requisitos especiales de vertido o de reutilización.

    No siempre se aplica tras el tratamiento secundario, puede intercalarse entre los procesos del propio tratamiento secundario, depende de las características del agua residual.

    Puede haber procesos muy variados los principales son:

    - Desinfección hay dos tipos:

    • Química: cloración o ozonización:

      • Ozonización: es más caro, no es habitual.

      • Cloración: la más habitual, elimina gérmenes y muchos tóxicos

    (CN-, S2-) y materia orgánica (DBO5 baja) Problemas: formación de cloroaminas.

    • Física: hay tres tipos:

      • UV: requiere bajo contenido de sólidos en suspensión para ser eficaz.

      • γ : caro y solo rentable para volúmenes muy grandes.

      • Ósmosis inversa: buen método de desinfección, pues elimina hasta virus.

    - Técnicas de afino consisten en eliminar sólidos en suspensión y la DBO5 rebajarla mediante inyección de oxígeno y filtración a través de arena.

    - Eliminación de nitrógeno se realiza por microorganismos.

    En dos fases: nitrificación (aerobia) y desnitrificación (anaerobia)

    • Nitrificación: nitrosomonas, bacterias que oxidan el nitrógeno amoniacal a nitrito NO2- y nitratobacter que oxidan el nitrito a nitrato NO3-.

    • Desnitrificación: bacterias desnitrificantes (anaerobias) transforman el NO3- a N2 gas.

    Este proceso se suele realizar en un reactor anaerobio colocado inmediatamente antes que el tratamiento biológico.

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    - Eliminación de fósforo suele ser mayor el contenido en fósforo inorgánico, que fósforo orgánico (lo utilizan las bacterias)

    el fósforo inorgánico se precipita con sale de aluminio, hierro y calcio (son las mismas que en el tratamiento terciario) y mucho se elimina durante el tratamiento de coagulación-floculación.

    - Adsorción se eliminan materia disuelta, moléculas orgánicas, detergentes, hidrocarburos, colorantes, pesticidas, fenoles, trazas de metales pesados. También se eliminan malos olores.

    Absorbentes utilizados: carbón activo, silicagel, acrilatos, poliestireno.

    - Intercambio iónico para eliminar iones contaminantes sustituyéndolos mediante resinas por iones inocuos: Na+, K+, H+.

    - Técnicas de membrana para eliminar materia disuelta, moléculas orgánicas, iones, agua e incluso virus.

    Se usan distintos tipos de membranas y con distinto diámetro de poro.

    Existe la ultra filtración, nanofiltración y microfiltración. Solo cambia de una a otras el diámetro de poro de la membrana.

    Para filtrar se aplican presiones bajas sobre el agua residual.

    • Diálisis: el paso por la membrana se realiza por diferencia de concentración.

    • Electrodiálisis: la fuerza de paso a través de la membrana es la diferencia de potencial. Desmineraliza sin eliminar materia orgánica.

    • Ósmosis inversa: requiere una presión externa sobre la membrana. Tiene el diámetro de poro menor de todas estas técnicas.

  • TRATAMIENTO DE FANGOS

  • Se generan en la decantación primaria y secundaria.

    Hay cuatro objetivos perseguidos:

    1º Reducir su volumen, se elimina el agua que contienen.

    2º Disminuir su capacidad fermentativa que los hace inaplicables directamente.

    3º Hacerlos manejables.

    4º Reducir los costes de transporte y reutilización y de eliminación.

    Se realizan seis procesos en el tratamiento de fangos:

    - Concentración eliminar agua de los fangos. Hay tres métodos:

  • Espesamiento por gravedad (decantación)

  • Flotación (cuando los fangos contienen partículas menos densas que el agua.

  • Se inyecta aire desde el fondo para hacer flotar las partículas y en superficie se eliminan mediante rasquetas.

    c) Centrifugación: acelerar la decantación.

    - Digestión se elimina materia orgánica para estabilizar los fangos. Hay dos métodos:

  • Aerobia: requiere aporte de oxígeno y eso encarece el proceso. Solo se realiza en plantas pequeñas.

  • Productos finales: CO2, H2O, NO3-, sales minerales.

    Factores que condicionan a las bacterias [O2], temperatura y pH.

  • Anaerobia: se obtiene un fango más mineralizado, con menos sólidos volátiles de olor intenso y con una reducida carga de agentes patógenos.

  • También se obtiene biogás (CO2-CH4) del que se usa para calentar el digestor.

    Se realiza en dos fases:

      • Fermentación ácida: bacterias facultativas, se generan ácidos orgánicos, alcoholes, CO2 e hidrógeno.

      • Fermentación metónica: fase estrictamente anaerobia (con los productos anteriores se genera biogás (CO2-CH4)

    Condiciones:

    • Temperatura = 25-45ºC

    • pH = 6-8

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    • Ausencia de oxígeno y tóxicos (CN-, iones metálicos y compuestos organoclorados)

    • Agitación intermitente

    • Carga biológica (bacterias)

    - Estabilización química mejora las condiciones de filtración, reduce los patógenos, reduce olores y la capacidad fermentativa.

    Se realiza de dos formas:

  • con cal: se facilita la deshidratación, pH > 12, se eliminan las bacterias y el riesgo de putrefacción (olores), tiempo tres horas.

  • Oxidación con cloro: se tratan volúmenes pequeños de fangos.

  • Genera cloroaminas y HCl que se incorporan al producto final.

    - Deshidratación se elimina más aguas, se hace más manejables el fango (mejor transporte, reutilización e incineración o vertido.

    Hay tres métodos:

  • Eras de secado: en zonas de buen clima extender el fango en superficies bien drenadas y expuestas al sol.

  • Filtración: el fango se hace pasar pos superficies porosas que permitan salir agua.

  • Se añaden sustancias químicas para aumentar el diámetro de poro de las partículas sólidas. Ej.: polielectrolito catiónico: FeCl3, Al2(SO4)3 y cal.

    La filtración se puede hacer por vacío o por presión.

    c) Centrifugación.

    - Incineración se suele realizar sobre fangos deshidratados no estabilizados, que son autocombustibles.

    Para reducir costes se pueden coincinerar con basuras urbanas.

    - Evacuación depende del destino que se les de:

    • Eliminación: se llevan a vertederos controlados.

    • Reutilización: abonos, se suelen mezclar con materia orgánica: paja o serrín.

    • Aplicación directa: al suelo quemado para regenerarlo

    • Aplicación directa al suelo para cultivas césped.

    • Recuperación de productos: productos (reactivos caros o sustancias tóxicas)

    B) TÉCNICAS DE BAJO COSTE (BLANDAS)

    Intentan reproducir las condiciones naturales de autodepuración donde actúa:

      • el tiempo

      • la insolación

      • los microorganismos

      • las algas

      • la sedimentación

      • el movimiento del agua

      • la flora bacteriana

      • la capacidad de filtración del suelo

    Las ventajas que presentan son:

      • menor tecnificación

      • menor gasto energético

      • personal con menos requisitos formativos

    Los inconvenientes son:

      • necesitan una mayor superficie

      • el tiempo de depuración es bastante más largo

    Se instalan en poblaciones no demasiado grandes (<105 h-e) cuando la disponibilidad y el precio del suelo la hacen factible.

    Suelen dar buenos resultados en:

      • eliminación de microorganismos patógenos

      • estabilización de la materia orgánica

      • reducción de DBO y sólidos

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    - LAGUNAJE

    Es el sistema más extendido de las tecnologías blandas. Tuvo su origen en la evolución del agua en embalses para regadío.

    Consiste en dejar el agua en reposos en lagunas extensas de profundidad variable, para que se autodepure con ayuda de los factores climáticos. Y de su propia carga bacteriana. Suele instalarse en lugares con un elevado número de horas de sol al año y también es conveniente la existencia de vientos frecuentes.

    Antes de pasar el agua residual a las lagunas se mide su caudal para decidir así el tiempo de retención en función de la capacidad de las instalaciones.

    Previamente se somete el agua residual a pretratamiento: desbaste, desarenado y desengrase si fuera necesario. Así se eliminan los sólidos de mayor tamaño.

    Ventajas del lagunaje:

      • costes mínimos de mantenimiento y explotación

      • gasto energético bajo

      • soporta bien variaciones de carga

      • eliminación de lodos se realiza por periodos de tiempo muy largos.

    Inconvenientes:

      • se necesita mucho terreno

      • en el efluente (el agua depurada) pueden aumentar las partículas en suspensión.

      • problemas de eutrofización en los caudales

      • precisan más tiempo para completar la depuración

    Tipos de lagunas:

    • Anaerobia: suelen ser las primeras en el tratamiento.

      • Profundidad: mayor de 2,5m (hasta 4m) Para mantener la ambiente anaerobio se forma en superficie una capa de materia flotante (grasas)

      • Tiempo de permanencia: 2-5 días

      • Productos generados: CH4 y CO2

      • Rendimiento: reducción de sólidos en suspensión de 70% y DBO5 50%

      • Signos de buen funcionamiento:

        • color gris oscuro (rojo: bacterias fotosintéticas que degradan compuestos de azufre, no recomendables)

        • burbujeo (gases generados)

        • ausencia de vegetación en taludes

        • ausencia de algas

    • Facultativas: reciben el agua residual de lagunas anaerobias o directamente del alcantarillado.

      • Profundidad: 1-2m. Tienen una capa superficial aerobia y otra profunda anaerobia. Entre ambas esta la zona facultativa.

      • Signos de buen funcionamiento:

        • Color verde brillante es importante la presencia de algas clorofíceas que actúan en simbiosis con las bacterias. Algas: producen oxígeno para las bacterias y las bacterias degradan materia orgánica produciendo nutrientes (fósforo y nitrógeno) para las algas.

        • Presencia de pulgas de agua.

        • Superficie esté limpia de nutrientes.

        • Ausencia de vegetación en los taludes.

    Se reduce sensiblemente la materia orgánica, tasa de nutrientes y el número de bacterias coliformes.

          • Aerobias o de maduración: último paso en el lagunaje y reciben las aguas residuales de las facultativas.

            • Profundidad: 0,3-1m

            • Tiempo de permanencia: 7-10 días

            • Se reducen considerablemente los microorganismos patógenos y la DBO

            • Color: verde oscuro

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

            • Factores que condicionan la mejora del agua:

              • Concentración de oxígeno cuanto mayor mejor es mayor con el viento y con algas abundantes. Por la noche la concentración de oxígeno es mínima. Se producen entonces los fenómenos de desnitrificación (nitrógeno gas que escapa a la atmósfera) o oxidación a nitratos NO3- (los consume el plancton)

              • radiación solar: es alta, favorece la evaporación y se produce un aumento en la concentración de sales.

              • Predadores de las bacterias: microcrustáceos

    Factores que condicionan:

  • Climático:

    • temperatura de 0-30ºC

    • sol: acelera la depuración

    • viento: favorece la oxigenación

    • pluviosidad: debe controlarse para evitar desbordamientos.

  • Físicos:

    • Profundidad: determina el tipo de lagunaje.

    • Caudal: determina el tiempo de permanencia del agua residual en cada laguna.

    • Hay que evitar la estratificación del agua: capas a diferente temperatura.

    • Color: gris oscuro, verde brillante, verde oscuro.

  • Químicos:

    • pH: 7,5-8,5

    • Oxígeno disuelto: procede de la aireación y de la fotosíntesis de algas. Mínimo al amanecer, máximo al atardecer.

  • Otros:

    • Fangos: varios cm/año, períodos largos de eliminación de fangos, aportan bacterias a la laguna.

    • Materia flotante: debe evitarse en general, sólo adecuado en lagunas anaerobias.

    • Taludes: limpios de vegetación., si no se favorece la presenciad e ranas, mosquitos, culebras de agua, roedores.

    • Olores: deben evitarse, la distancia mínima a núcleos de población es de 1km.

    • Insectos: deben evitarse, retirar la vegetación de orillas y costras de superficie o criar algunos peces en las lagunas aerobias. Ej. Carpas chinas o gamburrias.

    - FILTROS VERDES

    se usan para depurar aguas residuales urbanas previamente filtradas y si, es posible desarenadas y desengrasadas.

    Consiste en aplicar esta agua residuales a suelos con árboles de crecimiento rápido (chopos).

    Sobre suelos con cultivos agrícolas la legislación española permite aplicar aguas residuales si no tocan la parte comestible. El propio suelo, con sus plantas y bacterias depura el agua vertida mediante estos procesos: filtración, oxidación y acción bacteriana.

    Este sistema se usa cuando hay problemas para instalar otros sistemas de depuración, cuando son aguas residuales urbanas de poblaciones < 2.500h-e. Las necesidades de terreno son muy altas:1ha/200h-e. No se recomienda para suelos arenosos y arcillosos.

    Si es un buen sistema para acabar con las bacterias intestinales debido a:

    • las características del suelo.

    • pH diverso.

    • concentración de oxígeno alta.

    • temperaturas muy variables (se calienta y enfría rápido).

    • numerosos microorganismos competidores.

    - LECHOS DE TURBA

    El agua previamente filtrada y desengrasada se aplica a superficies preparadas con turba (producto rico en materia orgánica parcialmente degradada de origen vegetal)

    La superficie se prepara así:

      • primero se dispone una capa de grava

      • luego encima otra de arena

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

      • por último, el lecho de turba

      • por debajo, un sistema de recogida del efluente

    Rendimiento: la DBO, DQO y SS son reducidos en un 90%

    la capa de turba necesita aireación periódica para evitar aglomeraciones debido a los sólidos aportados por el agua residual.

    - BIODISCOS (CBR)

    Contactadores biológicos rotatorios.

    Las aguas residuales que vienen de un tratamiento primario.

    Descrito previamente: tanque donde se sumerge un cilindro que rota a velocidad muy baja. La mitad del cilindro está sumergida en el agua residual: las bacterias van en la superficie del cilindro.

    Ventajas:

    C) DEPURACIÓN EN PEQUEÑAS COMUNIDADES

    Son los sistemas utilizados cuando no existen redes de alcantarillado cercanos sustituyen a los “pozos negros”. Son llamadas fosas sépticas, tanques de Imhoff o similares.

    Funcionamiento: son dos compartimentos, en el primero se realiza una decantación primaria y el agua pasa por rebose al segundo, en el segundo sedimentan parte de los sólidos y el efluente se infiltra en el terreno.

    Los fangos se autodigieren de forma anaerobia y los gases que se obtienen se eliminan mediante respiraderos. Los fangos se eliminan cada cierto tiempo.

    Algunos sistemas incorporan un dispositivo para insuflar oxígeno y realizar la fermentación aerobia de los fangos.

  • DESTINO FINAL DEL AGUA Y DEL FANGO

  • Para decidir hay que tener en cuenta:

      • las características del entorno. Por ejemplo ver si el agua es abundante o escasa (se intentará reutilizarla)

      • las características del agua receptora que van a determinar la calidad del vertido.

    En cualquier caso el efluente debe caracterizarse perfectamente para determinar su destino.

    • Usos del agua residual depurada:

      • Municipal: riego de calles, césped, jardines (el agua debe estar exenta de microorganismos patógenos desinfección depués del tratamiento secundario, también se realiza filtración por arena)

      • Industrial: sistemas de refrigeración y calderas. Hay que controlar los sólidos en suspensión para evitar atascos, suele ser agua residual proveniente del tratamiento secundario.

      • Agrícola: riego de cultivos, huertas, pastos, flores, plantas ornamentales.

    No cuando el producto comestible está en contacto con el agua residual depurada.

    Hay que mirar dos características:

    • SAR (relación de adsorción de sodio) concentración en meq/l

    SAR =

    • < 3 se usa para riego

    • 3-9 hay cierto riesgo de alteración del suelo

    • > 9 prohibido

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    • Trozos de sustancias tóxicas: evitar la acumulación de por ejemplo metales pesados (más difícil en suelos alcalinos porque precipitan)

      • Recreativos: campos de golf y lagos artificiales. Requieren desinfección si van a entrar en contacto con personas.

      • Recarga de acuíferos: para evitar su salinización (especialmente en zonas costeras) El sistema es parecido al filtro verde. Se aplica el agua en una zona acotada de terreno para que se filtre y llegue al acuífero.

    Requisitos que se exigen:

        • Sustancias nocivas con valores acotados (evitar la contaminación de las aguas subterráneas)

        • Estudio hidrogeológico del acuífero

        • Análisis del agua subterránea

    • Usos de fangos:

      • Generación de abonos (mezclar con materia orgánica)

      • Aplicación directa al terreno

      • Mezclar con residuos sólidos urbanos (incineración)

      • Recuperación de productos

    Se analizan los fangos y se decide su aplicación. Si se superan determinados valores de sustancias tóxicas se tratan como residuo tóxico y se eliminan en vertederos controlados.

    Caso Práctico: Tratamiento de Aguas

    Bibliografía consultada y fuentes

    1. --------. (2004). “Agua”. La Enciclopedia. España: Salvat Editores, Vol. 1. pp. 203 - 213.

    2. EcoPortal. (12 de febrero de 2005). Crisis Mundial del Agua. http://www.ecoportal.net/noti02/n922.htm

    3. InfoAgua. (12 de febrero de 2005). El Agua. http://www.infoagua.org

    4. Gómez, Adela. (19 de noviembre de 2004). Contaminación del Agua. http://eureka.ya.com/ecositio/cont_agua.htm

    5. Morea, Lucas. (12 de febrero de 2005). Contaminación del Agua. http://www.monografias.com/trabajos/contamagua/contamagua.shtml

    6. Ramírez, Alberto. (4 de marzo de 2004). Recursos Naturales en Grave Deterioro. http://www.cepredenac.org/05_nove/a_prensa/2004/mar_04/mar_04d.htm

    7. Discovery Communications Inc. (13 de febrero de 2005). La Contaminación del Agua. http://www.tudiscovery.com/water/

    8. EMPAGUA. (2001). Agua Para Vivir. Guatemala: Tercero & Asociados Comunicaciones. pp. 2-6.

    9. Excel Water Technologies. (9 de abril de 2005). Desinfección por Ultravioleta. http://www.excelwater.com/spa/b2c/uvprocess.php

    10. Putzeys de David, Licda. Evelyn. (2 de abril de 2005). Desinfección e Identificación de Organismos. Entrevista Personal.

    11. --------. (1989). “Agua”. Diccionario Enciclopédico Océano Uno. España: Ediciones Océano.

    12. --------. (2003). “Contaminación del Agua”. Enciclopedia Microsoft Encarta. Estados Unidos: Microsoft Corporation. CD Rom.

    13. Bros, Marialba. (10 de abril de 2005). La Purificación del Agua. http://html.rincondelvago.com/la-purificacion-del-agua.html

    14. A.T. Export. (9 de abril de 2005). Desinfección. http://www.atexport.com/pagesp/info/desinfpis.htm

    15. --------. (9 de abril de 2005). FAQ de la Microbiología del Agua.
    Preguntas frecuentes.
    http://www.lenntech.com/espanol/FAQ-microbiologia-del-agua.htm

    16. Urbieta, Jissel. (12 de febrero de 2005). Contaminación y Purificación del Agua. http://www.monografias.com/trabajos12/conpurif/conpurif.shtml

    http://www.lenntech.com/espanol/glosario-agua.htm

    17. Estragua, aguas de Granada

    18. Emasagra

    26

    PH = 4-6

    CLORACIÓN AL BREAKPOINT

    FILTRACIÓN

    COAGULACIÓN / FLOCULACIÓN

    DECANTACIÓN

    CARBÓN ACTIVO

    DESINFECCIÓN

    OPERACIONES UNITARIAS

    AGUA A POTABILIZAR

    DECANTACIÓN

    PRIMARIA

    TRATAMIENTO

    BIOLÓGICO

    TRATAMIENTO TERCIARIO

    DECANTACIÓN

    SECUNDARIA

    ESPESAMIENTO

    DESHIDRATACIÓN

    DIGESTIÓN

    TRATAMIENTO FISICO-QUIMICO

    PRETRATAMIENTO

    TRATAMIENTO

    TERCIARIO

    • detritus (heces, orina...)

    • residuos domésticos (detergentes, jabones, grasas)

    • gran cantidad de materia orgánica

    • gran cantidad de microorganismos

    • productos químicos

    • residuos biológicos

    • metales

    • areniscas

    • ácidos

    • grasa

    • tóxicos

    • grandes cantidades de abonos y fertilizantes

    • excrementos del ganado

    • productos químicos presentes en los terrenos

      • coste de explotación reducido

      • mantenimiento mínimo de los elementos mecánicos

      • bajo consumo energético

      • solo se requiere personal para comprobar diariamente su funcionamiento y para la eliminación de los fangos digeridos una vez secos.