- ÍNDICE -

1.-Introducción.

• Los sistemas de producción.

• Los sistemas de gestión medioambiental (SGMA).

• Posible origen del agua que consumimos.

• El ciclo hidrológico.

• La importancia de los análisis de agua desde el punto de vista sanitario.

• Tratamiento de aguas.

• Captación de aguas de consumo.

• Fuentes de aguas de consumo.

• Aguas residuales urbanas.

• Agua residual de origen industrial.

• La naturaleza del agua. Generelidades.

2.-Métodos de análisis.

• Toma de muestras, transporte y conservación de las mismas.

• Bacterias aerobias (o bacterias totales).

• Diluciones.

• Manejo del asa de siembra.

• Observación del cultivo.

• Microscopía.

• Tinción de microorganismos.

• Determinación de cloruros.

• Determinación de la oxidabilidad de la materia orgánica en aguas de consumo.

• Determinación de nitritos. Método colorimétrico del reactivo de Zambelli.

• Determinación de la dureza. Método volumétrico por complexometría.

• Determinación del amonio. Método colorimétrico cuantitativo (nesslerización directa).

• Determinación del residuo seco total filtrable y no filtrable.

3.-Pretratamiento.

• Introducción.

• Componentes.

• Aliviadero.

• Desbaste.

• Dilaceración.

• Desarenado.

4.-Tratamiento primario.

• Introducción.

• Componentes.

• Sedimentación.

• Flotación.

• Desaceitado.

• Filtración.

• Neutralización.

• Desorción (stripping).

5.-Tratamiento secundario.

• Introducción.

• Componentes.

• Oxidación biológica.

• Filtros bacterianos.

• Fangos activados.

• Decantadores secundarios.

6.-Tratamiento de lodos.

• Introducción.

• Componentes.

• Tratamiento biológico tradicional.

• Espesamiento.

• Flotación.

• Deshidratación.

• Destino final.

ANEXO:

• Informe cloruros

• Informe oxidabilidad

• Informe nitritos

• Informe amonio

• Informe dureza

INTRODUCCIÓN

1.- Los sistemas de producción:

La industria química da respuesta a las necesidades de una población numerosa, compleja y cada vez más exigente.

Este sector fabrica todo tipo de productos básicos para la elaboración de combustibles, detergentes, fibras, plásticos...

Los sistemas productivos son responsables en gran medida del deterioro ambiental: contaminación de aguas y suelos, contaminación atmosférica... Muchas veces esta contaminación excede de un área concreta llegando a superar límites políticos de un país... “efecto transfronterizo”.

La solución de esta realidad no es sencilla. El cierre de una empresa o, simplemente, la sustitución de un sistema productivo por otro lleva implícita una problemática compleja: de adaptación económica...

El inicio del camino debe pasar necesariamente por la educación ambiental, la aprobación de normas y leyes, la sustitución de los sistemas actuales por otros más tecnificados (y, por tanto, menos contaminantes), etc. Por lo tanto, las soluciones deberían ser siempre globales y el enfoque multidisciplinar.

Es en 1972 cuando una institución de carácter público, la ONU, tiene en cuenta, por primera vez, la incidencia de las actividades humanas sobre el medio ambiente. Se crea entonces el PNUMA, el Programa Medioambiental de la Naciones Unidas.

En 1987, Año Europeo de Medio Ambiente, lo legitima la Comunidad Europea (Unión) a través del Acta Única.

El “efecto invernadero” y la destrucción de la capa de ozono, entre otros problemas a escala mundial... “desarrollo sostenible” , principio que pretende armonizar el desarrollo con el medio ambiente (Cumbre de Río, 1992).

“Se considera desarrollo sostenible (según la Comisión Mundial de Medio Ambiente y Desarrollo) como el conjunto de vías de progreso económico, social y político que atienden a las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades”.

En 1993, la Unión Europea pone en marcha el “V Programa sobre Política y Acción” en relación con el medio ambiente y el desarrollo sostenible (1993-2000), con la intención de implicar a todos los sectores sociales.

En el caso de la industria química se indica preferentemente por los programas de acuerdo voluntario.

Dicho programa señala aspectos tales como el uso racional de los recursos, la información a los consumidores y el cumplimiento en las normas comunitarias en relación con los productos de la fábrica.

La industria química española ha adoptado como referente el programa internacional “Responsable Care” (Canadá, 1984), al que ha denominado “Compromiso de Progreso”, progreso de carácter voluntario.

Dicho programa, de carácter voluntario, invita a asumir los principios del desarrollo sostenible. Para lo cual apunta como medios:

• la mejora de los procesos químicos,

• mejora de los procedimientos de trabajo,

• reducir todo tipo de emisiones, residuos...

• establecer metas cualitativas y cuantitativas,

• crear canales de comunicación entre el sector, autoridades y público.

“Cánon de vertido: impuesto ecológico el que contamina, lo paga”.

2.- Los sistemas de gestión medioambiental (SGMA):

Dichos sistemas son la herramienta que permite, no sólo controlar los procesos contaminantes, sino integrar tales procedimientos medioambientales dentro del organigrama de gestión global de la empresa.

La acreditación puede conseguirse mediante la certificación en base a las normas ISO 14.000 ó mediante su registro en el EMAS (Sistema de Ecogestión y Auditoría Medioambiental).

El Consejo de la UE adoptó el 24 de noviembre de 1996, la Directiva 96/61 relativa a la Prevención y al Control Integrado de la Contaminación (IPPC).

3.- Posible origen del agua que consumimos:

La procedencia del agua de consumo puede ser muy variada:

• Ríos

• Lagos

• Pantanos

• Manantiales

• Acuíferos

• Pozos

• Mares

• Reciclado

El agua que utilizamos normalmente no es un agua químicamente pura. Contiene en disolución: gases, compuestos inorgánicos, etc. Esto es debido fundamentalmente a su gran poder de disolución supone a la vez que su contaminación puede ser relativamente fácil, especialmente a causa de contaminantes creados por el hombre.

El agua que consumimos, el agua que utilizamos para la elaboración de alimentos, por ejemplo, (el agua de la red) debe tener la calificación de “potable”, tampoco está exenta de la presencia de determinadas sustancias, es más, se la adicionan desinfectantes intencionadamente durante algunos de los procesos (cloración).

Leg.: Real Decreto 1138/1990, de 14 de septiembre, por el que se aprueba la “Reglamentación Técnico Sanitaria para el abastecimiento y control de calidad de aguas potables de consumo público” (BOE 20/09/90).

4.- El ciclo hidrológico:

Escorrentía: agua que circula (superficial - subterránea).

Acuífero: capa de roca porosa donde se almacena agua.

Las aguas residuales son el resultado de la utilización del agua para distintos fines.

En general, distinguimos dos tipos de aguas: las de origen doméstico y las de origen industrial. Y las denominamos: aguas residuales domésticas y aguas residuales industriales.

El riesgo medioambiental que suponen dependerá básicamente de su composición y volumen. Si hay poca industria, el problema no es mayor, pero actualmente deban tenerse en consideración estos vertidos.

La depuración de las aguas residuales tiene como finalidad:

• prevenir enfermedades

• evitar la contaminación de las aguas superficiales, subterráneas, suelos...

• recuperar un recurso natural escaso.

Si se deteriora el ambiente, eso repercute negativamente en la salud, lo cual no implica el idealizarlo, pero que si posea unas características lo más humanizadoras posibles, y poco agresivo.

5.- La importancia de los análisis de agua desde el punto de vista sanitario:

El agua es con frecuencia vehículo y transmisor de numerosas enfermedades: diarrea, cólera, tifus, disentería, etc.

Desde el punto de vista sanitario, el consumo de agua no potable supone un riesgo, y sanitariamente hablando se diferencian los llamados grupos de riesgo, como son los niños y los ancianos, para quienes estos riesgos son mucho mayores que para el resto de personas.

De ahí la importancia de establecer controles rigurosos sobre la misma, especialmente sobre la de consumo humano.

Los posibles problemas en el agua corriente sólo suelen darse cuando hay alguna obra, que produce un corte de agua, y ahí existe el riesgo de la contaminación del agua, aunque se tiende a aumentar la dosis de cloro para evitarlo.

Si atendemos a su potabilidad, los análisis deberán ser principalmente: físico-químicos y bacteriológicos (ver RTS Reglamentación Técnico Sanitaria).

En el caso de análisis bacteriológicos, no buscamos un organismo patógeno concreto. Pretendemos saber si en la muestra se detecta o no contaminación de origen fecal.

Si el agua está contaminada fecalmente, podremos sospechar que las bacterias intestinales presentes en ella (enterobacterias, colibacterias...) pudieran estar asociadas a otras patógenas y que sí representan riesgo para la salud.

Los organismos presentes en un agua pueden proceder: del propio agua, del aire, del suelo, de los seres vivos...

La presencia de un determinado microorganismo en un agua está siempre condicionada a factores de naturaleza física, química y biológica.

6.- Tratamiento de aguas:

- según naturaleza

: cantidad, seguridad en el suministro, costos...

- según destino

Fuentes.-

Disponibilidad según recursos y origen: Climatología - pluviosidad

Hidrología - sustrato

Otros

En el caso de Asturias, la tendencia es la de utilizar las aguas superficiales.

En menor medida, se recurre a los sondeos (caso de Gijón, por ejemplo).

Bibliografía:

• Depuración de aguas residuales

Edita: MOPU (Ministerio de Obras Públicas)

Unidades temáticas ambientales de la Dirección General de Medio Ambiente.

• Métodos normalizados para el análisis de aguas potables y residuales

Editorial: Díaz de Santos.

• Manual técnico del agua

Editorial: Degrémont

• Análisis de las aguas. Aguas naturales, aguas residuales y agua de mar.

Autor: Rodier, J. / Editorial: Omega

• Contaminación de las aguas Colección: contaminación e ingeniería ambiental (Vol III).

Editorial: FICYT / Autores: Bueno, J. L. y otros

• Manual de control analítico de la potabilidad de las aguas de consumo humano

Editorial: Díaz de Santos / Autor: Paulino Estrada.

• Métodos analíticos en alimentaria. Aguas. Aguas potables de consumo público y aguas de bebidas envasadas.

Editorial: Panreac

7.- Captación de aguas de consumo:

Fuente

- Pozo: manual y perforado

subterránea

- Manatial: descendente y ascendente - artesianos

- Aljibe

lluvia

- Embalse

río - Tubería sumergida en alcachofa

residual - Formando parte de aguas de ríos o embalses

8.- Fuentes de aguas de consumo:

Características:

- Caudal suficiente y regular

- Calidad buena o mejorable

- Obtención económica

Fuentes Ventajas Inconvenientes

Agua subterránea - Buena calidad F-Q y M-B - Difícil acceso

- No precisa tratamiento? - Alto coste de obtención

Agua lluvia - Buena calidad Micro- biológica - Caudal variable y bajo

- Blandas - agresivas

Agua superficial - Cantidad elevada - Calidad variable

- Fácil acceso - Fácil contaminación

- Bajo coste de obtención - Elevado coste de potabiliz.

Agua residual - Su disponibilidad - Mala calidad

- Difícil y costosa potabiliz.

Agua mar - Abundante - Mala calidad salina

- Costosa desalinización

- Tecnología de tratamiento

poco desarrollada

Esquema de un sistema hidráulico municipal:

Fuentes de abastecimiento: río, embalse, manantial, sondeo...

Estación de Tratamiento de Agua Potable (ETAP): agua potable y fangos (que van al vertedero, por tanto: residuos sólidos. No se excluye su aprovechamiento).

Depósitos. El agua tratada se almacena temporalmente en depósitos que actúan de reservarios.

Usuarios: transforman el agua potable en residual.

Aguas residuales: a depurar.

Estación Depuradora de Aguas Reaiduales (EDAR): agua tratada y fangos (que van al vertedero como residuos sólidos. No se excluye su aprovechamiento).

Vertido: a río, mar, suelo, etc.

Sistema de abastecimiento puntos críticos

Captación: calidad del agua en origen.

protección y tipo de captación.

focos contaminantes: vectores (potencial transmisor de una enfermedad), basuras...

Conducción (es): trazado

materiales

distancia

focos contaminantes

ETAP: proceso

sustancias químicas: coagulantes, cloro...

Depósitos: materiales

diseño

limpieza y desinfección

focos contaminantes

Área de distribución: geometría de la red

materiales

otras conducciones próximas

focos contaminantes

equipos: bombas, cloradores...

9.- Aguas residuales urbanas:

Al agua potable que llega a las casas le son incorporados toda una serie de sustancias: jabones, aceites, materia orgánica diversa..., resultantes de la actividad humana, lo que da lugar a las aguas denominadas “residuales, urbanas o domésticas”.

La contaminación detectada puede ser de naturaleza física, química y biológica.

Para poder determinar el poder contaminante de un agua residual urbana hay necesariamente que medir una serie de características (parámetros), las cuales vienen determinadas en la RTS correspondiente.

La analítica nos informa sobre la calidad o naturaleza del agua. La analítica y la cantidad del vertido por unidad de tiempo son datos imprescindibles para la proyección y diseño de una planta.

En este sentido la Directiva Europea 91/271/CEE obliga a someter a tratamiento dichas aguas. Los criterios que utiliza para fijar estas obligaciones son: el número de habitantes equivalentes. Concepto éste definido en función de la carga de contaminante tanto de personas como de animales o industrias y las aglomeraciones urbanas. Zonas que presentan una concentración suficiente para la recogida y conducción de aguas residuales.

Leg.: Real Decreto-ley 11/1995, de 28 de diciembre, por el que se establecen las normas aplicables al tratamiento de las aguas residuales urbanas. B.O.E. nº312, sábado, 30 de diciembre de 1995. El presente Real Decreto-ley tiene por objeto la transposición al ordenamiento interno la Directiva 91/271/CEE del Consejo, de 21 de mayo, sobre el tratamiento de las aguas residuales urbanas.

10.- Agua residual de origen industrial:

En general, los vertidos urbanos presentan características similares, por lo q los sistemas de tratamiento tienen bastante en común.

No ocurre lo mismo con los efluentes industriales. Su diversidad y especificidad requiere un colector común a todas las industrias que los componen, pero las empresas individuales deben depurar sus aguas hasta convertirlas en vertidos urbanos para verterlos a un colector común.

El problema de depuración se complica cuando los vertidos a depurar tienen un origen diversos. Es el caso de las industrias que se concentran en un polígono. En estos casos el agua va a una tanqueta donde se controla el pH, las sales, la dureza del agua, su temperatura...

En cualquier caso, la definición del tratamiento deberá pasar necesariamente por el conocimiento de la naturaleza del agua de vertido, la caracterización de los efluentes (volúmenes, aguas de aportación), etc.

Leg.: Ordenanza Municipal sobre Protección del Medio Ambiente frente a la Contaminación por Vertidos no Domésticos.

Generalmente las empresas consumen un exceso de agua, hecho difícil de erradicar debido a que se produce por manías muy arraigadas en los trabajadores, adquiridas a lo largo de los años. Al mismo tiempo, las industrias también son responsables de recuperar esas aguas residuales generadas:

11.- La naturaleza del agua. Generalidades:

Es la especie química más importante de todas las conocidas.

Es una sustancia compleja y, como tal, hay que contemplarla. Asi, cuando nos referimos a ella, la calificamos: agua destilada, dura, potable, residual, salada...

Al ser la única sustancia que se encuentra de forma natural en los tres estados, juega un papel fundamental y determinante en los procesos ambientales, geoquímicos, industriales, sociales...

Su presencia en el planeta ha sido determinante para la vida, puesto que está presente en la práctica totalidad de las reacciones orgánico-biológicas (es el componente mayoritario de los seres vivos).

Desde el punto de vista sanitario el agua es, en numerosas ocasiones, fuente de contaminación y vehículo transmisor de enfermedades.

Propiedades físicas y químicas del agua:

El agua químicamente pura es un líquido incoloro y transparente en capas de poco espesor, inodoro e insípido.

Cuando el espesor alcanza algunos metros, la absorción del rojo transmite a la masa de agua una coloración azulada.

• Estado: líquido, sólido y vapor (la Tierra es el único planeta del sistema solar en el que el agua se presenta en los 3 estados de forma natural).

• Densidad: 1 (0,9999 a 20º C).

• Punto de congelación: 0 (al congelarse disminuye la densidad y el volumen aumenta).

• Punto de ebullición: 100º C.

• Tensión superficial: elevada.

• Capacidad calorífica: grande.

• Capacidad de reacción con otras sustancias: prácticamente con todas, formando: ácidos, óxidos, hidróxidos...

• Grado de compresibilidad: bajo.

Otras propiedades pueden ser: su estabilidad, poca capacidad conductora, caracteres óxido-reductores marcados, inocuidad desde el punto de vista fisiológico...

Como reactivo es uno de los mejores, puesto que interacciona con iones y moléculas.

Se dice del agua, dado su enorme poder de disolución, que es el “disolvente universal”.

Las sustancias que incorpora le confieren, en función de su naturaleza y concentración, características que la distinguen: blanda, dura, mineralizada, residual...

Aguas de consumo público:

La RTS en su artículo 25 y el Decreto 15/90, de 22 de febrero por el que se crea la red de vigilancia y control sanitario de las aguas potables de consumo público, lo que permite que se pueda realizar en este campo una labor de calidad fundamentalmente inspectora y de asesoramiento.

Análisis mínimo:

Registro:

Fecha entrada:

Análisis de agua:

Solicitante:

Origen del agua: Día de recogida:

Punto de muestreo: Recogida por:

Localidad controlada: Municipio:

Cloro libre residual en Análisis solicitado:

punto de muestreo: (ppm)

RESULTADOS:

CARACTERES MICROBIOLÓGICOS

Coliformes totales en 100 ml

Coliformes fecales en 100 ml

CARACTERES FÍSICO-QUÍMICOS

Amoniaco: mg/l

Nitritos: mg/l

Conductividad: ms/cm

Real Decreto del 30 de octubre de 1992, nº 1315.

Artículo 1:

Se entiende por contaminación, a los efectos de la Ley de Aguas, la acción y el efecto de introducir materias o formas de energía, o introducir condiciones en el agua que, de otro modo directo o indirecto impliquen una alteración perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores o con su función ecológica.

Se entiende por esterilización aquella técnica de saneamiento preventivo para conseguir la asepsia, o sea, la destrucción de todos los microorganismos y sus formas de resistencia.

Bibliografía de esterilización:

• Métodos normalizados.

• SCHLEGEL, H. G.

• HARRIGAN, W. F.

Utilizaremos en cada caso el método de esterilización que convenga.

Métodos de esterilización:

• Calor:

Utilizaremos en cada caso calor seco o calor húmedo.

Dentro del calor seco hay dos métodos, principalmente:

• Llama del mechero: esta operación se llama normalmente flamear. A este proceso podemos recurrir cuando trabajemos con material metálico, aplicándole una llama hasta que se ponga al rojo vivo.

• Horno pasteur: es útil también para objetos metálicos y, además, para vidrio resistente al calor en general. Deberemos evitar utilizar el horno para esterilizar material volumétrico (vidrio aforado), así como objetos envueltos en papel.

Una exposición de 60 minutos a 170º C es orientativa, es decir, es el término medio sobre el que se puede calcular el tiempo y la temperatura a la que se puede trabajar con un producto.

Dentro del calor húmedo se destacan 2 procesos:

• Baño de agua (baño maría): consiste en introducir un material en agua hirviendo, pero este método no asegura la esterilidad del material, por lo que se trata más bien de un método de desinfección.

• Vapor a presión: para este método se utiliza un autoclave, que es como una olla a presión, donde podemos meter material diverso en mayor o menor cantidad, según su tamaño. A 121º C durante unos 15´- 30´ podemos esterilizar casi cualquier cosa, utilizando estos datos como término medio.

• Filtración:

Este tipo de esterilización es muy útil para sustancias termohábiles, muy utilizada en alimentación. Consiste en hacer pasar las muestras por una serie de membranas, donde quedan retenidas las bacterias o pegadas por diferencia de carga.

• Radiaciones:

Suelen ser ionizantes (rayos x, z...), por ser las más mortales.

• Productos químicos:

Dentro de estos podemos diferenciar dos tipos:

• Gases: para la utilización de estos se requiere una instalación estanca para evitar posibles daños a los trabajadores.

• Líquidos: presentan el problema de eliminar el líquido del producto ya esterilizado, por lo que entonces ya pasaría por una serie de lavados que podrían suponer una nueva infección del producto, por lo que se les considera más desinfectantes que esterilizantes.

Aparataje para la esterilización:

AUTOCLAVE:

Es un recipiente en el que nosotros echamos agua, con lo que lavamos el ambiente. Esta agua se va a vaporizar mediante unas resistencias y obtendremos unos 120º C, y una atmósfera de sobrepresión. El tiempo de funcionamiento oscila sobre los 15 minutos, según el programa, del que también depende la temperatura.

Es un aparato que permite regular automáticamente la temperatura y la presión.

Las partes de éste son:

• Resistencias fuente de calor

• Depósito de agua

• Cámara esterilizadora espacio donde introducimos el material a esterilizar

• Válvula de seguridad en caso de exceso de temperatura o presión, salta y se regulan

• Manómetro y termómetro miden la temperatura y la presión

• Grifos de purga grifos que, abiertos, permiten la salida de vapor y agua.

• Programador puede ser manual (ruedas) o semiautomáticos (teclado)

La introducción del material en el autoclave se realiza según unas indicaciones determinadas:

• Material a autoclavar, el idóneo: vidrio aforado, medios de cultivo, material de plástico especial, etc.

• El material no debe estar apretado.

• Los líquidos se colocan siempre en una posición inferior.

• El agua tiene que cubrir siempre las resistencias.

• La apertura se hará cuando el manómetro indique que la presión sea cero, y se utilizarán las gafas o la máscara y guantes para no quemarse.

PLACA CALEFACTORA:

Plancha utilizada para calentar, con unas resistencias, sobre la que se coloca el material directamente o no, según éste. No especifica mucho. Los mandos abren y cierran según:

cierra

abre

MECHERO DE GAS:

Se utiliza principalmente a la hora de hacer flameados, sobre todo en los análisis microbiológicos.

HORNO PASTEUR Y ESTUFAS:

Los tipos de estufas son:

• Las de cultivo.

• El horno pasteur.

Alcanzan unas temperaturas máximas de 250 - 300º C, mientras que los hornos alcanzan temperaturas superiores (por ejemplo, el horno mufla alcanza unas temperaturas máximas de 1200º C).

Las estufas de cultivo tienen unas temperaturas máximas de 60º C.

El horno pasteur se utilizará para esterilizar y secar material.

Material de vidrio más común:

Dentro de la calidad más aceptable, trabajamos con vidrio.

También hay materiales de plástico diversos. No conviene esterilizarlos en el autoclave, y se esterilizan con radiaciones ultravioleta. Generalmente son tarros tomamuestras, que resisten muy bien los golpes.

Algunos de estos materiales son:

• Tarro tomamuestras.

• Erlenmeyer: no conviene introducirlo en el autoclave debido a la dilatación.

• Pipetas (de 1, 10 y 20).

• Tubos de ensayo:

• 2 x 20 boca marcada

• de rosca soportan altas temperaturas

• de medidas anómalas (2 x 40)

• Placas petri caja de vidrio o plástico. Se lavan y se esterilizan con rayos ultravioleta.

• Equipo de filtración por membrana es de plástico o vidrio que permite el autoclavado.

Clasificación de los microorganismos en función de la temperatura:

Las bacterias, según esta clasificación, pueden ser:

• Termófilas Tas altas Ta > 44-45º C

• Mesófilas Tas intermedias 20º C < Ta < 44-45º C

• Psicrófilas Tas bajas Ta < 20º C

Psicotróficas 5º C se desarrollan en los frigoríficos, y son los que terminan por deteriorar los alimentos.

Las bandas de temperatura varían según el producto con el que se está trabajando: agua, alimentos...

Lo importante es utilizar siempre el mismo criterio, con la finalidad de comparar resultados.

Deben utilizarse métodos fácilmente reproducibles.

MÉTODOS DE ANÁLISIS

1.-Toma de muestras, transporte y conservación de las mismas:

La fiabilidad de un análisis bacteriológico depende:

• del respeto a la cadena de vigilancia

• de la corrección con que se ralice dicho análisis.

ANÁLISIS FÍSICO-QUÍMICO

ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO

TOMA

MATERIAL PUNTO DE TOMA

TRANSPORTE

ACONDICIONAMIENTO

ENTREGA

1.1. La toma de muestras (generalidades):

El recipiente debe estar construido a partir de materiales inertes (plástico, vidrio...). La reglamentación indica qué tipo de materiales admite cada muestra. En el caso del agua, el vidrio de cierta calidad es más que suficiente. También debe tener en cuenta una cierta capacidad en relación al volumen de muestra que queremos tomar. Estos vasos tomamuestras deben tener un volumen mínimo por norma, así como un diámetro mínimo de la boca. El cierre es de rosca (preferiblemente), pero sea cual sea el tipo de cierre, debe ser hermético, para evitar pérdidas de muestra y contaminación de la misma.

Durante el transporte, los tarros deben ir en una nevera verticalmente y en un ambientefrío, que se conseguirá con hielo. El material debe estar bien limpio, aclarado y, en el caso del análisis microbiológico, debe estar esterilizado.

Las muestras deben etiquetarse mediante etiquetas atadas al tarro o etiquetas adhesivas. En ellas debe reflejarse el día y la hora de la toma, el punto de toma, el nombre de la persona que la ha recogido... los detalles, deben apuntarse en el libro de campo.

En la entrega de muestras, cada una debe ir acompañada de un boletín.

En caso de un tercer análisis exigido por la administración con motivo de una denuncia, deben seguirse las normas al pie de la letra, precintando los tarros de las muestras y revisando el material al llegar al laboratorio..

MANUAL T. MUESTRAS SIMPLE (una muestra en un momento determinado)

PUNTOS DE TOMA: - grifo doméstico

- aguas superficiales (ríos, lagos...)

TOMA MUESTRAS - puntos de baño

- arquetas o registros

- ...

AUTOMÁTICA

No se debe coger agua de la orilla, porque es allí donde se acumulan los residuos naturales (tierra, hojas, y otra materia orgánica). Por tanto, cogiendo el agua en zonas de remanso se coge mucha más materia orgánica, así que debemos huir de ellas. De ese modo, esas muestras no van a ser representativas.

La muestra debe tomarse en sentido contrario a la corriente de agua, introduciendo todo el tarro en el agua para evitar coger sustancias flotantes.

Para el análisis microbiológico nunca se llena el tarro hasta arriba (se dejan unos 2cm), para que los microorganismos puedan vivir normalmente. Una vez rotulado se introduce en el maletín de transporte y se lleva al laboratorio.

No debemos coger los materiales flotantes porque, al hacer pasar la muestra por el filtro, éste se obtura. Por otro lado, con cada material grosero también van numerosos microorganismos, lo que varía mucho los resultados de los análisis.

Para realizar una toma en un grifo doméstico, debemos comenzar por quitar los suplementos que pueda tener, flameamos el grifo y dejamos correr el agua de forma suave para que no se hagan burbujas, ya que si llenamos el tarro con burbujas, sobreoxigenamos la muestra. Seguidamente, se flamea la boca del tarro, se toma la muestra, se vuelve a flamear la boca del tarro, se cierra, se etiqueta y se guarda.

El objetivo de la toma es el de obtener una porción de material cuyo volumen sea lo suficiente pequeño como para que pueda ser transportado con facilidad y manipulado en el laboratorio sin que por ello deje de representar con exactitud el material de donde procede.

Ello implica que la proporción o concentración de todos sus constituyentes será la misma en la muestra que en el lugar de procedencia o punto de toma. Las muestras serán manejadas de tal forma que no se produzcan alteraciones significativas en su composición antes de que se realicen las pruebas pertinentes. Recordemos el apartado referente al transporte de las mismas.

Por otro lado, la persona o personas encargadas del muestreo deberán estar suficientemente formadas para desempeñar la labor. Al mismo tiempo deberán conocer el objeto de la toma y saberse responsables en todo momento de la muestra. No deberá romperse nunca la cadena de vigilancia.

1.2. Toma de muestras propiamente dicha:

Tomaremos muestras en:

• Medios continentales: las aguas serán dulces en su mayoría (ríos, lagos, fuentes, pozos, pantanos, depósitos, redes de suministro, grifos, bocas de riego, puntos de baño...).

• Medio marino: las aguas serán generalmente saladas o salubres (zonas de costa, mar abierto, puntos de baño...).

• Medios de transición: las aguas pueden ser salobres (marismas, albuferas, estuarios, áreas recreativas...).

Los puntos de toma pueden hallarse en un medio natural o en medios parcial o totalmente modificados.

Toma de muestras para un análisis físico-químico:

Es recomendable tomar muestras para el físico-químico y para el microbiológico por separado.

Una vez acondicionado el envase en el laboratorio (recipiente inerte, lavado con soluciones jabonosas idóneas y posterior aclarado final con agua destilada), se procederá a la toma teniendo en cuenta lo siguiente:

• Antes de efectuar la toma definitiva, se aclarará el tomamuestras 3 veces con el agua del punto de toma. Se tomará el recipiente por la base, se introducirá en el agua 25-30 cm por debajo de la superficie, imprimiendo al mismo tiempo el movimiento que permita la toma en sentido contrario a la corriente. Dicha toma se efectuará lo más lejos posible de la orilla.

• El recipiente tomamuestras se llenará hasta el borde, con el fin de evitar la oxigenación durante el transporte.

• Si la toma se realizara en un grifo doméstico, boca de riego o similar, deberá evitarse la oxigenación excesiva.

Toma de muestras para un análisis microbiológico:

Una vez lavado y escurrido el tomamuestras como en el caso anterior, se envolverá la zona de la boca con un papel exento de sustancias tóxicas o, en su defecto, con un papel de aluminio y se procederá a su completa esterilización.

En el lugar de la toma, se flameará la boca del recipiente con un algodón empapado en alcohol o, en su defecto, con una cocinilla de camping gas. Se realizará la toma como en el físico-químico, pero atendiendo a las salvedades siguientes:

• Se efectuará la toma directamente, sin aclarados previos.

• Se dejará una cámara de aire entre la superficie del líquido y la tapa del tomamuestras (la distancia de un par de dedos o unos 2,5 cm). Esto facilitará la homogeneización de la muestra permitiendo, al mismo tiempo, la dilatación de la misma y el mantenimiento de un ambiente aerobio.

En todos los casos el recipiente será de vidrio o plástico neutros y el cierre hermético.

La labor de toma queda facilitada si la boca del recipiente presenta un diámetro amplio.

Otras labores son:

• etiquetado de la muestra

• sellado

• libro de registro

• transporte adecuado

• etc.

Casos particulares:

¿Qué hacer cuando el agua contiene o se sospecha que contiene cloro u otros alógenos? ¿Y cuando contiene importantes cantidades de cobre, cinc u otros metales?

• Decloración o descloración:

Si el agua de muestra contiene cloro o sospechamos que la pueda contener actuaremos añadiendo un agente reductor, salvo que lo tenga incorporando el medio de cultivo a utilizar.

Un ejemplo común de agente reductor es el Na2S2O3 (tiosulfato de sodio). Dicho agente no alterará la carga microbiológica del agua.

Como referencia, para una muestra de 120 ml, utilizaremos 0,1 ml de una disolución de tiosulfato al 10%, la cual neutralizará una muestra de agua que contenga 15mg/l e cloro residual.

Si la muestra es de agua potable, bastarán 0,1 ml al 3%, pudiendo neutralizar hasta 5mg/l de cloro residual.

Si el agua no tuviese cloro, las bacterias no se verían afectadas por esta disolución.

• Contenidos importantes de cloro y cinc:

Si sospechamos que el cobre o el cinc están presentes en la muestra en cantidades apreciables, debemos añadir a la misma un agente quelante, el cual reducirá la toxicidad del metal.

Se tomarán previamente 372 mg/l de EDTA (sal disódica del ácido etilen-diaminotetracético). Ajustaremos a pH=6,5 y la añadiremos al recipiente tomamuestras antes de ser esterilizado.

Para un recipiente de 120 ml, utilizaremos 0,3 gr de la solución al 15%. Puede combinarse con la de Na2S2O3 antes de introducirla en el tomamuestras.

Los recipientes, antes de ser utilizados, deberán estar totalmente secos.

Muestras simples: son aquellas tomadas en un tiempo y lugar determinado para su análisis.

Muestras compuestas: son las obtenidas por mezcla y homogeneización de muestras simples recogidas en el mismo punto y en diferentes tiempos.

Muestras integradas: son las obtenidas por mezclas de muestras simples recogidas en puntos diferentes y simultáneamente.

Grifos: una vez retirados filtros u otros accesorios se procederá a una cuidadosa limpieza con agua o alcohol.

Con el grifo cerrado se flameará el extremo del mismo, mediante la llama obtenida con un poco de algodón empapado en alcohol y sostenido con unas pinzas o bien una lámpara de soldar.

Se abrirá el grifo para que el agua fluya abundantemente y se renueve la contenida en la tubería. Se destapará el frasco esterilizado sin tocar la tapa del mismo ni el interior del tapón.

Todos los movimientos se realizarán con la máxima asepsia.

Pozos y depósitos: se introducirá en el agua un frasco de muestra o un cubo lo más limpio posible y se tomará la muestra tras haber agitado la superficie del agua.

Lagos, ríos...: deberán considerarse diversos factores (profundidad, caudal...). Se tomará lo más lejos posible de la orilla procurando no remover el fondo y evitando los remansos o zonas de estancamiento.

Manantiales: en manantiales naturales, o fuentes de caudal continuo, sin dispositivos de intermitencia, se tomará la muestra directamente sin adoptar medidas especiales de drenaje.

Bocas de riego: se utilizarán acoplamientos especiales que permitan operar como en el caso del grifo. La muestra no deberá llenar totalmente el frasco, dejando un espacio que después facilite la homogeneización de la muestra.

Depuradora: se procederá como en el caso de los ríos, lagos..., pero con el añadido de que se puede tomar antes, durante y después de la depuración.

Agua residual. Precauciones a tener en cuenta: la toma se realizará como en los casos de lagos, ríos... pero teniendo en cuenta las medidas de seguridad y salud, tomando la muestra protegidos con guantes, bata... y evitando el contacto directo con el agua para evitar una posible transmisión de enfermedades.

2.-Bacterias aerobias (o bacterias totales):

2.1. Definición:

Son todas las bacterias heterótrofas, aerobias y anaerobias facultativas, mesófilas y psicotróficas capaces de crecer en un medio de agar nutritivo.

2.2. Fundamento:

Se basa en contar el número de colonias desarrolladas en una placa de medio de cultivo sólido, al que se ha sembrado un volumen conocido de agua transcurrido un tiempo y una temperatura de incubación determinados.

2.3. Material y medio de cultivo:

Material:

Placas de Petri de 90 a 120mm de diámetro, estériles.

Pipetas grauadas en ml, divididas en décimas, estériles.

Estufa regulada a 37º C (1º C).

Estufa regulada a 22º C (2º C).

Medio de cultivo:

Preparación del agar nutritivo.

Peptona bacteriológica, 5g.

Extracto de carne, 3g.

Agar, 15g.

Agua destilada, 1000ml.

Disolver los componentes por calentamiento hasta punto de ebullición y disolución total del agar, evitando la formación de espuma. Para ello, vertemos la disolución en un erlenmeyer de 1,5l y la calentamos en una placa calefactora (o en un mechero Bunsen), sin posar el erlenmeyer directamente sobre ella (para ello se utilizará una plancha de amianto). Para evitar que la solución se pegue al fondo, removeremos de vez en cuando con una varilla de vidrio.

Ajustar el pH y repartir a razón de 15 a 20 ml en tubos de ensayo.

Esterilizar en autoclave a 121º C durante 15 minutos.

El pH final del medio deberá ser 6,9 - 7,1.

3.-Diluciones:

Las utilizaremos cuando el contenido en bacterias del agua sea muy alta y no nos permita determinar el número de ellas que tenemos.

Las más utilizadas son las diluciones decimales:

10-1 1:10

10-2 1:100

10-3 1:1000

Partimos de una muestra original, de la que cogemos 1ml y lo disolvemos hasta 10 (1/10). Después cogemos 1ml de éta y lo disolvemos hasta 10 (1/100). De ésta cogemos 1ml y lo llevamos a 10 (1/1000).

Antes de tomar la muestra de la original, se homogeneiza:

• Si es un tarro y éste está prácticamente lleno (cosa que no debería darse), lo que hacemos es invertir sucesivamente el tarro un número de veces como 25.

• Si el tarro presenta una cámara apreciable, podemos agitar el tarro sin ningún problema, que es lo que la norma recomienda.

• Si el recipiente es grande, conviene homogeneizarlo y pasarlo a tarros más manejables.

• Si es un tubo de ensayo, se agita cuidadosamente o se insufla aire a través de la pipeta y con ayuda de un chupón.

Una vez que sacamos el líquido, lo pasamos a otro tubo de ensayo, pegando con la punta de la pipeta la pared del tubo al pasar el agua.

4.-Manejo del asa de siembra:

Es una herramienta que se utiliza para sembrar. Decimos que sembramos cuando cogemos una muestra de agua y la colocamos sobre un medio de cultivo.

Es una varilla de metal (aleación Cr-Ni/Cr-V) que en el extremo tiene un bucle y en el otro extremo un mango que se desenrosca y permite reponer o sustituir el alambre o cambiarlo por la aguja de siembra. También existe otro elemento con forma de lanza y más grueso que la aguja, llamado lanceta.

Hay dos medidas. El más grande se utiliza para los tubos de ensayo de 2 x 40. El extremo se pone al rojo muy rápido, y en ese momento tenemos la certeza de que está estéril.

Se deja enfriar unos instantes el filamento antes de la siembra para evitar matar a las bacterias.

Se puede cambiar el filamento por uno que no esté doblado (aguja de siembra).

Procedimiento:

• Comprobar que las partes estén bien ensambladas.

• Flamear el filamento y la zona de rosca.

• Esperar a que enfríe.

• Sembrar.

5.-Observación del cultivo:

Cada colonias de bacterias puede estar formada por unos 50.000 individuos. Si el agua tiene pocas bacterias, habrá pocas colonias. Si en cambio está muy contaminada, habrá que diluir el agua para poder contar las colonias (Bacteria = colonia = UFC (Unidad Formadora de Colonias)).

Primera se harán los análisis sin diluir.

Si en cada placa nos sale un número distinto de colonias podemos considerarlo normal. Lo que no sería normal es que aparecieran valores muy extremos. Al hacer recuento de placas, todos son distintos, pero se aproximan a uno medio.

No obstante, a la hora de desechar placas hay una norma: si está muy poblada, si hay burbujas, hongos...

Para dar un valor se halla la media de todas las placas, pero respetando una norma que obliga a aceptar unas y rechazar otras regla del 30 - 300: “se desecharán aquellas placas cuyos valores sean menores de 30 y mayores de 300”. Por tanto, se desecharía las oportunas y se haría la media con las restantes. Esto se da porque en todo análisis, los resultados tienen una base estadística, y estadísticamente, estas placas no son fiables, ya que por debajo de 30 puede darse por contaminación de la placa por mala manipulación; las superiores a 300 se desechan porque en el espacio de la placa no es fiable un número superior a este, ya que las primeras colonias en desarrollar ocupan todo el espacio y no dejan crecer a otras, auque estén ahí.

A la hora de hacer el cultivo, durante todo el proceso se trabajará cerca del mechero Bunsen con el fin de que éste cree una atmósfera inerte.

Después de sacarlo del autoclave debemos dejar enfriar el medio para evitar matar las posibles bacterias (Ta <44º C).

A la hora de meter la placa petri en la estufa, debe estar al revés.

Sin diluir: 28 40 60 350

1/10: 12 30 45 400

1/100: 5 12 27 290

Podemos encontrarnos situaciones en las que en una dilución salgan más bacterias que en las que están sin diluir. En estos casos, la placa que haya salido con este resultado se puede desechar.

A la hora de hallar la media no se deben mezclar las placas de distinta dilución o concentración.

6.-Microscopía:

El microscopio simple o lupa es aquella que sólo dispone de una lente convergente.

El microscopio compuesto o “microscopio” es aquel que dispone de una lente ocular y otra objetivo.

Defectos ópticos inherentes a las lentes:

• Aberración esférica: dificultad para enfocar simultáneamente todo el campo del microscopio.

• Aberración acromática: irisaciones que se observan en torno a los objetos.

Partes fundamentales de un microscopio:

• Lentes convergentes: ocular (una o más) mono o binocular.

objetivo (una o más) revólver.

• Tornillos macrométrico y micrométrico son los mecanismos que facilitan el enfoque.

• Platina soporta la preparación. Puede tener accesorios (pinzas móviles, mecanismo giratorio, etc.).

• Diafragma reduce el haz de rayos luminosos.

• Condensador de “abbe” sistema de lentes convergentas que transforman el haz de rayos paralelos en un cono cuyo vértice coincide con el nivel del objeto que se observa en el centro del orificio de la platina.

• Fuente de la luz solar o lámpara con filtro.

• Estativo es una zona en la que están colocadas las lentes y que sirve para agarrar el microscopio a la hora de un traslado.

Lentes OBJETIVO:

• Secas.

• Húmedas.

En un microscopio un objetivo húmedo es el de mayor aumento, como por ejemplo el de 100x.

La lente debe sumergirse en el aceite para captar mejor la luz, de ahí el nombre de objetivo húmedo.

Conceptos básicos:

• Poder de resolución es la capacidad de una lente de presentar distintos y separados dos puntos adyacentes cercanos. Capacidad para revelar detalles.

• Contraste grado o diferencia observado entre la muestra y el medio que la rodea.

• Aumento es la relación entre el tamaño real de una muestra y como la vemos en el microscopio.

• Objetivos secos (aumentos menores).

Húmedo: objetivo apacromático de inmersión en aceite de cedro. Aumento de 100x.

• Oculares aumentos 10x ó 15x.

7.-Tinción de microorganismos:

Al microscopio pueden observarse: tal como son, sin teñir, o teñidos con colorantes.

En el primer caso, al ser casi transparentes, no pueden ser observados con detalle. No existe suficiente contraste con el medio que les rodea. Pueden identificarse de forma grosera: silueta, núcleos, cilios y, en casos, ni siquiera eso.

En cambio, si se tiñen, pueden identificarse estructuras y formas que de otra manera pasarían desapercibidas.

Los microorganismos y, concretamente, las bacterias, difieren químicamente del medio. Esta diferencia es lo que permite distinguirlas mediante las técnicas de tinción.

El colorante reacciona con la célula y no con el medio.

Las ventajas principales de la tinción son:

• proporciona contraste entre el microorganismo y el medio,

• permite la identificación de estructuras tales como los orgánulos celulares,

• facilita el empleo de mayores aumentos,

• puede utilizarse como “criterio” taxonómico (diferenciando las que se tiñen y las que no se tiñen).

Los métodos de tinción se fundamentan en una serie de procesos físico-químicos complejos que varían según los colorantes.

En el caso del proceso conocido como “electroadsorción” (la célula  se teñirá con un colorante + y viceversa), es condición indispensable que la sustancia colorante y el material a teñir tengan cargas eléctricas de polaridad opuesta. Así, los iones cargados positivamente y negativamente se atraerán del mismo modo que el Na+ y el Cl- para la sal NaCl.

Glosario básico utilizado en las técnicas de coloración:

• Coloración progresiva: implica dejar actuar el colorante hasta conseguir la intensidad.

• Coloración regresiva: en una sobrecoloración se intenta eliminar el exceso de colorante. Esto se consigue con agua, alcohol, ácido, etc.

• Coloración terminal: coloración de estructuras cuya intensidad es independiente del tiempo que actúe el colorante.

• Fijación de la coloración: necesaria esta operación en el caso de coloraciones delicadas.

• Mordiente: sustancia que aumenta la afinidad o atracción entre la célula y el colorante. Ayuda a que se fije el colorante a la célula. Ej.: ácidos, bases, lugol (solución yodo-yodurada), etc.

• Coloración directa: el colorante tiñe por si solo sin necesidad de mordiente.

Los colorantes son, en general, sales en las que uno de los iones tiene un color. Una sal es un compuesto formado por un ión cargado positivamente y otro cargado negativamente.

El colorante simple azul de metileno es sal cloruro azul de metileno, que se disocia en Cl- y azul de metileno+. El color del colorante reside en el ion azul de metileno, cargado positivamente. Las diferencias de carga son, por tanto, las responsables de la afinidad entre la célula y el colorante.

Tinción negativa: teñimos el medio, definiendo la forma de las bacterias.

Es una tinción poco frecuente.

7.1. Tinción de GRAM:

Su utilidad es para clasificar bacterias en dos grupos:

• Las que se tiñen G+

• Las que no se tiñen G-

La capacidad de la tinción dependerá de las membranas nucleares de cada bacteria.

Tinción diferencial:

Tinción de GRAM es la tinción diferencial más empleada en bacteriología. La pared celular es la responsable de la respuesta a la tinción de GRAM (1884). Desde esa época lo único que ha cambiado es la calidad de los colorantes. La propiedad de teñirse o no de color violeta es una importante característica texonómica. Las GRAM+ pierden el color al ser tratadas con alcohol.

En la “técnica de GRAM” se emplean 4 soluciones:

• Colorante bárico.

• Mordiente.

• Decolorante (agua, alcohol, lugol...).

• Colorante de contraste (colorante que sólo tiñe las bacterias que no tenían colorante).

GRAM+ Streptococcus

Clostridium

Staphilococcus

GRAM- Escherichia coli

Salmonella

Extensión:

Mezclar dos asas del cultivo que se va a teñir, con una gota de nigrosina. Con el asa de siembra, extenderemos la preparación por el portaobjetos.

Frotis: con la misma asa de inoculación o con un portaobjetos extender el colorante sobre la superficie del portaobjetos. Para esto, depositamos una extensión en un extremo del portaobjetos y, con otro porta, arrastraremos hasta el otro extremo de la preparación, extendiéndolo por todo él.

Secar al aire.

Para observar al microscopio buscaremos zonas donde las bacterias estén bastante separadas para poder apreciar bien su forma. Esto ocurrirá en la zona externa de la preparación.

Marcha-técnica. Tinción de GRAM:

Fijar la extensión a la llama y dejar enfriar. Es decir, pegaremos las colonias al cristal. Para ello, acercaremos la preparación a la llama hasta que ésta quede pegada al porta.

Colorear cubriendo la extensión con “violeta de genciana” o “cristal de violeta” durante uno o dos minutos. Para ello colocaremos el porta en un soporte de tinciones, de manera que al depositar el colorante, lo que caiga no caerá sobre la mesa, sino en una cubeta.

Lavar con agua destilada y escurrir. El agua no caerá derectamente sobre la preparación, sino en una zona donde no haya nada y dejaremos que el agua escurra hasta que salga clara.

Cubrir la extensión con “lugol” durante uno o dos minutos(esmalte en GRAM+) para que no se les vaya el color a éstas durante la manipulación de la muestra.

Lavar con agua destilada y escurrir.

Decolore con alcohol hasta que el escurrido (gotas de agua) sea incoloro (10 minutos).

Lavar con agua destilada y escurrir.

Cubrir con “fucsina” diluida durante uno o dos minutos o con “safranina”.

Lavar y escurrir.

Examinar con objetivo de inmersión, colocando antes el cubreobjetos.

Las bacterias G+ aparecerán en azul purpúreo (violeta) y las G- en coloración más bien rojiza.

Las preparaciones deben estar frescas, ya que las bacterias deterioradas reaccionan de forma distinta respecto a los colorantes.

Los portas se conservan en una cubeta con alcohol 70%.

8.-Determinación de cloruros:

La concentración de iones Cl- presentes en una muestra de agua puede determinar mediante su reacción con los iones Ag+ procedentes de un compuesto soluble (AgNO3), dando lugar a un precipitado de AgCl.

La reacción que se produce se representa por la ecuación:

+ Ag+ AgCl

Esta reacción es completa, rápida y da lugar a un sólido insoluble, siendo adecuada para determinaciones cuantitativas.

Para detectar cuándo se ha completado la reacción anterior (punto final de la valoración) se forma un segundo precipitado coloreado, más soluble que el AgCl. Generalmente se utiliza una disolución diluida de K2CrO4 que origina con los iones libres Ag+ un precipitado rojo de Ag2CrO4. Al añadir los iones Ag+ procedentes de una disolución de AgNO3 sobre una disolución acuosa de Cl- y CrO42- se forma el precipitado más insoluble, AgCl, y una vez consumidos todos los iones Cl- el exceso de Ag+ reacciona con los iones CrO42- presentes dando lugar a un precipitado rojo fácilmente visible.

Antes de realizar la determinación, debe valorarse el AgNO3, para lo cual utilizaremos una disolución patrón de NaCl.

El NaCl es un patrón primario y lo único necesario es adquirir NaCl calidad PA (Para Análisis) y como es una sustancia que absorbe humedad debemos asegurarnos que la pesamos sin agua. Lo primero es desecar el NaCl. En este caso se calienta durante 1h a 140º C en un horno con la tapa del pesasustancias abierta. Tras esa hora, abrimos el horno, tapamos el pesasustancias, lo ponemos en el desecador y dejamos que se enfríe.

9.- Determinación de la oxidabilidad de la materia orgánica en aguas de consumo:

El objetivo de esa técnica es la valoración de las sustancias presentes en el agua que son oxidables por el permanganato de potasio (KMnO4) efectuada en unas condicione normalizadas. Este procedimiento es aplicable a aguas potables y a aguas de superficie.

Para determinar la oxidabilidad de aguas residuales se utiliza otra técnica que es la demanda química de oxígeno (DQO).

Calculamos la cantidad de oxígeno cedida por el permanganato cuando oxida esa materia, o la cantidad de oxígeno demandada por la materia en la reducción del permanganato.

La cantidad de materia orgánica determina la contaminación de un agua, utilizándolo como indicativo, y cuanta más materia orgánica tenga el agua, más contaminada está y, por tanto, más oxígeno requerirá para su degradación.

Esta medida podría hacerse mediante el oxígeno atmosférico, pero resultaría una reacción muy lenta, y es necesario un oxidante más fuerte para que la reacción sea más rápida.

Esta técnica tiene por objeto conocer la cantidad de materia orgánica que se encuentra disuelta en las aguas naturales, y la operación consiste en medir el oxígeno utilizado por la materia orgánica para reducir el KMnO4. Es la cantidad de oxígeno que aporta el KMnO4 para oxidar la materia orgánica presente en el agua.

La materia orgánica es un componente no deseado en las aguas de consumo y su oxidabilidad se expresa siempre en mg O2/l, es decir, mg de O2 consumido por la materia orgánica que hay en un litro de agua. El nivel máximo de oxidabilidad permitido en las aguas de consumo es de 5mg O2/l.

Los reactivos necesarios son:

• Oxidante 1l. disolución KmnO4 0,1N

fotodegradablevalorar.

1l. disolución KmnO4 0,01N

• Sustancia primaria 1l. disolución COOH-COOH 0,1N

1l. disolución COOH-COOH 0,01N

• Sustancia acidulante H2SO4 1:3

HCl no recomendable porque añade cloruros.

HNO3 no recomendable porque puede desprender vapores nitrosos.

Las soluciones de KMnO4 son inestables, por lo que se deben conservar en frigorífico a 4º C, así como el oxálico.

Para valorar un agua, que debe ser obligatoriamente de consumo y con una concentración menor a 300mgCl-/l se utiliza esta técnica; si la concentración es mayor, deberemos hacer diluciones, luego antes de la oxidabilidad, deben analizarse los cloruros.

10.-Nitritos. Método colorimétrico del reactivo de Zambelli:

Los nitritos son compuestos no deseados en la composición de las aguas potables de consumo público. Por su estado de oxidación, se encuentran en un estado intermedio entre los nitratos y el amonio, luego pueden aparecer en el agua por una reducción de los NO3- o por una oxidación del NH4+.

Los nitratos aparecen por la solubilidad de las sales de estos en los suelos y por los abonos, apareciendo junto con el amonio en fertilizantes (NH4NO3).

La presencia del NO2- es perjudicial para la salud, sobre todo si se trata de niños, porque son responsables de la formación de metahemoglobina, que se combina con estos, teniendo una capacidad de transporte de O2 menor. Por tanto, la enfermedad producida por el NO2- se conoce como metahemoglobinemia.

Además, la presencia de NO2- en las aguas se produce el aumento de la concentración de las nitrosaminas, que producen cáncer en las vías digestivas superiores y en el hígado. Las aminas forman dentro del cuerpo compuestos aromáticos, como las anilinas, lo que lleva a factores de riesgo de aparición de cáncer. Por ello, la legislación española, en las aguas de consumo, considera la ausencia de nitritos como un parámetro de calidad, considerando un nivel máximo permitido de 0,1mg NO2-/l.

La presencia de mayor cantidad de nitritos hace suponer que el agua tiene cantidades considerables de materia orgánica en vías de oxidación.

Las aguas depuradas o tratadas que tienen cloro libre residual y tricloro de nitrógeno no tienen nitritos, debido a la incompatibilidad de estos iones con el cloro residual (Cl-, HClO, ClO-). Esas sustancias son oxidantes y reductoras, según con quién actúen, con lo que amplía la gama de destrucción. Cuando hay presencia de estas sustancias, el cloro provoca que los NO2- desaparezcan, oxidándolos o reduciéndolos.

El método Zambelli se utiliza para aguas potables, superficiales y residuales domésticas e industriales.

La determinación con este método puede realizarse siempre y cuando la concentración de nitritos se encuentre entre 0 - 0,92 mgNO2-/l.

Cuando existe NO2-, el ácido sulfanílico en medio clorhídroco y en presencia de NH4+ y de fenol, forma un complejo coloreado amarillo cuya intensidad de color es proporcional a la concentración de NO2-.

Ácido sulfanílico (paraaminobencenosulfónico o paraanilinsulfónico):

NH2

Anilina de ella derivan las

sulfamidas

Ácido sulfónico HSO3 H2O

H2SO4 - 1H2O

Al ser un medio clorhídrico, deberá añadirse HCl y en presencia de fenol. El complejo que se forma es una sustancia con un grupo principal rodeado de una sustancia mediante enlaces de tipo covalente. En la segunda esfera de coordinación está en la sustancia iónica.

Estos complejos forman un color que es más intenso según la concentración de NO2-, lo que nos va a permitir saber cuántos iones tenemos en la muestra mediante un espectrofotómetro.

Así, si encontramos la longitud de onda en la que produce ese color, se mide la absorbancia o transmitancia de los de los patrones y se relacionan los parámetros con la absorbancia o transmitancia, obteniendo la concentración en las tablas, donde se introduce el dato conocido en un eje y, al ir al otro, se obtiene el resultado de la concentración.

11.-Dureza. Método volumétrico por complexometría:

La dureza se determina por la concentración de sales de calcio y magnesio disueltas en el agua.

La dureza es siempre la suma de las durezas debidas a los iones Ca2- y Mg2- principalmente (hay otras). Depende mucho de por dónde pase esa agua. Normalmente tendremos CO32-, HCO3- y SO42- en forma de sales de Ca y Mg. Los CO32- son poco solubles, siendo mucho más solubles los HCO3-. Desde el punto de vista de dureza se clasifican en aguas duras y blandas, y hay distintos criterios de clasificación. De esa manera:

• Se recomienda que las aguas de consumo no posean medos de 100mg CaCO3/l.

• < 100 mg CaCO3/l aguas muy blandas

• hasta 150 mg CaCO3/l aguas blandas (de suma calidad)

• hasta 300 mg CaCO3/l aguas de calidad media

• hasta 500 mg CaCO3/l aguas de calidad aceptable

• >600 mg CaCO3/l aguas de muy mala calidad

Las muy blandas son poco recomendables para el consumo porque tienen un pH ácido y atacan las tuberías, sobre todo si son de plomo o de hierro galvanizado.

La dureza se puede expresar de varias formas:

mg Ca2+/l

mg CaO/l ºD = 10mg CaO/l

mg CaCO3/l ºF = 10 mg CaCO3/l

ppm 1mg CaCO3/l

se puede hacer con distintos reactivos, mucho de ellos se venden y se conocen como complexones (complejos). De ellos, el más utilizado es el EDTA (ácido etilendiamintetraacético) y sus sales sódicas y potásicas. Todo lo que se compra está basado en este ácido. Nosotros utilizaremos la sal disódica de este ácido.

Estos compuestos se utilizan para realizar volumetrías en las que se utiliza como agente complejante un indicador de metal para indicar el punto final de la valoración.

12.-Amonio. Método colorimétrico cuantitativo (nesslerización directa):

El NH4+ es un indicador de la existencia de contaminación en las aguas. Normalmente aparece como consecuencia de la degradación de la materia orgánica presente en el agua. Los compuestos de nitrógeno se van degradando y estos pueden aparecer en la forma más reducida del nitrógeno (NH3 NH4+), los NOx no suelen aparecer como tales en las aguas, aparecen como NO2- y NO3- en su forma más oxidada. Si hay microorganismos en las aguas, estos consumen el O2 disuelto en el agua. Si éste disminuye, los microorganismos reducen los compuestos oxidados hasta formas NH4+.

La legislación marca como valores orientativos los que no exceden de 0,05mg NH4+/l.

Este método de la nesslerización directa sólo es aplicable a aguas poco polucionadas y con poca coloración (aguas de consumo). Normalmente en aguas contaminadas se realiza otro proceso.

Este método tiene un rango de 0 - 1,806 mg NH4+/l.

El reactivo de nessler es el tetrayodomercuriato potásico (K2HgI4), que reacciona con el NH4+ para dar un compuesto que es el yoduro de dimercurioamonio [Hg2(NH3)4]I2, de color amarillo que permite la determinación colorimétrica del NH4+ a 425nm de longitod de onda. Así, relacionamos la concentración de la disolución con la absorbancia del compuesto.

Si cuando vamos a tratar el problema, al añadir el reactivo nessler aparece turbidez, eso es indicativo de que hay cantidades de cobre, magnesio u otro metal que forman precipitado. Hay que eliminarlo para poder leer, para lo que tratamos el problema de la siguiente manera: para 100ml de problema se añade 1ml de sulfato de cinc y se agita. Seguidamente se agregan 0,5ml de NaOH, para obtener un pH de 10,5. Mezclar bien y dejar reposar para que sedimente el precipitado. Clasifíquese por centrifugación o filtración. En el caso de filtrar, comprobar que en el papel de filtro utilizado no hay amoniaco, y se analiza el filtrado con reactivo nessler. Fíltrese la muestra desechando los 25 primeros ml. Tomar 50ml del agua tratada y seguir el procedimiento habitual.

Para conservar muestras, se tratan con 1ml H2SO4/l muestra. Al analizar la muestra tendrá carácter ácido, por lo que antes de analizar esa agua, se deberá neutralizar con NaOH hasta pH 6-8.

13.-Determinación del residuo seco total filtrable y no filtrable:

Las aguas de consumo tienen una serie de sales disueltas. Cuando la cantidad de sales es muy elevada, se consideran de mala calidad para consumo humano e industrial. Esta agua poseen una conductividad alta.

Se medirá primero temperatura, pH y turbidez.

Las partículas insolubles son el residuo sólido no filtrable. Tomamos un volumen de 100ml y lo filtramos. Lo que quede en el filtro será el RSNF.

Ponemos el filtro en un buzzler, lo lavamos con agua destilada para quitar impurezas, metemos el filtro y un vidrio de reloj a 110º C 1h en una estufa y lo pesamos. Una vez tarado, se filtra a través de él 100ml de muestra, se vuelve a llevar a la estufa a 110º C 1h y lo enfriamos en desecador y lo pesamos. La cantidad de partículas sólidas la dará la diferencia de pesada.

Para calcular la cantidad de residuo expresada en mg/l emplearemos la diferencia de pesada y lo dividiremos entre el volumen de la muestra.

Cuando se filtran los 100ml, el filtrado se recoge en una cápsula de porcelana previamente tarada y se calienta a sequedad en baño maría o en baño de arena (una vez seco, se mantiene una hora más) y se lleva a la estufa a 110º C 1h y por diferencia de pesada se obtendrá la cantidad de sales solubles en la muestra (RSF).

PRETRATAMIENTO

1.-Introducción:

Fuente

Depuración aguas consumo aguas residuales depuración medio (río, pantano...)

En la mayoría de los casos, un porcentaje elevado del agua residual, es consecuencia de una utilización indebida. Bien sea en los domicilios, bien sea en las industrias.

Domicilios: grifos abiertos sin necesidad

pérdida por mal estado de grifos, cisternas...

programas de lavado incorrectos

...

Empresas: mala planificación

pérdida por dejadez (mangueras...)

carencia de sistemas de depuración

...

Dichos malos usos representan un incremento económico: en el recibo y/o cánon de vertido (recaudación con fines exclusivamente medioambientales).

Si las aguas residuales son vertidas directamente al medio, existe riesgo de contaminación de las superficiales y/ o subterráneas, y por tanto riesgo sanitario, sanciones...

Si se depuran, sobredimensionamiento de la obra civil (depuradora) y del tratamiento costes.

El uso racional del agua (prevención) es lo aconsejado.

El Real Decreto Ley 11/1995 habla de: tratamiento primario, secundario y adecuado. Por costumbre: pretratamiento, primario, secundario, terciario y desinfección y, paralelamente, tratamiento de lodos.

Tanto las aguas naturales como las contaminadas llevan presentes elementos y sustancias que hay que eliminar. Los procesos encaminados a tal fin es la depuración.

Reducir los efectos que pudieran derivarse de la contaminación asegura la protección de la biosfera.

Los núcleos urbanos, en desarrollo o no, tienen que disponer de planes que permiten prever las necesidades de futuro suministro y depuración. Los ayuntamientos son los encargados de, bien gestionar esas aguas contaminadas, o bien subcontratar empresas privadas que se encarguen de ella.

A nivel causal, los tratamientos los calificamos en:

Físicos: sedimentación, flotación, filtración...

Químicos: precipitación química, coagulación - floculación...

Biológicos: filtros bacterianos, lodos activados, biodiscos...

Otros: térmicos, incineración...

Si contemplamos la depuración de forma general, hablaremos de:

• Línea de aguas

• Línea de lodos

• Línea de residuos

2.- Componentes:

El pretratamiento no suele contemplarse como un tratamiento propiamente dicho, sino como una adecuación previa del agua antes de que ésta sea sometida a la línea de aguas.

Con el pretratamiento eliminamos sólidos inorgánicos de tratamiento fino a grueso, lo que favorecerá los tratamientos posteriores.

Aliviadero.-

Permite regular el caudal de agua de entrada. Su diseño permite eliminar el volumen de agua pluvial...

Desbaste.-

Mediante rejas y tamices eliminamos objetos y materias groseras susceptibles de causar atascos, obstrucciones, etc...

Las rejas son barras de sección (geométrica) variable. <existen distintas clasificaciones en función de la separación entre barrotes: de gruesos, 50-100 mm; de finos, 3-10 mm.

Si en un mismo pretratamiento se usan ambos tipos, la de gruesos precederá a la de finos (barras - tamices).

Estos sólidos se recuperan con una pala que los va recogiendo (trapos, arcillas...).

Dilaceración.-

Consiste en la trituración de los sólidos, que una vez triturados eran vertidos de nuevo al agua para depurar. Hoy en día, su uso no es habitual, ya que sólo entorpecía el sistema de tratamiento (no pudiendo evitarse atascos ni erosiones excesivas); así es que hoy en día es preferible eliminarlos desde un principio.

Desarenado.-

Es un proceso en el que se tratará de eliminar los sólidos no orgánicos, con carácter más bien mineral. El agua llega a una balsa con una cierta agitación, lo cual provoca que las partículas sólidas no orgánicas vayan depositándose en el fondo. Las partículas orgánicas, al ser menos densas, permanecen en al seno del líquido. Luego se eliminan los sólidos precipitados, bien mediante rasquetas, bien (si el fondo tiene forma de cono) por medio de un sistema de tuberías. Si el vaciado es manual, la balsa debe vaciarse y los operarios se encargarán de eliminarlos del fondo de la balsa.

Con los desarenadores se pretende separar del agua las arenas y cualquier partícula pesada cuya velocidad de sedimentación o peso específico sea mayor que las partículas ligeras.

Este conjunto de sólidos suelen presentar una granulometría superior a las 200 m.

La geometría de los desarenadores se ajusta a la de un canal (sección rectangular) o al de una balsa (sección rectangular o circular).

En el caso del canal, el agua se hace circular a una velocidad de 0,3 m/s. A esa velocidad, los sólidos ligeros se mantienen en suspensión y se decantan las arenas. Estas arenas se extraen cada cierto tiempo.

En las balsas de varios metros de lado o diámetro, se generan corrientes circulares utilizando aire u otro sistema. Este sistema se utiliza cuando las balsas son tan grandes que el simple flujo de agua no es suficiente para alcanzar ese movimiento.

Los sólidos precipitados se pueden extraer de forma mecánica o manual.

El desarenado permite: evitar atascamientos

reducir la abrasión sobre los materiales

disminuir la densidad de los fangos

...

Para diseñar un desarenador se tendrá en cuenta:

- El área A

- El caudal Q

- La velocidad superficial Vc

A =

TRATAMIENTO PRIMARIO

1.- Introducción:

Definición según R. D. L. 11/1995 de 28 de diciembre por el que se establecen las normas aplicables al tratamiento de las A. R. U. : tratamiento primario es el tratamiento de las aguas residuales urbanas mediante un proceso físico o físico-químico que incluya la sedimentación de sólidos en suspensión u otros procesos en los que la DBO5 de las aguas residuales que entren se reduzca por lo menos an un 20% antes del vertido y el total de sólidos en suspensión al menos en una 50%.

2.- Componentes:

Sedimentación.-

Proceso consistente en la eliminación de sólidos en suspensión por diferencia de densidad.

Las partículas superiores a 10mm sedimentan por gravedad.

Para ciudades grandes, estas balsas deben tener una capacidad bastante grande, y deben constar de sistemas de agitación mecánica para que el agua se homogeneice y las partículas en suspensión se distribuyan por igual.

Los objetivos de los decantadores primarios son:

Eliminación de sustancias: sólidos en suspensión y materia orgánica.

Proteger los procesos posteriores relativos a la oxidación biológica por intrusión de fangos, evitar las abrasiones de los diferentes equipos...

Lodos, fangos o biosólidos son cualquier sólido, semisólido o líquido de desecho generado por una planta de tratamiento. En el caso de las A. R. U. solemos llamarlos biosólidos y sería el material más pesado que sefimenta. Los lodos llegan a estar constituidos por un 60% de materia orgánica, son ricas en nutrientes (nitrógeno, fósforo y potasio), presentan trazas de metales pesados, de productos químicos... Su contenido en agua es muy alto.

Partículas >10-2 mm sedimentables

Partículas 10-6 - 10-2 mm coloides (coagulación)

Partículas <10-6 mm disueltas

Para las partículas coloidales es necesario añadir compuestos que hacen que se unan y precipiten. Son las que, en mayor grado, proporcionan turbidez al agua.

La sedimentación, por tanto, es una operación de separación “sólido - fluido”.

Las partículas más groseras se depositan en el fondo del decantador por la acción de la gravedad por caída libre, debido a que su masa es capaz de vencer diversos tipos de fuerzas: ascensorial, rozamiento...

En la sedimentación llamada difusa (fluido en el que las partículas presentes se interfieren), la sedimentación depende de factores tales como: tamaño, concentración, grado de agregación(coalescencia)...

La sedimentación forzada se produce cuando las partículas sedimentan todas en conjunto; por tanto, a la misma velocidad.

En el seno del fluido mantienen unas respecto a otras posiciones equidistantes.

sedimenta el conjunto

En el caso de la sedimentación por compresión, como su nombre indica, las partículas se sitúan cercanas unas a otras hasta el punto de que se producen las mismas reducciones de volumen, deformaciones y roturas.

La porosidad del conjunto se reduce considerablemente.

En los tratamientos de depuración, la sedimentación denominada por caída libre se realiza durante el “desarenado”.

La difusa, en el tratamiento primario.

La forzada, en el tratamiento secundario.

La de compresión, en el espesamiento de lodos por gravedad.

Factores a la tener en cuenta a la hora de diseñar un decantador o un sedimentador son:

• Caudal (y sus oscilaciones).

• Carga de sólidos.

• Carga superficial.

• Área del sedimentador.

• Altura del mismo.

• etc.

En un sedimentador de “flujo horizontal” (sedimentador rectangular) la trayectoria de la partícula es curvilínea.

flotantes

influente efluente

lodos

La eficacia de este tipo de sedimentador está ligada principalmente a la “carga superficial” y al tiempo de sedimentación.

La carga superficial es un parámetro característico en el diseño y es menor de 1,5 m3/m2/h con un periodo de retención de 2/3 horas.

A nivel teórico se hacen cálculos para conocer la velocidad de sedimentación de una partícula en un determinado tipo de sedimentador.

Se tienen en cuenta para ello las expresiones matemáticas de Stokes, Allen y Newton, aplicables a una partícula esférica, aislada y no compresible que sedimenta en el seno de un flujo determinado.

La aplicación de estos modelos nos aproxima a lo que pudiera ser. No obstante, la realidad se aleja, en ocasiones, demasiado de dichos modelos: variación del flujo, flujo uniforme, etc. Modelos prácticos, en definitiva.

En el caso de los decantadores rectangulares, el flujo es paralelo a la dimensión más larga. La altura o profundidad del mismo no es un factor especialmente importante. Es preferible un decantador que ofrezca gran superficie que mucha altura.

Los fangos aquí son retirados por el fondo por elementos mecánicos: rasquetas, las cuales trabajan con una cadencia determinada (unos minutos). Una vez “apilados”, son retirados mediante equipos de bombeo.

Los elementos flotantes, espumas... son también retirados por elementos mecánicos.

El modelo expuesto puede modificarse jugando con la entrada (a distintas alturas), la salida( más de una)...

Todos ellos los encuadramos dentro de los “decantadores dinámicos”, contrariamente a los “estáticos”, llamados así incorrectamente, ya que disponen de elementos mecánicos de evacuación en la mayoría de los casos.

Los estáticos suelen utilizarse para la eliminación de arenas (desarenado).

Decantador circular:

La entrada de agua (facultativa) suele ser por el centro y sale por la periferia.

Los fangos suelen ser arrastrados hacia un pozo de lodos próximo al centro, mediante rasquetas giratorias.

La eliminación de espumas flotantes se realiza mediante un mecanismo sincronizado con las rasquetas de lodos.

La velocidad de dichas rasquetas puede oscilar (1,5 a 3 m/min).

Los lodos del pozo pueden ser removidos (extraídos) mediante bombas u otros sistemas.

La pendiente del tanque se aproxima a 8-9%.

Flotación.-

Se pretende con esta operación eliminar aquellos sólidos en suspensión con una densidad próxima a la del agua: aceites, grasas...

En el agua residual se introducen burbujas muy finas de aire. Éstas se fijan a la materia particulada ayudándola así a flotar. Una vez en la superficie son retiradas.

En la utilización de este sistema se intenta relacionar: kg de aire utilizado y kg de sólido eliminados.

En este caso, la flotación recibe el nombre de flotación forzada (partícula-gas). Este tipo de grupo o conjuntos son menos densos que el líquido del cual constituyen la fase dispersa.

Para que los grupos “partícula-gas” (o gas-gas) se formen, será necesario que la afinidad de las partículas en cuestión sea mayor con el gas que con el líquido.

La eliminación de aceites y grasas, así como de otros “flotantes” tiene por objeto, entre otras:

• Controlar y reducir la materia orgánica.

• Evitar obstrucciones en conducciones, desagües...

• Favorecer el rendimiento de los distintos tratamientos.

• Interferir en procesos de digestión de lodos.

• Evitar el “bulking” (proceso que consiste en la hinchazón de los lodos, por lo que no llegan a decantar y no se pueden retirar).

No pueden ser eliminadas estas sustancias si se encuentran disueltas o en forma coloidal.

El rendimiento se estas separaciones será muy bajo en el caso de gotas de un diámetro inferior a 0,15 mm.

Un tratamiento convencional adecuado puede llegar a ser un 95% eficaz.

Desaceitado.-

En aquelas circunstancias en las que la carga de aceite no sea importante, pueden utilizarse para tal fin sedimentadores primarios e incluso los desarenadores.

Los aceites y espumas son retirados de la superficie tranquila mediante rascado o vertido.

La labor de desaceitado se ve facilitada si en el fondo hay “aireación” (inyección de aire).

Flotación por inyección de aire:

Se consigue insuflado aire en la masa del líquido a través de cuerpos porosos o difusores que se formen burbujas de pocos milímetros de diámetro.

Por aire disuelto:

En este caso las burbujas tienen pequeña dimensión: 50/70 mm similares a las que salen de un grifo a alta presión.

Estas burbujas se consiguen sometiendo el agua previamente a una presión de 3-4 kg/cm2 en presencia de aire hasta conseguir saturación.

Coagulación-floculación:

Se utiliza para eliminar la fracción coloidal estable de las aguas, que no se puede eliminar fácilmente por sí misma, ya que son partículas tan pequeñas que están prácticamente disueltas en el agua.

Su estabilidad depende de las propias partículas coloidales y de la existencia de cargas negativas repartidas por superficie.

El proceso “coagulación-floculación” pretende desestabilizarla suspensión coloidal para poder retirar dicha fracción.

En la “coagulación” utilizaremos una sustancia coagulante que neutraliza las cargas eléctricas.

Coagular desestabilizar la materia neutralizando cargas.

Flocular agrupación de partículas en flóculos para retirarlos por decantación.

El paso siguiente intenta, mediante la utilización de un producto químico (floculante) agrupar o aglutinar coloides. El resultado es la formación de “floculos”, los cuales son retirados mediante decanteción o flotación.

Los coagulantes más utilizados son sales de aluminio y de hierro. Entre otras:

• Sales de aluminio: (1) sulfato de aluminio

(2) sulfato de aluminio + cal

polímeros de aluminio

• dosificación orientativa:

(1) 100-300 g/m3

(2) 150-500 g/m3 y 100-200 g/m3 respectivamente

• Sales de hierro: (1) cloruro férrico

(2) cloruro férrico + cal

• dosificación orientativa:

(1) 100-500 g/m3

(2) 100-600 g/m3 y 100-800 g/m3 respectivamente

• Complejos hidróxido-aluminosos

Una vez introducido el coagulante, es necesario que éste se difunda con la mayor rapidez, puesto que el tiempo de coagulación es muy breve: unos instantes.

Por ello se aprovecha la turbulencia provocada durante el vertido, pero lo normal es utilizar un agitador que consiga un gradiente de velocidad determinado.

Los coloides son partículas ligeras cargadas eléctricamente.

Los coloides de las aguas residuales son normalmente aniónicas.

En ocasiones, se forman microflóculos, a causa de la unión entre pocos coloides de distinta carga, pero aún así no somos capaces de separarlos por mecanismos de decantación o de recogida en superficie.

Para ello se utilizan reactivos orgánicos de cadena larga (aniónicos, catiónicos o no iónicos) que actúan como nexos entre los microflóculos dando lugar a flóculos verdaderos fácilmente separables.

Coloides

floculante

coagulante

La agitación se consigue como el caso de la coagulación, mediante elementos mecánicos (agitación homogénea y lenta: <1m/s, y tiempo de retención en el tanque 10-30 min).

Son floculantes:

• La sílice activada: solución de ácido polisílico (H2SiO3), considerada durante mucho tiempoi. Ha sido el floculante más utilizado, entre otras razones, por su capacidad para asociarse con las sales de aluminio.

• Los polielectrolitos: son polímeros de origen natural: almidón, goma arábiga, gelatina... de menor actividad que los sintéticos: derivados de las celulosa, polimetacrilatos, PVP (polivinil piridina)...

La floculación quedará en gran medida determinada por la velocidad de contactación de las partículas.

Las partículas pueden contactar debido al propio movimiento térmico floculación pericinética; por el propio movimiento del fluido floculación ortocinética; o por decantación sedimentación primaria.

Cuando las partículas presentan tamaños inferiores a 1mm, la floculación pericinética es más eficaz que la ortocinética.

Sacamos en conclusión de lo anterior que la sola agitación no favorece la agregación de partículas. Si es efectiva en los casos en los que éstas presenten tamaños superiores.

En la mayoría de los casos de actúa sobre la floculación ortocinética.

Una secuencia del proceso coagulación-floculación podría ser:

Alcalinización de las aguas si fuera necesario (ajuste de pH).

Adición de sales de aluminio, hierro... (mezcla 1-3 min).

Puede añadirse a la mezcla algún coadyuvante (similar a un catalizador).

Agregación de un polielectrolito para floculación (agitación lenta: 30 min).

Coadyuvante: naturaleza, dosis, forma de preparación, valencia...

Floculante: naturaleza, dosis, modo de preparación, peso molecular...

Floculador:

Coagulómetro: permite averiguar la cantidad de reactivo a utilizar para conseguir una eficacia floculación final en un volumen de agua determinado.

Secuencia:

• Recipiente que contiene una muestra de agua.

• Iluminado por un haz de luz

• Se somete a un campo eléctrico

• La muestra objeto de estudio no contiene coagulante. Los coloides emigrarán hacia el polo positivo despejando la zona iluminada.

Coagulante interrumpe la migración de los coloides por neutralización de las cargas.

2. Añadimos dosis crecientes de coagulante.

Llegado al punto correcto, la velocidad de emigración de los coloides será casi nula, puesto que se habrán neutralizado.

No se observará en este caso variaciones sensibles en la cantidad de luz transmitida.

Medimos la densidad óptica (absorbancia) mediante un detector fotoeléctrico.

Zetámetro: la partícula coloidal parcialmente ionizada en superficie es observada al microscopio para controlar su movimiento (desplazamiento) al ser sometida a la acción de un campo eléctrico.

El microscopio binocular dispone como complementos de un ocular micrométrico y un cuentasegundos.

En primer lugar se efectúa una determinación sin la presencia de reactivos.

Posteriormente se van añadiendo dosis, midiendo en cada caso la velocidad de desplazamiento.

Interfase sólido-líquido. De forma sencilla entendemos por potencial z a la diferencia de potencial entre una de las partes del coloide y el seno del líquido.

Filtración.-

Es una operación sólido-fluido, cuyo mayor problema es la colmatación del filtro durante el proceso.

Se hace pasar un fluido cargado de MES a trevés de un medio filtrante capaz de retener las partículas y dejar pasar el fluido.

0,45 mm

• Es, por tanto, una operación de separación, aplicable en el caso de que las aguas no estén muy cargadas.

• Es una operación de afinado o remate.

• No es una operación exclusiva del tratamiento primario.

• Puede ir asociada con otras operaciones como por ejemplo, coagulación-floculación.

En el caso de que las partículas tengan un tamaño mayor que el de los poros, éstas quedarán retenidas en la superficie del medio filtrante (lámina de celulosa, tela, membrana...). En este caso, la filtración recibe el nombre de superficial.

Si las partículas quedasen retenidas en el interior del medio, decimos que la filtración es en profundidad.

Una placa filtrante de celulosa está surcada por un número infinito de conductos. Dichos conductos presentan un recorrido intrincado. Debido a ello, las partículas consiguen pasar a través de los poros, pero al perder energía en el recorrido, van quedando retenidas en las zonas angostas del filtro.

En el caso de que las partículas tengan carga negativa y el medio positiva, la retención se deberá a la diferencia de carga.

En cualquier caso, el fenómeno de paso de un líquido a través de un medio poroso se rige por la Ley de Darcy.

Ley de Darcy:

Esta ley nos dice que la pérdida de carga P es proporcional a la velocidad de filtración V (relación entre el caudal instantáneo Q por la unidad de superficie), siendo el coeficiente de proporcionalidad K función de la viscosidad dinámica m y de la resistencia del medio R.

En la depuración de aguas se suele utilizar la filtración en profundidad.

Cuando es necesario filtrar grandes volúmenes de agua y la cantidad de MES es importante, emplearemos el lecho filtrante.

Para que la filtración sea eficaz, será preciso que las partículas puedan penetrar dentro del lecho y no quedar retenidas en la superficie.

La granulometría de los materiales constituyentes del lecho, así como el espesor del mismo, deberán ser tenidas muy en cuenta.

Las partículas groseras quedarán retenidas en la superficie y las más finas en el interior. Ambos tipos terminarán por colmatar el lecho. En este caso, hay que renovar el material filtrante o acondicionarlo.

Naturaleza del lecho:

Arena, carbón activo, diatomeas, etc.

El lecho puede estar constituido por una o más capas. Todo dependerá del tamaño de la partícula o partículas a retener.

En este caso, la granulometría de la arena que constituye el lecho es homogénea; por tanto, la porosidad también lo será.

La conclusión es que se retendrán partículas de una granulometría determinada.

En los lechos de doble o triple capa, pueden alterarse los tamaños del grano, así como la naturaleza del constituyente de cada capa:

• El espesor de cada capa es de unos decímetros.

• El tamaño de los granos oscila entre 1mm y unas décimas.

• Arena, carbón... son los materiales más comunes en caso de alternancia.

La alimentación suele realizarse por gravedad o a presión.

En el caso de las plantas grandes, se utiliza la primera; en las pequeñas, la segunda. En este caso, la filtración a varias atmósferas tiene que realizarse en depósitos cerrados.

El caudal que llega, bien sea constante o en régimen variable decreciente, deberá estar siempre controlado.

Cuando el rendimiento es claramente insuficiente, se procede al lavado.

Aquí emplearemos un flujo de agua a contracorriente. Se pretende esponjar el lecho y retirar la mayor cantidad de sólidos.

En esta operación se estima que la pérdida del lecho puede llegar al 15%.

En los casos de medio único no estratificado, la duración del lavado se estima en unos 15-20 minutos.

Para conseguir el esponjado, puede utilizarse también el aire a presión, bien de forma simultánea o por separado.

Velocidad de flujo:

En la “filtración rápida” (lecho rápido), el agua atraviesa el lecho a velocidades de 4-5 m/h ó 40-80l/m2 · min.

En la “filtración lenta” (20-50 l/m2 · min) puede utilizarse en los tratamientos de aguas superficiales (poca carga) sin necesidad de decantaciones ni coagulaciones.

Las algas y determinados microorganismos constituye la denominada membrana biológica.

La filtración lenta, para ser efectiva, requiere una serie de operaciones: desbaste y prefiltrado, por ejemplo.

Los filtros, en este caso, se lavan por término medio una vez al mes.

Los filtros de desbaste y los pre-filtros pueden ver reducida su efectividad, además, por la presencia del abundante placton.

Después del filtrado, un agua cargada de materia orgánica y sustancias químicas puede seguir conservando malos olores y sabores.

No es un procedimiento totalmente eficaz. La filtración no es exclusiva del tratamiento primario.

En el caso de tener que utilizar sustancias coagulantes deberá evitarse la coagulación total. Esto provocaría la formación de un exceso de fangos.

Neutralización.-

Las aguas residuales en particular suelen contener ácidos o bases, las cuales modifican su pH sensiblemente.

Los pH altos o bajos deben ser neutralizados antes de su vertido al dominio público (Reglamento de la Ley de Aguas), con el fin de no perturbar, entre otras, la actividad biológica. pH = 6,5 - 8,5, en el caso de un tratamiento biológico.

A la hora de diseñar un sistema de neutralización deberán tenerse en cuenta principalmente: los volúmenes y el pH promedio a las 24h.

La reacción básica de neutralización es:

Ácido + base sal + agua

Los procedimientos e neutralización pueden ser los siguientes:

• Por mezcla: es el caso de disponer de aportes ácidos y básicos. Es el procedimiento más barato.

Es necesario, no obstante, conocer la naturaleza de los dos tipos de aguas, ya que podrían producirse reacciones químicas no deseadas: exotérmicas, toxicidad...

• Reacción con productos químicos:

La adición de productos químicos es un procedimiento usual en neutralización. Es sencillo y barato.

En el caso de las aguas alcalinas, el H2SO4 es el más indicado. El HCl y el CO2 son también muy utilizados.

Para las aguas ácidas suele utilizarse la lechada de cal, el carbonato sódico, la sosa cáustica, etc.

La cual presenta como ventajas, su bajo coste y fácil manejo.

Como inconvenientes: baja velocidad de reacción y la producción de sustancias insolubles en presencia de ácido. Dichas sustancias pueden precipitar como sulfatos, fosfatos... que hay que eliminar.

La sosa cáustica es muy utilizada por su alta velocidad de reacción y gran solubilidad.

Como inconvenientes: precaución en el manejo y alto coste.

Tendremos que tener en cuenta siempre que la dependencia del pH y la concentración del reactivo no es lineal.

También que las variaciones del pH pueden ser rápidas, lo que requiere prestar atención.

Algunos como el HCl son altamente corrosivos, por lo que se requiere para su manejo de materiales adecuados.

Los tiempos de reacción varían de unas sustancias a otras; así, el tiempo de reacción con ácidos fuertes y sosa es muy breve (de unos pocos minutos). En el caso de la cal puede llegar a 30 minutos.

Lechos: la caliza se utiliza en forma de lecho.

En el fondo de una balsa se deposita una determinada cantidad de caliza en polvo y se hace circular el agua a neutralizar a través del lecho.

Desorción (stripping).-

Es un proceso de separación mediante el cual se transfiere un contaminante de una fase líquida a otra gaseosa.

Es una operación contraria a la absorción.

Aplicaciones: eliminación del amoniaco y de compuestos orgánicos volátiles.

Estos compuestos deben ser recuperados con posterioridad.

En aguas residuales, el amoniaco se encuentra bajo las formas de ión amonio (NH4+) o como gas disuelto (NH3).

NH3 + H2O NH4+ + OH-

Podemos desplazar el equilibrio en esta reacción modificando el pH así: el amonio se encuentra en disolución a pH = 7; a pH = 12 está sólo presente el gas.

La temperatura tiene un papel, aunque menos importante.

La solubilidad de los gases decrece cuando aumenta la temperatura, facilitando su eliminación.

Inconvenientes:

• Bajas temperaturas. Por debajo de 0º C el método es totalmente inaplicable.

• Atascamientos en las construcciones debido a la presencia de incrustaciones y precipitados.

Aeradores estáticos:

La fase gaseosa en este caso la constituye el aire atmosférico. Pulverizamos el aire, formando burbujas. Este proceso es eficaz en la eliminación del CO2 y de innumerables sustancias olorosas.

Torres de relleno (barboteadores):

En este caso el agua es rociada en una torre o depósito sobre una estructura o material de relleno de 25cm de espesor. A contracorriente se insufla aire. Útil como en el caso anterior para eliminar CO2 y sustancias olorosas.

Existen también las denominadas torres de burbujeo. En este caso, en un depósito lleno de agua se inyecta aire en flujo ascendente.

TRATAMIENTO SECUNDARIO

1.-Introducción:

Conjunto de operaciones encaminadas principalmente a la eliminación de la materia orgánica biodegradable de las aguas residuales, bien sean de origen industrial o urbano.

Este tratamiento es el encargado de reducir la DBO. En dicho tratamiento se emplean procesos de oxidación biológica. Por ello se le denomina genéricamente tratamiento biológico.

Se utilizan microorganismos: bacterias, hongos y algas, principalmente, que podrán ser eliminados posteriormente por decantación.

En el cultivo habrá que tener en cuenta: pH, Tª, concentración de oxígeno, sustancias tóxicas presentes, etc.

2.-Componentes:

Oxidación biológica.-

La materia orgánica biodegradable (DBO) será asimilada por los microorganismos en presencia de oxígeno y nutrientes.

Materia orgánica + microorganismos + O2 productos finales + microog. + energía

El CO2 y el H2O son productos finales del metabolismo aerobio.

C6H12O6 + O2 6CO2 + 6H2O + 650 cal/mol

C6H12O6 3CO2 + 3CH4 + 34,4 cal/mol

A la vista de estas reacciones, el calor liberado mediante aerobiosis es muy superior al de anaerobiosis.

Decimos pues que: es más rentable energéticamente el primer caso, ya que el proceso de degradación será mucho más abundantes (según las condiciones...).

Filtros bacterianos.-

El agua a tratar, previamente decantada, se deposita en forma fina sobre una masa de material que ofrece gran superficie y que sirve de soporte a los microorganismos que van a intervenir en la depuración.

El sustrato puede estar constituido por fragmentos de roca o estructuras de plástico (más ligeras).

Se insufla aire para mantener la aerobiosis. Las partes más profundas e interiores pueden estar en anaerobiosis.

Los filtros biológicos denominados de alta velocidad, suelen tener una profundidad de 2 ó más metros.

• Carga hidráulica: 30 m3 · m2 · día.

• Carga biológica: 1000 kg DBO5.

• Recirculación.

Los de baja presentan rendimientos menores, altura superior y carecen de recirculación.

Sobre la película de bacterias y hongos pueden establecerse organismos colonizadores: anélidos, larvas... que pueden contribuir al taponamiento del lecho.

En resumen, los contaminantes del agua y el oxígeno del aire se difunden a través de la película biológica donde se produce la degradación.

La eliminación de la DBO por este sistema dependerá de:

• La naturaleza del agua.

• La carga hidráulica.

• El pH.

• El material de relleno.

Existen fórmulas que permiten establecer una relación entre la DBO del agua de alimentación y la DBO del agua clarificada y averiguar así la relación existente entre estos parámetros y la población bacteriana eficacia del filtro.

En el caso de lecho con relleno tradicional, y para una altura de capa de unos 2m, los rendimientos son relativamente bajos (60-65%). En el caso de que la carga volumétrica sea elevada (en kg DBO/m3 de material y día), se puede recircular el agua tratada sobre el lecho; de esta manera se consigue una dilución del agua de alimentación y la autolimpieza del mismo.

El agua de alimentación deberá estar exenta de materias en suspensión decantación previa, y evitar así los atascamientos.

Los lechos de material plástico son menos sensibles a los atascamientos permiten cargas volúmicas mayores.

El precio de coste del material es más elevado, por lo que es importante estudiar convenientemente la relación DBO5/volumen de relleno.

Problemas: el frío disminuye la actividad de los microorganismos.

atención al medio en ciertos tratamientos de las industrias agroalimentarias pueden producir malos olores, favorecer la proliferación de insectos...

Cuando la película de bacterias se hace excesivamente gruesa, en su interior se crea una situación de anaerobiosis y las bacterias acaban muriendo, rompiéndose la estructura y creando atascos.

Cuando no existe un soporte sólido, el agua se deja en una balsa aireada conocida como reactor, donde las bacterias se encuentran en el seno del agua realizando numerosas reacciones químicas a partir de la materia orgánica.

Conviene recordar que en los tratamientos biológicos son los organismos los que actúan sobre el efluente.

Dicha acción puede llevarse a cabo en condiciones de aerobiosis y/o anaerobiosis.

La finalidad no es otra que la de destruir o modificar algunos de los contaminantes o, en su caso, estabilizar un efluente antes de su almacenamiento o vertido.

Si en el transcurso del tiempo, dicho efluente no es modificado por la acción de los microorganismos, decimos que no es biodegradable y se habrá conseguido su estabilización.

Un efluente no estabilizado no puede ser vertido ya que su presencia en el medio puede dar lugar a reacciones diversas: sinergias... de difícil control.

También servir de sustrato de sus propios microorganismos...

Para conseguir dicha estabilización podemos utilizar:

• Filtros biológicos

• Lodos activados

• Lagunas o balsas aireadas

• Balsas de estabilización

• Biodiscos

• Precipitación química

• Depuración anaerobia

• Coagulación-floculación

Fangos activados.-

En un depósito o balsa aireada y agitada se provoca el desarrollo bacteriano.

Dicho cultivo se dispersa en el seno del agua en forma de flóculos.

La agitación tiene por objeto evitar las sedimentaciones homogeneizando la muestra.

Después de un tiempo de permanencia, el agua se envía a un decantador secundario (clarificador) con el objeto de separar los lodos de dicho agua.

Parte de dichos fangos se hacen recircular hacia el depósito con el fin de mantener una concentración bacteriana suficiente. El resto se extrae y a tratamiento de fangos.

Para diferenciar un sistema de tratamiento de otro podemos recurrir a la utilización del concepto: carga másica (Cm), el cual relaciona la masa diaria de contaminación que debe eliminarse y la masa de bacterias depuradoras.

Las balsas de agitación y mezcla, donde se llevan a cabo las reacciones biológicas pueden llamarse reactores.

Existen varios tipos de reactores: los de mezcla completa sin recirculación, mezcla completa con recirculación y decantador secundario, etc.

Los rendimientos se verán condicionados, además de los aspectos mencionados: Cm, pH, Tª... de la biodegradabilidad de las sustancias presentes en el agua.

Decantadores secundarios.-

Los factores a tener en cuenta a la hora de diseñar en decantador secundario son:

• Geometría del tanque: m3/m2/h

• Carga superficie: kg/m2/h

• Velocidad circulación

• etc.

TRATAMIENTO DE LODOS

1.-Introducción:

A lo largo del proceso de depuración se van retirando productos y sustancias de origen y naturaleza problemáticos, contaminantes en definitiva, a los que genéricamente denominamos “lodos”.

Dadas sus características: elevada concentración de contaminantes y humedad, necesitan ser acondicionados antes de ser almacenados y/o eliminados.

Los lodos de depuración sedimentan en los distintos tipos de decantadores, sean estos primarios o secundarios, siendo los lodos en cada caso primarios y secundarios.

Cuando ambos tipos se mezclan lodos mixtos.

Las partículas que sedimentan en un decantador primario son los lodos primarios.

Una porción particulada fina es fijada y metabolizada por las bacterias. Éstas, en continua división en presencia de oxígeno (aeración). La biomasa que se forma se separa en un decantador secundario lodos secundarios.

Una porción de estos lodos pueden recirculares al depósito de aeración (mantener la carga bacteriana, evitar sobresaturaciones...) lodos biológicos en exceso.

2.-Componentes:

Tratamiento biológico convencional.-

Influente Reparto Decantador primario lodos primarios

Aireación

Decantador secundario lodos secundarios

Efluente

Lodos a tratamiento: Espesamiento

Deshidratación

Destino final

El tratamiento de los lodos dependerá de la cantidad y naturaleza de los mismos, así como de los recursos disponibles.

Espesamiento.-

Por decantación. Los lodos muy líquidos permanecen en un depósito. La compactación de los mismos expulsa el agua intersticial. Ésta rebosa y se elimina por la parte superior.

Favorece el espesamiento:

• La presencia de partículas densas.

• La presencia de floculantes.

• El control de las fermentaciones.

Los fangos que llegan a los espesadores pueden ser de cualquier tipo.

La carga hidráulica 0,75 m3/m2/h.

Los espesadores pueden ser: estáticos y dinámicos.

Los estáticos no disponen de elementos mecánicos. Son en sí mismos depósitos de escasas dimensiones: de 6 a 8 m. Presentan un cono de descarga de pendiente pronunciada:

Los dinámicos o mecanizados disponen de rasquetas que mueven los lodos con el fin de favorecer el desplazamiento de agua y gas. Sus diámetros pueden llegar a los 40-50m.

Flotación.-

Para algunos tipos de lodos (ligeros) como pueden ser los secundarios, el proceso consiste en lo siguiente: se inyecta aire a presión a la mezcla que se encuentra en un depósito cerrado. Conseguidas las burbujas, éstas se adhieren a las partículas provocando su flotación. Se eliminan en superficie con una rasqueta.

El principal inconveniente: gastos de explotación elevados.

Deshidratación.-

• Por medios naturales: áreas de secado (eras).

• Por medios mecánicos: filtros prensa, de vacío, centrifugado...

Destino final.-

La producción de lodos o fangos es continua. Es por ello por lo que la tecnología busca de manera constante darles una aplicación: relleno, compost, recuperación de energía...

Para su más fácil manejo, es necesario espesarlos u deshidratarlos previamente.

Se sobreentiende que cierto tipo de fangos, aquellos ricos en pesados, por ejemplo, requerirán de tratamientos adicionales.

En el caso de que los fangos puedan o tengan que entrar en contacto con los suelos: rellenos y abonado, por ejemplo, deberán estar exentos de materias o sustancias altamente contaminantes. Al mismo tiempo que de virus y patógenos en cantidades elevadas.

En los vertederos no es aconsejable el almacenamiento de fangos líquidos cuya deshidratación puede llegar a durar mucho tiempo.

Se considera también la posibilidad de recuperar algunos productos presentes en los fangos: fibras en el caso de la industria papelera, alúmina en el caso del tratamiento de las aguas naturales...

En definitiva, tanto si el lodo va a un destino final como si va a ser utilizado como recurso, se pretende siempre:

• reducir su volumen

• reducir su capacidad de fermentación

• mejorar sus características

Los tratamientos para su consecución pueden ser de carácter físico, químico y térmico.

Físico: consiste en lavar el lodo (elutriación) con el fin de extraerle los compuestos solubles, sean estos orgánicos o inorgánicos.

Este labor se consigue mezclando el lodo con agua o un líquido lixiviador en un depósito, mediante agitación. Posteriormente se utilizará un sedimentador u otro sistema separador.

Químico: en ocasiones existe entre las partículas constituyentes del lodo una gran estabilidad, pero lo que es difícil de conseguir es su eliminación (recordemos coloides).

Para ello es necesario reducir o superar las fuerzas repulsivas. Ello lo conseguimos mediante los procesos de coagulación-floculación.

Como siempre, los factores que condicionan esta operación pueden ser: pH, turbidez, presencia de sales hidratadas, temperatura, tipo de coagulante...

FeCl3, en una banda de pH 9-12, forma flóculos de hidróxido de hierro.

ANEXO

1.- INFORME CLORUROS

Los pasos para determinar la concentración de cloruros serían:

• Preparación de los reactivos (NaCl, AgNO3, K2CrO4 indicador)

• Valoración del AgNO3 con el NaCl.

• Determinación de cloruros en un agua del grifo.

• Determinación de cloruros en un agua problema.

1.- Preparación de los reactivos:

En primer lugar, se prepara la disolución patrón de NaCl con la que valoraremos el AgNO3. En este caso deseamos preparar 500 ml de disolución con una concentración 0,01N, tomando como dato que la masa atómica del sólido es de 58,5 g/mol.

500 ml disol x