Universidad Católica de Cuenca

Unidad Académica de Ingeniería Agronómica, Minas Veterinaria y Ecología

Tema: Características Químicas de las aguas Residuales.

Realizado por: Nataly Canderon Valeria Cabrera Tania Cajamarca Vilma Coello Estefanía Curillo Andrés Tello

CUENCA - 2012

*TEMA

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DE LAS

AGUAS RESIDUALES.

*Los aspectos químicos resultan de gran importancia en la caracterización de las aguas residuales. Dentro de estos se pueden distinguir:

*La materia orgánica constituye una tercera parte de los elementos de las aguas residuales.

* Son sólidos que provienen del reino animal y vegetal, así como de las actividades humanas relacionadas con la síntesis de compuestos orgánicos. Los principales grupos de sustancias orgánicas presentes en el agua residual son:

*El agua residual contiene pequeñas cantidades de un gran número de moléculas orgánicas sintéticas de estructura variables como son: agentes tensioactivos (son substancias cuyas moléculas están constituidas por dos partes bien diferenciadas), pesticidas, compuestos orgánicos volátiles.

* Otro constituyente orgánico de importancia en las aguas residuales debido a su gran aporte de nitrógeno es la urea. No obstante, y debido a la velocidad del proceso de descomposición de la misma, solo está presente en esta forma en las aguas residuales muy recientes.

Hidratos de carbono.

*Los hidratos de carbono están ampliamente distribuidos  por la naturaleza, incluyendo azúcares, almidones, celulosa y fibras de madera. La celulosa es el hidrato de carbono cuya presencia en el agua residual es más importante.

GRASAS Y ACEITES

*Pueden tener diversa procedencia: animal, vegetal o mineral.

*De estos últimos, destacan por su importancia los derivados del petróleo.

*La característica principal de estas es que, además de ensuciar las instalaciones de tratamiento, pequeñas cantidades en el cauce receptor ocupan grandes superficies debido a la tensión superficial de muchas de ellas. Además, interfieren enormemente en la actividad biológica impidiendo la transferencia de oxígeno desde la atmósfera a la masa del líquido, debido a la baja solubilidad del oxígeno en los aceites y las grasas. Por último,  la luz incidente sobre la superficie también es menor.

Están formados por moléculas de gran tamaño, ligeramente solubles en agua y son los responsables de la aparición de espumas en las plantas de tratamiento.

En las aguas residuales urbanas la espumación es debida a la presencia de detergentes y proteínas.

En aguas de procedencia industrial se debe a tensioactivos, partículas sólidas muy finas.

*Las proteínas son los principales componentes del organismo animal, mientras que su presencia es menos relevante en el caso de organismos vegetales.

*La existencia de grandes cantidades de proteínas en un agua residual pueden ser origen de olores desagradables debido a los procesos de descomposición.

Existen diferentes ensayos para la determinación del contenido orgánico

de las aguas residuales.

* BIODEGRADABILIDAD

Es la característica de determinados compuestos para poder ser utilizados por microorganismos como fuente de alimentación (como sustrato en procesos de oxidación para obtener energía  o en procesos de síntesis de nuevos compuestos).

* DETERMINACIÓN DE DBO.La DBO se determina midiendo el oxígeno consumido por los microorganismos en una muestra de agua residual durante un periodo de 5 días y a una temperatura constante de 20 ºC.

Los ensayos de DBO son importantes porque permiten:

Determinar la cantidad aproximada de oxígeno que se requerirá para estabilizar biológicamente la materia orgánica presente.

*Dimensionar las instalaciones de tratamiento.

*Medir la eficacia de algunos procesos.

*Controlar el cumplimiento de las limitaciones a  las que están sujetos los vertidos.

*Dos variaciones importantes del test de la DBO son la demanda bioquímica de oxígeno de elementos carbonados (CDBO) y la demanda bioquímica de oxígeno soluble (SDBO). La CDBO es importante en aguas residuales sujetas a nitrificación. En este caso la CDBO mide solo la parte de la DBO que utilizan los microorganismos nitrificantes. La SDBO mide la DBO de la parte soluble de la muestra. Esta medida es importante para los reactores de microorganismos inmovilizados tales como filtros de goteo o los contactores biológicos rotativos.

*La Demanda Química de Oxígeno se trata de otra medida indirecta del contenido de materia orgánica presente en un agua residual.

*Este parámetro no puede ser menor que la DBO ya que siempre es mayor la cantidad de sustancias oxidables por vía química que por vía biológica.

* Dentro de los compuestos químicos inorgánicos el pH es un aspecto de gran importancia para determinar la calidad de un agua residual. Esto es debido fundamentalmente a que el rango en el cual se desarrollan los procesos biológicos corresponde a un intervalo estrecho y crítico (6,5-8,5).

pH

*PROCESOS BIOLÓGICOSLas aguas residuales urbanas generalmente son ligeramente alcalinas (7,5-8,0). En las aguas procedentes de industrias el pH estará en función de los productos fabricados, materias primas. Por tanto, el agua residual con un pH inadecuado presenta dificultades de tratamiento durante los procesos biológicos.

*El nitrógeno es un elemento importante en las aguas residuales ya que es necesario para el crecimiento de los microorganismos.

*Si el agua residual no contiene suficiente nitrógeno pueden ocurrir problemas por deficiencia de nutrientes durante el  tratamiento secundario.

*También el nitrógeno es un contribuyente especial para el agotamiento del oxígeno y la eutrofización de las aguas cuando se encuentra en elevadas concentraciones. 

*En las aguas residuales el nitrógeno se encuentra en 4 formas básicas: nitrógeno orgánico, amonio, nitrito y nitrato.

*Si las aguas residuales son frescas, el nitrógeno se encuentra en forma de urea y compuestos proteínicos, pasando posteriormente a forma amoniacal por descomposición bacteriana.

*A medida que el agua se estabiliza, por oxidación bacteriana en medio aerobio se generan nitritos y posteriormente nitratos. El predominio de la forma de nitrato en un agua residual es un fiel indicador de que el residuo se ha estabilizado con respecto a la demanda de oxígeno.

*El nitrógeno total es la suma del nitrógeno orgánico, amonio, nitrito y nitrato.

*El agua residual doméstica suele contener 20-50 mg/L de nitrógeno total y 12-40 mg/L de amonio.

*Otro componente del agua residual importante para los microorganismos es el fósforo. El fósforo, como el nitrógeno, es un elemento esencial para el crecimiento biológico. En el agua residual el fósforo se encuentra en 3 formas:

* El ortofosfato es la forma más fácilmente asimilable por los microorganismos y se utiliza como un parámetro de control en los procesos biológicos de eliminación de fósforo.

*Los operadores de la planta de tratamiento miden, a menudo, el fósforo total del influente y efluente de la planta. El fósforo total es la suma de los compuestos de las tres formas de fósforo. Las aguas residuales domésticas tienen una concentración de fósforo total de aproximadamente 5-15 mg/L.

* Es importante reseñar que la descarga tanto de fósforo como de nitrógeno debe ser controlada porque puede provocar un crecimiento excesivo de algas en las aguas receptoras.

El crecimiento excesivo de algas en las aguas receptoras causa una disminución del oxígeno disuelto y, a largo plazo, serios problemas de contaminación.

Es por ello que se esté prestando en la actualidad un interés creciente en controlar la cantidad de (P) que entra a formar parte de las aguas residuales, especialmente como componente de los detergentes.

*Existen otros aspectos químicos

inorgánicos que también

son importantes a

tener en cuenta:

* ALCALINIDADLa alcalinidad de un agua residual viene dada por la presencia de hidróxidos , carbonatos y bicarbonatos de elementos como Calcio, Magnesio, Sodio,  Potasio o Amoniaco.

El agua residual suele tener un cierto grado de alcalinidad, cuyo origen es el agua de suministro y el aporte de sustancias de usos domésticos.

* Otra característica importante es la concentración de cloruros, los cuales pueden tener diversas procedencias naturales: infiltración de aguas marinas, disolución de suelos y rocas que los contengan.

Aunque la fuente más importante de cloruros es la descarga de aguas residuales domésticas, agrícolas e industriales a aguas superficiales.

*El azufre es un elemento requerido para la síntesis de proteínas y se libera cuando estas se descomponen.

*Prácticamente todos los microorganismos pueden utilizar el sulfato como fuente de azufre.

*Las bacterias pueden realizar la reducción de sulfatos a sulfuros  y a sulfuros de hidrógeno en condiciones anaerobias.

*Además, determinados compuestos químicos presentan un cierto grado de toxicidad para los  organismos y microorganismos

y por ello, son de gran importancia en cuanto al vertido y tratamiento. Su efecto sobre las masas de aguas receptoras y sobre plantas de tratamiento biológico puede ser muy perjudicial.

*Los gases más frecuentes en la composición de las aguas residuales son: nitrógeno, oxígeno, anhídrido carbónico, sulfuro de hidrógeno, amoniaco y metano. Dentro de estos gases, los de mayor interés son:

OXÍGENO DISUELTO*Es necesario para la respiración de los organismos aerobios así como para otras formas de vida, evitando el desarrollo de procesos anaerobios que provocan malos olores en las plantas.

*Sin embargo, el oxígeno es solo ligeramente soluble en agua y debido a que la velocidad de las reacciones bioquímicas que consumen oxígeno aumenta con la temperatura, los niveles de oxígeno disuelto van a ser más críticos en épocas estivales

*El sulfuro de hidrógeno se forma durante el proceso de descomposición de la materia orgánica que contiene azufre, o por reducción de sulfatos y sulfitos minerales.  Se trata de un gas incoloro, inflamable, con un olor típicamente característico que recuerda a huevos podridos. 

*EL METANO Es el principal subproducto de la degradación, en ausencia de oxígeno disuelto, de la materia orgánica de las aguas residuales. Es un hidrocarburo incoloro, inodoro y de gran valor como combustible.

Es necesario tener precaución ante el peligro que supone su alta combustibilidad, aunque no suele encontrarse en niveles altos debido a que cantidades muy pequeñas de oxígeno impiden su formación.

*GRACIAS POR SU ATENCIÓN