Indice.

Introducción.

El agua es uno de los recursos naturales más fundamentales, y junto con el aire, la tierra y la energía constituye los cuatro recursos básicos en que se apoya el desarrollo.

La importancia de la calidad del agua ha tenido un lento desarrollo. Hasta finales del siglo XIX no se reconoció el agua como origen de numerosas enfermedades infecciosas. Hoy en día, la importancia tanto de la cantidad como de la calidad del agua esta fuera de toda duda.

El agua es uno de los compuestos más abundantes de la naturaleza y cubre aproximadamente las tres cuartas partes de la superficie de la tierra. Sin embargo, en contra de lo que pudiera parecer, diversos factores limitan la disponibilidad de agua para uso humano. Mas del 97% del agua total del planeta se encuentra en los océanos y otras masas salinas, y no están disponibles para casi ningún propósito. Del 3% restante, por encima del 2% se encuentra en estado sólido, hielo, resultando prácticamente inaccesible. Por tanto, podemos terminar diciendo que para el hombre y sus actividades industriales y agrícolas, sólo resta un 0,62 % que se encuentra en lagos, ríos y agua subterráneas. La cantidad de agua disponible es ciertamente escasa, aunque mayor problema es aún su distribución irregular en el planeta.

El uso de los recursos naturales provoca un efecto sobre los ecosistemas de donde se extraen y en los ecosistemas en donde se utilizan. El caso del agua es uno de los ejemplos más claros: un mayor suministro de agua significa una mayor carga de aguas residuales. Si se entiende por desarrollo sostenible aquel que permita compatibilizar el uso de los recursos con la conservación de los ecosistemas.

Hay que considerar también que el hombre influye sobre el ciclo del agua de dos formas distintas, bien directamente mediante extracción de las mismas y posterior vertido de aguas contaminadas como se ha dicho, o bien indirectamente alterando la vegetación y la calidad de las aguas.

Nuestro mundo por muchos años ha sido descuidado y maltratado por nosotros los seres humanos. La industrialización y el modernismo son algunos factores que ayudan a la contaminación de nuestro ambiente.

El presente trabajado trata de algunos tratamientos de aguas tanto negras como residuales que existen, para resolver el problema que existe hoy en día con el agua que como dijimos anteriormente es un recurso que aunque nuestro planeta esta formado en su mayoría por esta solo un pequeño % es la que podemos utilizar y la estamos destruyendo poco a poco debido también al aumento de la población y descuido de los hombre.

Contenido.

Antes de hablar de los tratamiento de las aguas residuales debemos conocer un poco de los tipos de aguas residuales que existen, los tipos de contaminantes, la clasificación de los contaminantes, la contaminantes habituales en las aguas residuales, las consecuencias que acarrean los vertidos, los métodos analíticos para el control de la calidad del agua para poder así familiarizarnos con los diferentes tratamientos:

Tipos De Aguas Residuales:

La clasificación se hace con respecto a su origen, ya que este origen es el que va a determinar su composición.

Aguas Residuales Urbanas:

Son los vertidos que se generan en los núcleos de población urbana como consecuencia de las actividades propias de éstos.

Los aportes que generan esta agua son:

• Aguas negras o fecales

• Aguas de lavado doméstico

• Aguas provenientes del sistema de drenaje de calles y avenidas

• Aguas de lluvia y lixiviados

Las aguas residuales urbanas presentan una cierta homogeneidad cuanto a composición y carga contaminante, ya que sus aportes van a ser siempre los mismos. Pero esta homogeneidad tiene unos márgenes muy amplios, ya que las características de cada vertido urbano van a depender del núcleo de población en el que se genere, influyendo parámetros tales como el número de habitantes, la existencia de industrias dentro del núcleo, tipo de industria, etc.

Aguas Residuales Industriales:

Son aquellas que proceden de cualquier actividad o negocio en cuyo proceso de producción, transformación o manipulación se utilice el agua. Son enormemente variables en cuanto a caudal y composición, difiriendo las características de los vertidos, no sólo de una industria a otro, sino también dentro de un mismo tipo de industria.

A veces, las industrias no emite vertidos de forma continua, si no únicamente en determinadas horas del día o incluso únicamente en determinadas épocas de año, dependiendo del tipo de producción y del proceso industrial.

También son habituales las variaciones de caudal y carga a lo largo del día.

Estas son más contaminadas que las aguas residuales urbanas, además, con una contaminación mucho más difícil de eliminar.

Su alta carga unida a la enorme variabilidad que presentan, hace que el tratamiento de las aguas residuales industriales sea complicado, siendo preciso un estudio específico para cada caso.

Tipos De Contaminantes:

Actualmente, la contaminación de los cauces naturales tiene su origen en tres fuentes:

• Vertidos urbanos

• Vertidos industriales

• Contaminación difusa (lluvias, lixiviados, etc.)

Clasificación De Los Contaminantes:

Las sustancias contaminantes que pueden aparecer en un agua residual son muchas y diversas.

• Contaminantes Orgánicos:

Son compuestos cuya estructura química está compuesta fundamentalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Son los contaminantes mayoritarios en vertidos urbanos y vertidos generados en la industria agroalimentaria.

Los compuestos orgánicos que pueden aparecer en las aguas residuales son:

• Contaminantes Inorgánicos:

Son de origen mineral y de naturaleza variada: sales, óxidos, ácidos y bases inorgánicos, metales, etc.

Aparecen en cualquier tipo de agua residual, aunque son más abundantes en los vertidos generados por la industrial

Los componentes inorgánicos de las aguas residuales estarán en función del material contaminante así como de la propia naturaleza de la fuente contaminante.

Contaminantes Habituales En Las Aguas Residuales:

Arenas:

Entendemos como tales, a una serie de particular de tamaño apreciable y que en su mayoría son de naturaleza mineral, aunque pueden llevar adherida materia orgánica. Las arenas enturbian las masas de agua cuando están en movimiento, o bien forman depósitos de lodos si encuentran condiciones adecuadas para sedimentar.

Grasas y Aceites:

Son todas aquellas sustancias de naturaleza lipídica, que al ser inmiscibles con el agua, van a permanecer en la superficie dando lugar a la aparición de natas y espumas. Estas natas y espumas entorpecen cualquier tipo de tratamiento físico o químico, por lo que deben eliminarse en los primeros pasos del tratamiento de un agua residual.

Residuos Con Requerimiento De Oxígeno:

Son compuestos tanto orgánicos como inorgánicos que sufren fácilmente y de forma natural procesos de oxidación, que se van a llevar a cabo un consumo de oxígenos del medio. Estas oxidaciones van a realizarse bien por vía química o bien por vía biológica.

Nitrógeno y Fósforo:

Tienen un papel fundamental en el deterioro de las masas acuáticas. Su presencia en las aguas residuales es debida a los detergentes y fertilizantes, principalmente. El nitrógeno orgánico también es aportado a las aguas residuales a través de las excretas humanas.

Agentes Patógenos:

Son organismos que pueden ir en mayor o menor cantidad en las aguas residuales y que son capaces de producir o transmitir enfermedades.

Otros Contaminantes Específicos:

Incluimos sustancias de naturaleza muy diversa que provienen de aportes muy concretos: metales pesados, fenoles, petróleo, pesticidas, etc.

Consecuencias Que Acarrean Los Vertidos

Aparición De Fangos Y Flotantes:

Existen en las aguas residuales sólidos en suspensión de gran tamaño que cuando llegan a los cauces naturales pueden dar lugar a la aparición de sedimentos de fango en el fondo de dichos cauces, alterando seriamente la vida acuática a este nivel, ya que dificultará la transmisión de gases y nutrientes hacia los organismos que viven en el fondo.

Por otra parte, ciertos sólidos, dadas sus características, pueden acumularse en las orillas formando capas de flotantes que resultan desagradables a la vista y además, pueden acumular otro tipo de contaminantes que pueden llevar a efectos más graves.

Agotamiento Del Contenido En Oxígeno:

Los organismos acuáticos precisan del oxígeno disuelto en el agua para poder vivir. Cuando se vierten en las masas de agua, residuos que se oxidan fácilmente, bien por vía químico o por vía biológica, se producirá la oxidación con el consiguiente consumo de oxígeno en el medio.

Si el consumo de oxígeno es excesivo, se alcanzarán niveles por debajo del necesario para que se desarrolle la vida acuática, dándose una muerte masiva de seres vivos.

Además, se desprenden malos olores como consecuencia de la aparición de procesos bioquímicos anaerobios, que dan lugar a la formación de compuestos volátiles y gases.

Daño A La Salud Pública:

Los vertidos de efluentes residuales a cauces públicos, pueden fomentar la propagación de virus y bacterias patógenos para el hombre.

Eutrofización:

Un aporte elevado de nitrógeno y fósforo en los sistemas acuáticos propicia un desarrollo masivo de los consumidores primarios de estos nutrientes; zoo y fitoplanton y plantas superiores. Estas poblaciones acaban superando la capacidad del ecosistema acuático, pudiendo llegar a desaparecer la masa de agua.

Otros Efectos:

Pueden ser muy variados y van a ser consecuencia de contaminantes muy específicos, como valores de PH por encima o por debajo de los límites tolerables, presencia de tóxicos que afecta directamente a los seres vivos, etc.

Métodos Analíticos Para El Control De La Calidad Del Agua:

Color, Olor Y Sabor:

La coloración de un agua puede clasificarse en verdadera o real cuando se debe sólo a las sustancias que tiene en solución, y aparente cuando su color es debido a las sustancias que tiene en suspensión. Los colores real y aparente son casi idénticos en el agua clara y en aguas de escasa turbidez.

La coloración de un agua se compara con la de soluciones de referencia de platino-cobalto en tubos colorimétricos, o bien con discos de vidrio coloreados calibrados según los patrones mencionados.

El olor puede ser definido como el conjunto de sensaciones percibidas por el olfato al captar ciertas sustancias volátiles. El procedimiento normalmente utilizado es el de ir diluyendo el agua e examinar hasta que o presente ningún olor perceptible. El resultado se da como un número que expresa el límite de percepción del olor, y corresponde a la dilución que da olor perceptible. Debido al carácter subjetivo de la medida, es recomendable que la medida la realicen al menos dos personas distintas, comparando la percepción con la de un agua desodorizado. Debe evitarse, como es lógico, en todo lo posible, la presencia de otros olores en el ambiente.

Por último, la evaluación del sabor, se realiza por degustación del agua a examinar, comenzando por grandes diluciones, que se van disminuyendo hasta la aparición del sabor. Este ensayo no se realiza mas que en aguas potables.

Turbidez:

La turbidez de un agua se debe a la presencia de materias en suspensión. Finamente divididas; arcillas, limos, partículas de sílice, materias inorgánicas... La determinación de la turbidez tienen un gran interés como parámetro de control en aguas contaminadas y residuales. Se puede evaluar en el campo o en el laboratorio.

Materia Sólida:

La materia sólida presente en un agua suele agruparse en tres categorías; materias decantables, materias en suspensión y residuos.

La materia decantable se determina dejando en reposo un litro de agua en un cono o probeta graduada. El resultado se expresa como mililitros de materia decantada por litro de agua.

La determinación de las materias en suspensión en el agua puede realizarse por filtración o por centrifugación. La filtración se realiza a vacío sobre un filtro. El filtro con el residuo es nuevamente secado y pesado. La diferencia entre este peso y el que teníamos antes del filtro solo, proporciona el valor de los sólidos.

PH:

Las medidas de PH se realizan con un electrodo de vidrio, el cual genera un potencial que varía linealmente con el PH de la solución en la que está inmerso. El electrodo consiste en una célula con un potencial controlado por la actividad del protón a cada lado de una membrana de vidrio muy fina.

Este método se utiliza si se quiere obtener medidas muy precisas y puede aplicarse a cualquier caso particular.

Dureza:

También llamada grado hidrotimétrico, la dureza corresponde a la suma de las concentraciones de cationes metálicos excepto los metales alcalinos y el ion hidrógeno En la mayoría de los casos se debe principalmente a la presencia de iones calcio y magnesio, y algunas veces también se unen hierro, aluminio, manganeso y estroncio.

Acidez y Alcalinidad:

La acidez de un agua corresponde a la presencia de anhídrido carbónico libre, ácidos minerales y sales de ácidos fuertes y bases débiles.

La alcalinidad de un agua corresponde a la presencia de los bicarbonatos, carbonatos de hidróxidos.

La depuración de las aguas residuales es un proceso que persigue eliminar en la mayor cantidad posible la contaminación que lleva un vertido antes de que éste incida sobre un cauce receptor, de forma que los niveles de contaminación que queden en el efluente ya tratado puedan ser asimilados de forma natural.

Tratamiento De Arcilla Expandida Como Medio En Filtros Biológicos Para El Tratamiento De Aguas Residuales.

En el proceso de depuración de aguas residuales, tras el pretratamiento en el que se han eliminado los sólidos visibles mediante una labor de filtrado y desgaste, después de la depuración primaria en la que se elimina la materia no orgánica mediante el aporte de algún agente químico que provoca la decantación física de la materia no orgánica contenida en el agua, se efectúa la depuración secundaria, que actúa por reacciones y procesos biológicos sobre el agua contaminada, objeto de la depuración.

A la fase de depuración secundaria entra el agua a tratar sin materia sólida, pero, sin embargo, no se ha producido ninguna disminución del contenido de materia orgánica. Para ello se efectúa una depuración biológica.

La depuración biológica se basa en la intervención de microorganismos encargados de consumir la materia existente en el agua residual. De varios procesos de depuración biológica, el más eficiente y por lo tanto más extendido es el proceso de depuración mediante lechos de bacterias.

En este sistema de depuración se proporciona un hábitat a los microorganismos encargados de la eliminación de la orgánica.

La arcilla expandida es un medio soporte inerte óptimo para albergar estos microseres ávidos de materia orgánica, dadas su ligereza, porosidad, alta superficie especifica y alta resistencia al desgaste.

Ventajas De La Depuración Biológica Con Lechos Bacterianos.

Ventajas De La Utilización De Arcilla Expandida Como Lecho Bacteriano.

Esquema Básico De Un Proceso De Depuración.

Una depuradora tiene como misión tratar las aguas negras transportadas por las alcantarillas, colectores y emisarios, antes de su posterior vertido al cauce receptor para alcanzar La calidad de agua deseada según los usos previstos en dicho cauce.

Las etapas por las que pasan las aguas negras para su tratamiento son las siguientes, en una estación depuradora tradicional:

Esta etapa no afecta a La materia orgánica contenida en el agua residual. Se pretende con el pretratamiento La eliminación de materias gruesas, cuerpos gruesos y arenosos cuya presencia en el efluente perturbaría el tratamiento total y el funcionamiento eficiente de las maquinas, equipos e instalaciones de La estación depuradora.

En el pretratamiento se efectúa un desbaste para La eliminación de las sustancias de tamaño excesivo y un tamizado para eliminar las partículas en suspensión. Un desarenado, para eliminar las arenas y sustancias sólidas densas en suspensión y un desengrasado para eliminar los aceites presentes en el agua residual así como elementos flotantes.

Trata este proceso de retener las partículas disueltas o en suspensión en las aguas residuales que no han podido retenerse por razón de su finura o densidad en el pretratamiento. Se consigue La decantación, llamada primaria, dejando sedimentar estas partículas en decantadores diseñados para tal efecto.

3. Proceso Con Flujo Ascendente.

Tras este proceso hay sustancias que todavía podrían permanecer de forma estable en el agua por tiempo indefinido y por ello se lleva a cabo un proceso químico para convertir estas sustancias químicas en sedimentables. Se añade al agua residual un coagulante que hace que las partículas disueltas se agreguen unas a otras formando masas de dimensiones mayores, flóculos, que puedan separarse ya por sedimentación.

4. Depuración Biológica.

La eliminación de La materia orgánica que permanece en el agua y cuya separación por procesos fisico-quìmicos ha sido imposible, puede efectuarse mediante un proceso biológico. Este proceso biológico dentro de La depuración tiene como objeto la eliminación, estabilización o transformación de La materia orgánica presente en las aguas. Esto se logra mediante la actuación de microorganismos, bien realizando una acción metabólica transformando La materia orgánica en materia viva, o bien realizando una acción fisico-química de coagulación, decantación y arrastre de bacterias.

En el proceso biológico se pone en contacto a microorganismos con La materia orgánica que trae el agua, procediendo los microseres al consumo de dicha materia orgánica. La depuración biológica se realiza en un reactor donde el microorganismo transforma el agua contaminada en agua depurada, productos volátiles y materia viva.

Depuración Con Filtro Biológico De Arcilla Expandida.

El mecanismo de oxidación biológica consiste en le asimilación de La materia orgánica degradable biológicamente DBO por los microorganismos en presencia de oxigeno y de nutrientes.

La depuración mediante filtro biológico se basa en La acción de los microorganismos aeróbicos, que adheridos a un a un medio de fijación, en este caso arcilla expandida, reciben el material orgánico transformándolo y formando una película biológica alrededor del árido.

Esta película no debe tener mas de 3 mm de espesor ya que, para espesores mayores no se garantiza La llegada de oxigeno a las capas del medio. Al aumentar el espesor las capas más profundas entran en anaerobiosis produciéndose conjuntamente un desprendimiento de gases así como una rotura de La capa biológica, perdiéndose La adherencia entre La capa biológica y el medio poroso.

Por este efecto se desprende La capa biológica formada siendo arrastrada por el agua residual.

La oxidación se produce al hacer circular, a través de un medio poroso, aire y agua residual. La masa bacteriana permanece fija en el interior del reactor biológico y solo escapan los fangos en exceso manteniéndose el filtro aireado.

Hay que tener en cuenta La precaución de someter periódicamente al material granular a limpieza. Posteriormente hay que conducir el agua tratada a un decantador para que sedimenten los flóculos.

En este tipo de depuración el reactor biológico, además de su función tradicional desempeña una función de filtración. En este tipo a unos 40cm del fondo se produce una inyección de aire para fluidificar el lecho. Es en La zona de filtro donde se retienen los fangos producidos en el interior del reactor, así como las materias en suspensión presentes en el efluente a tratar. De esta forma el efluente tratado puede tratarse directamente sin necesidad de una decantación posterior. También hay que efectuar, en este caso periódicamente un lavado de los áridos de forma que se eliminen los fangos en exceso y las materias en suspensión.

El agua residual se puede hacer pasar a través del lecho con flujo ascendente o descendente.

En el primero, después de pasar el agua residual por el tratamiento primario, accede acede al reactor donde se va a hacer La depuración biológica dejándose caer el agua en forma de lluvia para que se distribuya de La forma más uniforme posible sobre una masa de material granular, de gran superficie especifica, en La que se encuentran los microorganismos depuradores albergados. El agua ya tratada biológicamente sale por La parte inferior del decantador.

En el segundo de los casos, con flujo ascendente, se hace circular el agua de abajo hacia arriba, en La parte superior se va recogiendo el agua que ha pasado a través de La masa granular reduciendo paulatinamente su contenido en materia orgánica.

Operaciones Complementarias.

Aireación:

Es preciso que haya una circulación de aire que garantice las condiciones aeróbicas en el proceso.

Puede haber una aireación de tiro natural en La que el aire fluye de abajo a arriba por diferencia de las temperaturas aportando a La masa de lecho el oxigeno suficiente para mantener La microflora en un ambiente aeróbico. Diferencias de 6ºC producen corrientes de 18m3/m2h. , La cual se considera suficiente para mantener estas condiciones. Si no se puede conseguir este flujo de forma natural habrá que forzarlo artificialmente al menos a esta cantidad.

Lavado:

Cada cierto tiempo y dependiendo del material granular hay que parar La actividad de reactor biológico y lavar con agua y aire a presión el árido. Por ello La elección de un material que sea resistente al desgaste que se va a producir es de suma importancia.

Durante el proceso de lavado el reactor no esta operativo por eso es necesario alternar el lavado de estos para que no coincidan dos a La vez.

Una vez finalizado el proceso de lavado, no se ha eliminado por completo La microfauna existente en las bolas de arcilla expandida por que sigue conservándose gran cantidad de ella en el interior de las bolas, pero si se ha comprobado que en La hora siguiente se reduce el rendimiento sensiblemente.

El agua procedente del lavado del reactor contiene un alto contenido en materia orgánica por lo que tendrá que pasar directamente por La depuración primaria.

El arranque de un reactor al no contener microorganismos tiene un rendimiento nulo, por lo que habrá que ayudarle a La formación de bacterias aportándole nutrientes, generalmente nitrógeno y fósforo.

El material utilizado como soporte de microorganismos en este tipo de lechos fluidificados es un material granular caracterizado por los siguientes parámetros:

• Talla efectiva.

• Coeficiente de uniformidad.

• Forma de los granos.

• Friabilidad.

• Porosidad.

• Aptitud para La fluidificación.

• Naturaleza de los materiales utilizados.

Los granos utilizados serán gruesos (80-200 mm), medios (13-20 mm) y finos (3-6 mm) dependiendo de La clase de agua y de La calidad de los sólidos en suspensión se utilizaran unos sólidos u otros.

Características Físicas De La Arcilla Expandida Para La Depuración De Aguas.

• Los parámetros físicos del material granular resultan ser, a fin de cuentas, un conjunto de condicionantes que influyen directamente en el rendimiento de La depuración a obtener con el empleo de lechos bacterianos. La DBO5 eliminada, en el paso del agua residual a través del lecho, depende de La naturaleza del agua a tratar, de las características.

• Perdida al ácido: 1.4%

• Desgaste: 1.5%

• Friabilidad: 5.5%

• Granulometría: 3-8mm

• Densidad especifica del grano: 1550Kg/m3

• Densidad aparente en monton: 750Kg/m3

• Velocidad de sedimentación: 132-225mm/s

• Velocidad mínima de fluidificación: 72-80m/h

• Absorción de agua a las 24h: 10-15% (en peso)

Otras características fundamentales del material de arcilla expandida son:

1.-Durabilidad y resistencia al fuego, punto de fusión: 1200ºC

2- Resistencia a los ciclos de hielo y deshielo.

3- Resistencia a los ataques químicos.

4- Resistencia a compresión de 20Kg/cm2

5- El Caudal de aire conseguido es de 20m3/m2h.

Tratamiento De Lodos Activados

Un proceso de lodo activado es un tratamiento biológico en el cual se agita y aérea una mezcla de agua de desecho y un lodo de microorganismos, y de la cual los sólidos se remueven y recirculan posteriormente al proceso de aireación, según se requiera.

El pase de burbujas de aire a través de las aguas de desecho coagula los coloides y la grasa, satisface parte de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), y reduce un poco el nitrógeno amoniacal. La aireación también puede impedir que las aguas de desecho se vuelvan sépticas en uno de los tanques subsiguientes de sedimentación. Pero si las aguas de desecho se mezclan con lodo previamente aereado y luego se vuelve a aerear, como se hace con los métodos de tratamiento de aguas de desecho utilizando lodo activado, la efectividad de la aireación se mejora mucho. La reducción de la DBO y sólidos en suspensión en el proceso convencional del lodo activado que incluye predecantación y sedimentación final, puede variar desde 80 a 95% y la reducción de las bacterias coliformes de 90 a 95%. Además, el costo de construcción de una planta de lodo activado puede ser competitivo con otros tipos de plantas de tratamiento que producen resultados comparables. Sin embargo, los costos unitarios de operación son relativamente altos.

El método del lodo activado es un tratamiento biológico secundario que emplea la oxidación para descomponer y estabilizar la materia putrescible que queda después de los tratamientos primarios. Otros métodos de oxidación incluyen la filtración, estanques de oxidación, y la irrigación. Estos métodos de oxidación ponen a la materia orgánica de las aguas de desecho en contacto inmediato con microorganismos bajo condiciones aeróbicas.

En una planta convencional de lodo activado, las aguas de desecho que entran pasan primero por un tanque de sedimentación primaria. Se añade lodo activado al efluente del tanque, generalmente en la relación de 1 parte de lodo por 3 o 4 partes de aguas negras decantadas, en volumen, y la mezcla pasa a un tanque de aireación. En el tanque, el aire atmosférico se mezcla por el líquido por agitación mecánica o se difunde aire comprimido dentro del fluido mediante diversos dispositivos; placas filtrantes, tubos de filtro, eyectores y chorros. Con cualquiera de los métodos, se pone a las aguas negras en íntimo contacto con los microorganismos contenidos en el lodo. En los primeros 15 a 45 minutos, el lodo absorbe los sólidos en suspensión y los coloides. Según se absorbe la materia orgánica, tiene lugar la oxidación biológica. Los organismos presentes en el lodo descomponen los compuestos de nitrógeno orgánico y destruyen los carbohidratos. El proceso avanza rápidamente al principio y luego decae gradualmente en las próximas 2 a 5 horas. Después continúa con un ritmo casi uniforme durante varias horas. En general el periodo de aereación dura de 6 a 8 horas más.

El efluente de¡ tanque de aireación pasa a un tanque de sedimentación secundaria, donde se retiene el fluido, en general de 1 1/2 a dos horas para decantar el lodo. El efluente de este tanque está completamente tratado, y después de la floración puede descargarse sin peligro.

Cerca de un 25 a 350/o de¡ lodo de¡ tanque de sedimentación final se regresa para la recirculación con las aguas negras de entrada. No debe retenerse el lodo en el tanque. Es necesaria la remoción parcial (a intervalos de menos de 1 hora) o la remoción continua para evitar la desaereación.

Las cantidades de rebose para la sedimentación final van, normalmente, desde unos 800 galones por pie cuadrado por día, para las plantas pequeñas, hasta 1 000 para plantas con capacidades mayores de 2 millones de galones por día. Es preferible que las cargas sobre el vertedero no excedan de 10 000 galones por pie lineal por día. Cuando el volumen requerido de tanque sobrepase los 2 500 pies', son convenientes tanques múltiples de sedimentación.

Se requieren tanques múltiples de aireación cuando el volumen total de¡ tanque excede los 5 000 pies cúbicos. Los tanques de aireación en que se use aire comprimido son, por lo general, largos y estrechos. Para conservar espacio, el canal puede hacerse girar varías veces 1 80°, con una pared común que separe el flujo en dirección opuesta. Se tiende en general, una tubería maestra de aire, a lo largo de la parte superior de¡ tanque, para alimentar los difusores o placas porosas a lo largo de toda su longitud. El aire establece un movimiento espiral dentro del líquido según fluye por los tanques. Esta agitación reduce los requisitos de aire.

El ancho de¡ canal va de los 15 a los 30 pies. La profundidad es de unos 15 pies.

El oxígeno disuelto debe mantenerse a una concentración de 2 partes por millón (miligramos por litro) o más. Los requisitos de aire varían normalmente de 0.2 a 1.5 pies cúbicos por galón de aguas tratadas. La mayoría de las autoridades estatales requieren el uso de un mínimo de 1 000 pies cúbicos de aire por libra de la DBO aplicada por día.

La aireación mecánica puede efectuarse en tanques cuadrados, rectangulares o circulares, según sea el mecanismo empleado para la agitación. En algunas plantas, el fluido puede hacerse subir por tubos verticales y descargarlo en láminas, mientras en la parte superior o el líquido puede hacerse bajar por tubos aspirantes, mientras el aire burbujea a través del fluido. En ambos métodos, la agitación en la superficie producida por el movimiento del líquido, aumenta la aereación. Los periodos de detención son, generalmente, más largos, 8 horas o más, que para los tanques con difusión de aire.

Se usan diversas modificaciones para el método de lodo activado, para mejorar el funcionamiento o disminuir los costos. Entre éstos se incluyen la aereación modificada, activada, en punta y por pasos o fases, y los procesos de Kraus, bioadsorción y bioactivados.

LA AEREACIÓN MODIFICADA disminuye el periodo de aereación a tres horas o menos, y mantienen el lodo retornado a una baja proporción. Los resultados son intermedios entre la sedimentación primaria y un tratamiento secundario completo.

EN LA AEREACIÓN ACTIVADA, los tanques de aireación se colocan en paralelo. El lodo activado, procedente de un tanque de sedimentación final o grupo de dichos tanques, se añade al influente de los tanques de aireación. El resto del lodo se concentra y se quita. Los resultados son mejores que con la aereación modificada y con menos aire.

LA AEREACIÓN EN PUNTA difiere de la aireación normal en que los difusores de aire no están uniformemente espaciados. En su lugar, se colocan más difusores cerca del extremo de entrada de los tanques de aireación que cerca de la salida. La teoría pretende qué la demanda de oxígeno es mayor cerca de la entrada y, por tanto, la eficiencia del tratamiento debe mejorar si se suministra allí más aire. Sin embargo, los resultados dependen del grado de mezclado longitudinal, proporción del retorno de lodo y las características de la materia recirculada, por ejemplo, el contenido de aire del lodo o del licor mezclado.

EN LA AEREACIÓN POR PASOS O FASES se añaden las aguas negras en cuatro o más sitios del tanque de aireación. Cada incremento reacciona con el lodo que ya se encuentra en el tanque. Por consiguiente, los requisitos de aire casi son uniformes en todo el tanque. La aereación por mezcla completa obtiene mejores resultados dispersando el influente del agua de desecho tan uniformemente como sea posible, a lo largo de la longitud total del tanque de aereación, de manera que se produzca una demanda uniforme de oxígeno a todo lo largo. La aereación extendida es similar, pero el agua de desecho se aérea por 24 h en vez de las 6 a 8 h convencionales.

El proceso Kraus agrega a las aguas negras una mezcla aereada de lodo activado y materia de los tanques digestores de Lodos. El proceso de biosorción mezcla agua negra con lodo preaereado en un tanque separado. El proceso de bioactivación usa sedimentación primaria, un filtro rociador y una corta sedimentación secundaria, agregando después lodo activado, y pasa la mezcla a tanques de aereación y sedimentación.

Se han obtenido excelentes resultados sustituyendo oxígeno por aire en el proceso de Lodos activados; para el eficiente uso del oxígeno, pueden cubrirse los tanques de aereación; el oxígeno se hace recircular en varios pasos, entrando a la primera etapa del proceso y de ahí a través del tanque de oxigenación con el agua de desecho en tratamiento. La presión bajo la cubierta del tanque es cercana a la atmosférica y suficiente para mantener el control y evitar el retromezclado de los siguientes pasos. En cada paso puede lograrse la mezcla con aereadores superficiales o un aspersor rotatorio sumergido: el oxígeno puro permite el uso de tanques más pequeños y el tiempo de oxigenación puede ser de 1 1/2 a 2 h en lugar del convencional de 6 a 8 h. El lodo activado producido se sedimenta, con menos dificultad y es más fácil de drenar que el de los procesos convencionales.

Las plantas de lodo activado deben controlarse bien para obtener un funcionamiento óptimo. Esto requiere una frecuente revisión del contenido de lodo del licor mezclado. En general se limitan los sólidos de 1 500 a 2 500 ppm (mg por litro) en plantas con difusión de aire y unas mil ppm, cuando se use la agitación mecánica. Las características de asentamiento del lodo se indican por el índice de Mohlman:

índice de Mohlman = Volumen de lodo asentado en 30 min %

Volumen de sólidos en suspensión %

Un lodo con buen asentamiento tiene un índice debajo de 100. Otra medida es el índice de densidad del lodo que es igual a 100 dividido entre el índice de Mohlman. Puede mantenerse el control operacional, manteniendo constante la concentración de licor mezclado-sólidos en suspensión (MLSS), o los volátiles-sólidos en suspensión (MLVSS), manteniendo una relación constante entre los alimentos y los microorganismos (F:M), o un promedio constante de tiempo de residencia en la celda (MCRT) en el licor mezclado. Esta última alternativa puede ser la más sencilla, porque sólo es necesario medir la concentración de los sólidos en suspensión en el tanque de aireación, y en el lodo activado del líquido de desecho.

La edad del lodo constituye otro factor importante. Representa el tiempo promedio en que una partícula de los sólidos en suspensión permanece sometida a la aireación. La edad del lodo se mide por la relación entre el peso seco del lodo en el tanque de aereación en libras y la carga de sólidos en suspensión, en libras por día, de las aguas de desecho que entran. En una planta bien operada de lodo activado, la edad del lodo es de tres a cinco días. Pero puede ser de solamente 0.3 días con proceso modificado que trabaje bien.

Tratamiento Por Electocoagulación.

Se llama Electrocoagulación al proceso de desestabilizar contaminantes suspendidos, emulsificados o disueltos en un medio acuoso, haciendo pasar una corriente eléctrica a través del mismo.

La corriente eléctrica proporciona la fuerza electromotriz que provoca las reacciones químicas.

Al provocar o forzar estas reacciones, los elementos contaminantes en el medio, se aproximan a su estado más estable.

Generalmente, este estado estable produce partículas sólidas que son menos colloidales y menos emulsificadas (o solubles) que al estado de equilibrio.

Cuando esto ocurre, los contaminantes forman componentes hydrofóbicos que se precipitan y se pueden remover fácilmente por algún método de separación secundaria.

En otras palabras :

La Electrocoagulación utiliza corriente directa para hacer que los iones de sacrificio de los electrodos eliminen contaminantes indeseados, sea mediante reacción química y precipitacíon o provocando que los materiales coloidales se aglomeren y sean eliminados por flotación electrolítica.

Este sistema electroquímico ha demostrado que puede manejar una gran variedad de aguas de desecho, tales como: desperdicio de molinos de papel, de electroplateado metálico, de peleterias, de fabricas de envasado, de molinos de acero, de rastros, efluentes con contenidos de cromo, plomo y mercurio, así como las aguas negras domésticas.

Estas aguas se convierten en agua clara, limpia, sin olor y lista para reutilizarze. En la mayoría de los casos, especialmente en le caso de las aguas negras domésticas, resulta que el agua tratada es mejor aun que el agua que produjo esta agua negra inicialmente.

En el proceso de Electrocoagulación, una corriente eléctrica es inducida en el agua a través de placas metálicas paralelas de materiales diversos que optimizen el proceso de remoción. Dos de los metales más utilizados son el fierro y el aluminio.

De acuerdo con la Ley de Faraday, los iones metálicos se liberan y dispersan en el medio líquido, estos iones metálicos tienden a formar óxidos metálicos que atraen electromecánicamente a los contaminantes que han sido desestabilizados y estas partículas recientemente formadas, se precipitan y son eliminadas.

Aplicación Del Proceso De Electrocoagulación En El Tratamiento De Aguas Negras.

Mediante la aplicación de la técnica de Electrocoagulación en el tratamiento de aguas negras y lodos provenientes del desague, se ha logrado fijar y estabilizar los sólidos lo suficiente como para que puedan ser utilizados como abono o relleno sanitario.

El uso del proceso de Electrocoagulación con Agua Potable.

El uso del proceso de Electrocoagulación en agua potable, tiene por efecto que una gran cantidad de impurezas se aglomeren y puedan ser separadas del agua potable por simple filtración.

Aplicación De Electrocoagulación En Lavanderías Automáticas.

El uso de la Electrocoagulación en una lavandería Industrial trae beneficios económicos así como beneficios sociales.

Económicamente, la capacidad de una lavandería se puede incrementar tres veces, al reciclar el agua producida por el enjuague y secado.

El reciclar esta agua ahorra el costo de comprar agua limpia, jabón, combustible para calentar el agua y la instalación de un drenaje especial.

Es necesario utilizar esta agua limpia para compensar las pérdidas que sufre el sistema por evaporación cuando la ropa se seca.

Las máquinas lavadoras se pueden conectar para usar agua reciclada durante el proceso de lavado y enjuague primario, y usar agua limpia municipal para el enjuague final.

La calidad del agua se asegura monitoreando la turbiedad y administrando un desinfectante por medio de un dispositivo electrónico automático.

El agua se monitorea, electrocoagula, clarifica y almacena en un tanque de agua limpia con ozono.

Un monitor de turbiedad y concentración de ozono mantiene la calidad del agua en forma automática y continua.

El clarificador de vacío concentra los sólidos hasta un 20% en peso para que se puedan desechar.

Esta solución reduce el costo derivado del tratamiento de las aguas de enjuague y lavado así como las posibles multas que una ciudad pudiese cobrar por vertir contaminantes en el drenaje, ya que con esta opción no hay descarga de contaminantes al drenaje municipal.

Los metales pesados, aceites y grasas se separan del agua en forma de óxidos, que son mas seguros para el medio ambiente.

Uso De Electrocoagulación Para Tratamiento De Agua En Servicios Industriales De Lavado A Vapor.

Hay muchas aplicaciones industriales en donde se utiliza el lavado de partes y de equipo utilizando vapor.

Ejemplos de este tipo de limpieza son: el lavado de autobuses, autos y el lavado de motores.

El vapor generado por esas empresas, disuelve las grasas. aceites y jabones que cubren los equipos que se lavan, y estos elementos se concentran en las aguas residuales del establecimiento y de ahí pasan al drenaje municipal.

El hecho de remover estos contaminantes permite reutilizar el agua, generando un ahorro directo correspondiente al reaprovechamiento del agua, y de manera indirecta, mejorando la calidad de los desechos que se van al drenaje principal.

Como ejemplo de esta aplicación y de los resultados que se obtienen, presentamos los datos correspondientes al análisis de muestras de un servicio de lavado al vapor dedicado a limpiar equipo que se usa en campos petroleros. El efluente de este negocio indicaba un contenido cercano a 8 ppm de cromo, plomo y zinc, con porcentajes menores de otros metales, además de contener algunas ppm de aceite y de grasa.

Las Ventajas De La Electrocoagulación.

• Purifica el agua.

• Permite su reciclaje.

• Ahorra agua en lugares áridos.

• Reduce contaminación de arroyos, ríos, lagunas y mares.

CONCLUSIÓN

Existen diferentes formas de aportar y ayudar a las agencias pertinentes en la protección del ambiente. Al reciclar ciertos productos, tales como e papel, el plástico y hasta el agua, aportamos en la conservación del planeta.

De toda el agua que llega a nuestros hogares, una pequeña fracción es para beber, y el resto se utiliza para el lavado, los baños, descarga del inodoro, para la cocina, la limpieza de la casa y otros. Un gran porcentaje del agua que se usa en el hogar se desperdicia o se va como agua usada. Para mantener un ambiente limpio y una salud pública en excelente estado, esta agua usadas domésticas deben salir de los hogares y ser llevadas a otro lugar.

Se pueden considerar algunas actividades dirigidas a la concienciación de los consumidores de agua.

Además, en muchos lugares se han lanzado campañas para reducir el consumo de agua. A estas campañas se debería unir la sensibilización para limitar también la utilización de detergentes y otros productos que contribuyen al deterioro de los ecosistemas acuáticos. El agua es el mejor regalo que nos da la naturaleza, por lo tanto, nosotros debemos cuidarla de la mejor manera usándola racionalmente.

• Debemos ser conscientes de cómo y cuánto gastamos. Es nuestra obligación evitar el desperdicio de agua en nuestra casa y la de nuestros familiares.

• No debemos dejar las llaves abiertas mientras nos enjabonamos el cuerpo, nos cepillamos los dientes o enjabonamos la ropa. No debemos permitir que algún tubo quede goteando porque son sólo una gota la gasolina, los aceites y otros líquidos nocivos se escapen y se mezclen con el agua

• no permitir el vertido de los residuos domésticos al agua

• No tirar productos químicos domésticos en el fregadero.

• Utilizar la mínima cantidad de detergente.

• En el jardín o en el huerto, evitar al máximo utilizar plaguicidas y otros elementos químicos.

El agua nos es indispensable para la vida de cada día. La tomamos de la naturaleza, donde se encuentra limpia. La utilizamos en las industrias para hacer productos y en casa para lavarlo todo. Como es lógico, se ensucia. Si queremos que siempre sea útil, la debemos limpiar antes de devolverla a la naturaleza. Y debemos tener siempre en cuenta que al alterar la calidad del agua es atentar contra la vida del hombre y de los otros seres vivos que de ella dependen.

También debemos ponernos a ver todos los posibles tratamientos de aguas que existen que no necesariamente tienen que ser costosos ya que existen muchos que no se necesitan una inversión muy grande para poder ponerlos a funcionar y poder así preservar nuestro medio ambiente pero al igual nuestros recursos ya que reutilizamos el agua que desperdiciamos y dañamos con nuestros químicos.

Bibliografía.