PRESENTACIN

INGENIERA AMBIENTAL PARA INGENIEROS

MAESTRIA EN CIENCIAS EN ING. AMBIENTALUNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO

AGOSTO DEL 2012INGENIERA AMBIENTAL PARA INGENIEROS

M. EN C. GABRIEL MARTNEZ HERRERA

PRESENTACINLos recursos de nuestro planeta, biticos y abiticos, son sobreexplotados y sufren un uso inadecuado. Los esfuerzos por usarlos de manera racional permitirn una explotacin adecuada que redundara en el beneficio de la comunidad.En ste texto daremos una panormica de los esfuerzos nacionales e internacionales para regular el uso adecuado de los recursos naturales, sumando la parte legislativa con la ingeniera.Es importante dejar en claro, que los Ingenieros, tenemos doble tarea con el ambiente, transformar los recursos con responsabilidad, desarrollando procesos sustentables y encontrar mecanismos para tratar los efluentes contaminantes, de nuestros procesos. Pero sobre todo evitar que los contaminantes sean producidos. No buscar la medicina, evitar la enfermedadConstruyamos un mundo mejor.

Esta es la historia de una tierra que tena un agujero en el cielo. La lluvia que caa sobre aquella tierra era de un cido venenoso que mataba a los rboles. Y slo unas cuantas cosas crecan en el suelo, porque haban sido arrasadas por extraos productos qumicos que empleaban los agricultores. A veces la gente se preguntaba: Y por qu pasa esto? Y la pantallita que haba en un ngulo en todas las habitaciones tranquilamente responda: Porque as tiene que ser. Pero la gente no entenda. Y se olvidaban de aquella pregunta y se iban a trabajar. Un da, un nio pequeo se despert: la maana era gris. La lluvia caa por el agujero que haba en el cielo y sobre aquella tierra en las que slo crecan unas cuantas cosas. Y, como una hilera de hormigas tristes, la gente se iba a trabajar.

El nio estaba escuchando cuando, de pronto, una de aquellas personas se par y pregunt: Pero de verdad sta es la mejor la manera de vivir? Y la pantallita que haba en todas las habitaciones respondi: Si quieres ser rico y tener cosa buenas y estar rodeado de lujos, has de pagar un precio.

Y ese precio es ensuciar la tierra. No puede ser de otra manera. Y todo el mundo volvi a olvidarse de la pregunta y cada cual se march por su lado. Pero entonces el nio alz la voz y dijo: Tiene que haber una mejor forma de hacer lo que queremos hacer , sin que estropeemos el cielo y la lluvia y la tierra. Y la gente se par a escuchar y apag la pantallita y empez a buscar la mejor forma de hacer las cosas. Y aquella tierra comenz a florecer por primera vez en mucho tiempo. Y el cielo brillaba con un azul muy bello y la lluvia saba muy dulce. Creo es hora ya de que nos convirtamos en ese nio pequeo y empecemos a construir un futuro mucho mejor.

Paul McCartney

Fuente: Salvemos a la tierra. Jonathan Porrit. Editorial Aguilar. Mxico, 1991.

Objetivo

Conocer y explicar los problemas que se generan en el medio ambiente, causados por actividades industriales y municipales, adquirir conocimientos y desarrollar habilidades que permitan profundizar por cuenta propia en el planteamiento y solucin de problemas de contaminacin de agua, del aire, del suelo, de los residuos, as como por ruido, trmica y radioactiva, as como de impacto y riesgo ambiental.Generar alternativas de solucin a los diferentes problemas de ndoles ambiental en la industria y municipio, sin dejar de considerar los aspectos econmico y social.

Seleccionar los procesos productivos que logren el desarrollo sostenible.

CONTENIDO.

CAPITULO1. LEGISLACIN AMBIENTAL CAPITULO 2. MARCO TERICOCAPITULO 3. CONTAMINACIN DEL AGUA CAPITULO 4. CONTAMINACIN DEL AIRE

CAPITULO 5. AFECTACIN DEL SUELO.

CAPITULO 6. RESIDUOS SLIDOS

CAPITULO 7. CONTAMINACIN POR RUIDO.CAPITULO 8. CONTAMINACIN TERMICA

CAPITULO 9. CONTAMINACIN RADIOACTIVA

CAPITULO 1. LEGISLACIN AMBIENTAL Lnea del tiempo en la legislacin ambiental.Leyes ambientales

Ley conservacin de suelo y agua. 1946

Subsecretara de mejoramiento del ambiente 1971

Ley federal para prevenir y controlar la contaminacin. 1971

Secretaria de desarrollo urbano y ecologa 1982

Ley federal de proteccin ambiental. 1984

Secretaria de desarrollo social 1988

Ley general del equilibrio ecolgico y la proteccin ambiental. 1988 (LGEEPA)

Secretaria del medio ambiente, recursos naturales y pesca 1994 (SEMARNAT)

Ley general del equilibrio ecolgico y la proteccin al ambiente

Modificaciones a la LGEEPA 1996

Secretara del medio ambiente y recursos naturales (SEMARNAT)

Reglamentos ambientales

De parques nacionales e internacionales. 1942

Para la prevencin y control de la contaminacin atmosfrica originada por humos y polvos. 1971

Para el control y prevencin de la contaminacin de aguas. 1973

Para la prevencin y control de la contaminacin ambiental generada por la emisin de ruidos. 1976

Para prevenir y controlar la contaminacin del mar por vertimiento de desechos y otras materias. 1979

Para la proteccin del ambiente contra la contaminacin originada por la emisin de ruido. 1982

Para la prevencin y control de la contaminacin generada por los vehculos automotores que circulan por el distrito federal y Los municipios de su zona conurbada. 1988

En materia de impacto ambiental. 1988

En materia de prevencin y control de la contaminacin atmosfrica. 1988

En materia de residuos peligrosos. 1988

Para el uso y aprovechamiento del mar territorial, vas navegables, playas, zona federal martima terrestre y terrenos ganados al mar. 1991

Para el transporte terrestre de materiales y residuos peligrosos. 1993

De la ley de aguas nacionales. 1994

Reglamento en materia de riesgos.

Jerarqua del orden jurdico en el derecho mexicano.mbito federal

Jerarqua del orden jurdico en el derecho mexicano.mbito estatal

ambito estatal

Constitucin de la Repblica Mexicana

Artculos 27, 73 y 25 de la constitucin poltica mexicana

Art. 27, prrafo tercero:

Conservacin de los recursos naturales(Parte del texto original de la constitucin de 1917)

Art. 73. Fraccin XVIPrevencin y control de la contaminacin(Incorporado a la constitucin en 1971)

Art. 25

Cuidado del medio ambiente(Incorporado a la constitucin en 1983)

En 1987 las tres disposiciones anteriores fueron ampliadas e incorporadas mediante reformas a los artculos 27 y 73. Se establece as que es deber del estado preservar y restaurar el equilibrio ecolgico.

En 1992, el prrafo tercero del artculo 27 constitucional incorpora el deber del estado de evitar la destruccin de los elementos naturales

Ley general de equilibrio ecolgico y la proteccin ambiental

Es el principal instrumento jurdico vigente en materia de proteccin ambiental en su conjunto.

Fue publicada en el diario oficial de la federacin el da 28 de enero de 1988.

Reformada por el decreto por el que se reforma, adiciona y derogan diversos artculos del cdigo penal para el distrito federal en materia de fuero comn, y para toda la repblica en materia de fuero federal, y por el decreto que reforma, adiciona y deroga diversas disposiciones de la ley general del equilibrio ecolgico y la proteccin al ambiente publicados el da 13 de diciembre de 1996.

El decreto reform el cdigo penal, adicionndole un captulo de "delitos ambientales", as como los transitorios del segundo ordenamiento citado, se reproducen como apndices despus del texto de la ley.

Antecedentes:

La ley federal para prevenir y controlar la contaminacin (1971) y la ley federal de proteccin ambiental (1984) las cuales fueron substituidas por la LGEEPA en 1988

La LGEEPA est dividida en seis ttulos y dos apndices

Ttulos:

1. Disposiciones generales.

2. Biodiversidad.

3. Aprovechamiento sustentable de los elementos naturales.

4. Proteccin al ambiente.

5. Participacin social e informacin ambiental.

6. (s/t) Disposiciones generales, inspeccin y vigilancia, medidas de seguridad, sanciones administrativas, recurso de revisin, de los delitos de orden federal, denuncia popular.

Apndices:

Uno: delitos ambientales

Dos: artculos transitorios del decreto que reforma, adiciona y deroga diversas disposiciones de la ley general de equilibrio ecolgico y la proteccin al ambiente.

En su conjunto esta ley cuenta con 204 artculos

Leyes complementarias en materia ambiental

Ley de conservacin del suelo y agua. 1946

Ley federal de caza. 1952

Ley de sanidad Fito pecuaria. 1974

Ley general de asentamientos humanos. 1976

Ley de obras pblicas. 1980

Ley general de bienes nacionales. 1982

Ley de planeacin. 1983

Ley federal de vivienda. 1984

Ley federal del mar. 1986

Ley federal de derechos. 1991

Ley general de metrologa y normalizacin. 1992

Ley de pesca. 1992

Ley de aguas nacionales. 1992

Ley forestal. 1992

Leyes estatales de carcter ambiental

La mayora de los estados de la repblica mexicana, cuentan ya con una ley estatal en materia ambiental.

Estas leyes fueron publicadas en distintas fechas entre los aos 1988 y 2011.

Autoridades ambientales

La cabeza de sector en materia de proteccin ambiental y ecologa es la secretara del medio ambiente, recursos naturales (SEMARNAT)

La LOAPF art 32 bis establece las atribuciones y funciones de la SEMARNAT entre las ms relevantes se encuentran las siguientes: fomentar la proteccin, restauracin y conservacin de los ecosistemas y recursos naturales

formular y conducir la poltica nacional en materia de recursos naturales

administrar y regular el aprovechamiento sustentable de los recursos naturales

establecer normas oficiales mexicanas sobre preservacin y restauracin del m.a.

vigilar el cumplimiento de las leyes relacionadas con el medio ambiente

promover el ordenamiento ecolgico

evaluar y dictaminar las manifestaciones de impacto ambiental

Ejemplos de algunas normas relevantes

Agua

Norma oficial mexicana nom-032-SEMARNAT-1993, que establece los lmites mximos permisibles de contaminantes en las aguas residuales de origen urbano o municipal para su disposicin mediante riego agrcola.

Aire:

Norma oficial mexicana nom-034- SEMARNAT-1993, que establece los mtodos de medicin para determinar la concentracin de monxido de carbono en el aire ambiente y los procedimientos para la calibracin de los equipos de medicin.

Norma oficial mexicana nom-03 SEMARNAT 5--1993, que establece los mtodos de medicin para determinar la concentracin de partculas suspendidas totales en el aire ambiente y el procedimiento para la calibracin de los equipos de medicin

Norma oficial mexicana nom-043 SEMARNAT --1993, que establece los niveles mximos permisibles de emisin a la atmsfera de partculas slidas provenientes de fuentes fijas.

Residuos peligrosos

Norma oficial mexicana nom-052- SEMARNAT-1993, que establece las caractersticas de los residuos peligrosos, el listado de los mismos y los lmites que hacen a un residuo peligroso por su toxicidad al ambiente. diario oficial de la federacin, 22 de octubre de 1993.

Norma oficial mexicana nom-053- SEMARNAT -1993, que establece el procedimiento para llevar a cabo la prueba de extraccin para determinar los constituyentes que hacen a un residuo peligroso por su toxicidad al ambiente.

Norma oficial mexicana nom-054- SEMARNAT-1993, que establece el procedimiento para determinar la incompatibilidad entre dos o ms residuos considerados como peligrosos por la norma oficial mexicana nom-052-ecol-1993.

Norma oficial mexicana nom-055- SEMARNAT-1993, que establece los requisitos que deben reunir los sitios destinados al confinamiento controlado de residuos peligrosos, excepto de los radiactivos.

Norma oficial mexicana nom-056- SEMARNAT-1993 que establece los requisitos para el diseo y construccin de las obras complementarias de un confinamiento controlado de residuos peligrosos.

Norma oficial mexicana nom-057 SEMARNAT -1993, que establece los requisitos que deben observarse en el diseo. Construccin y operacin de celdas de un confinamiento controlado para residuos peligrosos.

Norma oficial mexicana nom-058- SEMARNAT-1993, que establece los requisitos para la operacin de un confinamiento controlado de residuos peligrosos.

Ruido

Norma oficial mexicana nom-081 SEMARNAT --1994. que establece los lmites mximos permisibles de emisin de ruido de las fuentes fijas y su mtodo de medicin.

Forestal

Norma oficial mexicana de emergencia nom-em-002-sarh3-1994, que establece los procedimientos, criterios y especificaciones para realizar el aprovechamiento, transporte y almacenamiento de tierra de monte.

Norma oficial mexicana de emergencia nom-em-006-sarh3-1994, que establece los procedimientos, criterios y especificaciones para realizar el aprovechamiento, transporte y almacenamiento de ramas, hojas o pencas, flores, frutos y semillas de vegetacin forestal.

Requisitos ambientales comunes (documentos)

Manifestacin de impacto ambiental.

Se presenta una sola ocasin ante la SEMARNAT antes de realizar cualquier proyecto de construccin.

Estudio de riesgo

Se presenta una sola ocasin ante la SEMARNAT antes de ejecutar cualquier proyecto de construccin.

Licencia de funcionamiento.

Se presenta una sola ocasin ante la SEMARNATCdula de operacin

Se presenta una sola ocasin ante la SEMARNAT, para el caso de fuentes fijas

Inventario de emisiones.

se presenta anualmente ante la SEMARNAT

Manifiesto empresas generadoras de residuos peligrosos.

se presenta una sola ocasin ante la SEMARNAT con reporte semestral.

Ttulo de asignacin de uso de agua

Se presenta una sola ocasin ante la CONAGUAPermiso de descarga de aguas residuales.

Se presenta una sola ocasin ante la CONAGUA para casos de descarga a un rio, lago, etc.

Condiciones particulares de descarga

Se presenta una sola ocasin ante la CONAGUAPermiso de descarga de aguas residuales.

Se presenta por una sola ocasin ante el municipio y el estado para descargas al alcantarillado municipal.

Licencia de uso del suelo

Se presenta por nica ocasin ante el estado y municipio

Permiso de cambio de uso del suelo

Se presenta por nica ocasin ante SEMARNAT acompaado del estudio tcnico justificativo

Autorizacin para instalacin, construccin, reparacin, vapor y recipientes sujetos a presin.

Se presenta por nica ocasin por cada recipiente, ante la SEMARNATRegistro de transporte y manejo de materiales y residuos peligrosos por carreteras federales

Se presenta ante la SCT por nica ocasin.

Niveles de gobierno

Federal art. 5 de LGEEPAEstatal art. 7 de LGEEPAMunicipal art. 8 de LGEEPALnea del tiempo respecto de la Secretaria del medio ambiente y recursos naturales.

1971- Secretara de mejoramiento del ambiente.

Ley federal de proteccin al ambiente.1982- Secretara de desarrollo urbano y ecologa.

Ley federal de proteccin al ambiente.

1988- Secretara de desarrollo social.

Ley general del equilibrio ecolgico y la proteccin al ambiente.

1994- Secretara de medio ambiente, recursos naturales y pesca (SEMARNAP)

Ley general del equilibrio ecolgico y la proteccin al ambiente.

1996- Modificacin a la LGEEPA

2000-Secretara de medio ambiente y recursos naturales.(SEMARNAT)

Ley general del equilibrio ecolgico y la proteccin al ambiente

Organigrama de la SEMARNAT

rganos desconcentrados de la SEMARNAT:

PROFEPA-Procuradura federal de proteccin al ambiente. Verifica, cedulas, cumplimiento y sanciona.

INE- Instituto nacional de ecologa. Unidad investigadora.

CNA- Comisin nacional del agua. Trata todo lo referente al agua.

IMTA- Instituto mexicano de tecnologa del agua. Unidad investigadora del agua.

Niveles de gobierno.

Federal. El nivel federal se encuentra agrupado en la (LOAPF) Ley orgnica de la administracin publica federal.

Estatal y Municipal. Lo conocemos como gobierno local.

Atribuciones de los diferentes niveles de gobierno.

Impacto ambiental. Cules obras corresponden a la federacin en asunto de impacto ambiental? Todas las obras enmarcadas en el artculo 28 de la LGEEPA. A la autoridad local le corresponden las obras no contempladas en el artculo 28.

Riesgo. En materia de riesgo, existen listados de actividades altamente riesgosas, en dichos listas se maneja una cantidad de reporte, que es la cantidad mnima que se almacena, transporta y transforma, y es asunto federal las actividades altamente riesgosas (AAR), pasan el limite de reporte. Las actividades riesgosas son asunto de la autoridad local.

Residuos. Es asunto federal, los residuos peligrosos (NOM 052,053,054, 087). Un residuo peligroso es aquel que caiga en la clave CRETIB.

C-orrosivo

R-reactivo

E-xplosivo

T-oxico

I-nflamable

B-iolgico infeccioso

Atmsfera. En asunto de atmsfera los tres poderes tienen jurisdiccin.

Asunto federal. Prevencin y control de la contaminacin atmosfrica proveniente de fuentes fijas y mviles de jurisdiccin federal, artculo 111, y las fuentes mviles de autotransporte federal.

Asunto de autoridad local. Al estado le corresponden la prevencin y control de la contaminacin atmosfrica proveniente de fuetes fijos y mviles de jurisdiccin estatal, pequeas y medianas empresas (las que estn en el Art. 111), y mviles estatales. El estado le deja al municipio, los prestadores de servicios municipales, tintoreras, centros recreativos, panteones, etc.

Ruido. La SEMARNAT solo acta en ruido en la elaboracin de leyes, normas y reglamentos y acta solo por denuncia popular a travs de PROFEPA y marca lo siguiente:

06:00 a 22:00 horas nivel de ruido mximo 68 decibeles.

22:00 a 06:00 horas nivel de ruido mximo 65 decibeles.

En el ambiente laboral acta la STPS (Secretaria de Trabajo y Previsin Social), la cual tiene su propia tabla de decibeles.

Por lo tanto es asunto federal la elaboracin de leyes, normas y reglamentos. Asunto de autoridad local, prevencin y control de la contaminacin por ruido.

Aguas residuales. Es asunto federal, las descargas de aguas residuales a aguas y bienes nacionales. Es asunto de autoridad local, las descargas de aguas residuales al sistema de alcantarillado.

Matriz de competencia, es un cuadro que nos sirve para ver que autoridad es competente.

Ejemplo. Complete la matriz de competencia para la industria de celulosa y papel, que descarga sus aguas residuales al rio grande de Morelia, entre sus reactivos maneja perxido de hidrogeno en cantidad de 10 000 litros, hipoclorito de sodio en cantidad de 30 000 litros,

Almacena reactivos peligrosos de proceso sobrantes.

Asunto federalAsunto Local

Impactosino

Riesgosino

Residuossi (peligrosos)si (no peligrosos)

Atmsferasino

RuidoSi (NOM)Si (controla)

Agua residualsino

Para calcular la concentracin final de contaminantes se aplica la formula:

Cf= ( CoQo +C1Q1)/Qf

Donde:

Cf = concentracin final, despus de la mezcla de la corriente de rio con agua residual.

Co = concentracin antes de mezclado.

Qo = flujo antes de mezclado con agua residual.

C1 = concentracin de agua residual.

Q1 = flujo de agua residual.

Qf = flujo despus de mezclado (Qo + Q1)

CAPITULO 2. MARCO TERICO

2.1 Definicin de conceptos (desarrollo sustentable, ecologa, ecosistemas, anlisis energticos, tecnologa apropiada)Desarrollo sustentable:Desarrollo que se logra mediante el proceso de obtencin de mejores productos y mayor rentabilidad de los recursos gracias a usos no convencionales que permiten una continua dotacin de los mismos en base a una planificacin adecuada, una operacin participativa y un usufructo compartido, lo cual crea una base de proceso social que sustenta futuros incrementos sin dependencia de factores externos.

La definicin original en el informe Brundtland es " un proceso de cambio en el cual la explotacin de los recursos, la direccin de las inversiones, y la orientacin de la tecnologa y el cambio institucional estn tomados en armona y mejoran la potencialidad para satisfacer las necesidades y aspiraciones humanas tanto actuales como las futuras

Ecologa:

Es la ciencia natural que estudia las relaciones sistmicas entre los individuos, dentro de ellos y entre ellos y el medio ambiente (definicin funcional). Es el estudio cientfico de la distribucin y abundancia de los organismos que interactan entre si y con su medio ambiente en un tiempo y espacio definidos (definicin estructural)

Ecosistemas:

Se refiere a todo el sistema (en sentido fsico) incluyendo no solamente el complejo de organismo, sino tambin el complejo total de los factores fsicos que conforman lo que llamamos el medio del biomasa pesar que los organismos podran ser nuestro inters principal, no los podemos deslindar de su ambiente espacial, con lo que forman un solo sistema fsico".(Tansley 1935)

Un ecosistema es un sistema formado por un conjunto de seres vivos que se relacionan entre si y con el medio en que viven.

Anlisis energticos:

Son considerados como nuevos tipos de anlisis econmicos, centrados en el estudio de balances energticos que invierten en los procesos de trabajo, este tipo de anlisis introduce la cuestin de la entropa, como concepto base que debe enmarcar el estudio econmico de los procesos de trabajo, entendiendo que todos los tipos de energa se transforman gradualmente en calor y el calor termina por disiparse asta el punto en que el hombre no puede utilizar esa energa, este concepto tambin implica la necesidad de resaltar la importancia de la fuente primaria del flujo de recursos que atraviesa el proceso econmico, proponiendo una perspectiva diferente a la de la economa convencional.

Tecnologa apropiada:

El termino tecnologa apropiada se utiliza en muchos sentidos. Una concepcin estrecha de tecnologa apropiada lista las caractersticas especficas que las tecnologas deben reunir para ser consideradas apropiadas: bajo costo de inversin por lugar de trabajo, bajo costo de inversin por unidad producida, simpleza en la organizacin, alta adaptabilidad a una sociedad particular o ambiente cultural, uso acotado de recursos naturales, bajo costo del producto final y alto potencial de empleo (Cceres, 1993). Otros autores agregan: creacin de trabajo local, produccin local y controlada, libre de regalas, que hacen uso de materiales locales, uso de energa descentralizada y de energas renovables, que cuentan con la participacin de los usuarios en su diseo y protege el medio ambiente. Concepciones ms amplias sobre el trmino tecnologa apropiada (Cceres, 1993) la definen como aquella que mejor utiliza los recursos y las destrezas humanas disponibles en una sociedad. Otras agregan un disparador de cambio social: est comprometida con el desarrollo total que incluye factores sociales y culturales. Otra postura concibe a la tecnologa apropiada como la tecnologa hecha a medida del contexto psicosocial y biofsico prevalerte.2.2 El medio ambiente y su relacin con los modelos de desarrollo econmico y tecnolgico.El medio ambiente y el desarrollo son conceptos que no se miran por separado dentro del contexto actual de la economa. Medio ambiente tiene que ver con el desarrollo econmico, y este ltimo ha afectado y afecta el medio ambiente.

El desarrollo es un concepto multidimensional, que incluye elementos econmicos, polticos y sociales, as como aquellos relacionados con el uso de los recursos e impactos del medio ambiente. As las cuestiones del desarrollo solo pueden ser tratadas con efectividad en el contexto de esta multidimensionalidad bsica, en la cual las interacciones complejas y dinmicas, de cada uno de estos elementos, puedan ser entendidas y tomadas en cuanta en los procesos de planificacin y toma de decisiones.

La conferencia de Naciones Unidas para el Comercio y el Desarrollo (UNCTAD), desarrolla una actividad pionera en economa y medio ambiente encaminada a la identificacin de mecanismos que utilicen plenamente el potencial del comercio y la inversin como herramientas promotoras de mejoras medioambientales concretas. Un ejemplo de esto es el desarrollo de mecanismos prcticos que vuelvan ms operativos, en su dimensin econmica, convenios como los de Cambio Climtico y Biodiversidad respectivamente. El primer caso, a travs de mecanismos que reduzcan los niveles de dixido de carbono y a su vez genere nuevos recursos financieros para los pases en vas de desarrollo. El segundo caso, trabajando a travs de un mecanismo integrado denominado Iniciativa BIOTRADE y que fue presentado por la UNCTAD en la III Conferencia de las Partes del convenio de Biodiversidad (CBD). Este mecanismo integra a gobiernos, sector privado, ONGS y comunidades indgenas y locales para facilitar canales de mercado a travs de los cuales los pases en desarrollo puedan generar beneficios de la conservacin y el uso sostenible de sus recursos biolgicos

2.3 Relacin entre poblacin y recursos La teora de Malthus se le conoci como Ensayo sobre el principio de la poblacin. Fue publicado en 1803 y escrito por el economista y clrigo protestante ingls Thomas Malthus. Segn l, el mundo tendra un desenfrenado crecimiento en su poblacin, que generara conflictos, hambre y enfermedades.La teora malthusiana sostena que mientras el crecimiento de la poblacin en el mundo se daba en forma geomtrica, la produccin de alimentos aumentaba en progresin aritmtica. Ante esto, Malthus propona como solucin aplicar un control de la natalidad y confiaba en que los factores de regulacin natural (guerras y epidemias) retardaran la llegada de una crisis total de alimentacin. Pese a los avances que hubo en la medicina, que prolongaron la expectativa de vida, la teora malthusiana qued superada por los hechos. Hoy la produccin de alimentos, ayudada por la tecnologa, crece mucho ms rpido que la poblacin.

Cuando se relacionan los recursos con la densidad de una poblacin se pueden presentar diferentes situaciones segn sea la capacidad de la regin para mantener o satisfacer las necesidades de dicha sociedad: cuando este territorio esta poblado por una cantidad mayor de habitantes de los que puede sostener con sus propios recursos se denomina Superpoblacin y cuando esta se presenta se produce un desequilibrio que origina como resultado hambrunas, epidemias y gran mortalidad tanto general como infantil y escasa esperanza de vida, as como procesos emigratorios que intentan equilibrar la poblacin y los recursos presentndose con esto una sobre explotacin de los recursos agravando la situacin; cuando el numero de habitantes en cierto territorio es el ideal para mantenerse adecuadamente con los recursos econmicos producidos y disponibles en el, se le denomina Optimo de Poblacin; cuando los recursos son mas de los necesario para satisfacer las necesidades de sus pobladores se denomina subpoblacin y esto origina fenmenos de inmigracin ya que se presenta la falta de mano de obra para trabajar dichos recursos.

2.4 Desarrollo regional ecolgicoUna de las aportaciones relevantes de la nueva concepcin de los procesos socio-ambientales es la idea de concebir al territorio como recurso y factor de desarrollo y no slo como soporte fsico para las actividades y los procesos econmicos (Troitio, 2006). Como seala Porto (2001), durante las ltimas tres o cuatro dcadas el mundo ha experimentado un proceso de reorganizacin social cuya dimensin territorial es fundamental. Precsame una de las grandes tendencias marcadas por el proceso de globalizacin es el redimensionamiento que ha adquirido la categora territorio, revalorizando la escala local-regional en los procesos de desarrollo. Esta condicin paradjica producida en gran medida por la globalizacin y estrechamente ligada a la creciente virtualizacin de los fenmenos econmicos, ha ocasionado simultneamente efectos de desterritorializacin/ re-territorializacin y/o de deslocalizacin/re-localizacin (Storper, 1993; Beck, 1998; Wong, 2002).

2.5 Sistemas ambientales e interaccionesLa realidad ambiental es compleja y cambiante. Su complejidad se debe tanto a los elementos que intervienen en ella (complejidad estructural) como a las interacciones que se establecen entre ellos, de forma interna o externa (complejidad funcional). Su cambio es una manifestacin dinmica (evolutiva) resultante de las variaciones que afectan a su estructura y su funcionamiento. Al conjunto de elementos interactuantes entre s y con el entorno que les rodea lo denominamos sistema. La realidad ambiental (el medio ambiente, la Naturaleza) es, por tanto, un sistema. Los problemas ambientales, en consecuencia, son problemas sistmicos cuya solucin no afecta nicamente a la ms evidente de las causas sino a otras que pueden pasar desapercibidas y que, sin embargo, estn relacionadas con ellos. El estudio sistmico de la realidad ambiental puede abordarse teniendo en cuenta las relaciones de mutua dependencia de sistemas diferenciados. Estos sistemas pueden reunirse en dos grandes grupos: Sistemas ambientales naturales, los cuales forman la ECOSFERA, es decir, la parte de la Tierra donde existe vida sin apoyo artificial: Rene a todas las formas de vida y a su soporte ambiental (tanto viviente como inerte). En la ecosfera pueden establecerse cuatro subsistemas que, estudiados individualmente, pueden ser considerados sistemas; Los sistemas ambientales artificiales proceden de la historia de la humanidad y su desarrollo y diversidad cultural. Desde un enfoque biocntrico podran englobarse dentro de la Ecosfera, al ser la especie humana un elemento ms de este sistema. Sin embargo, y a riesgo de caer en puntos de vista antropocntricos, es preferible diferenciar los sistemas humanos del resto de sistemas por su efecto perturbador en las interacciones establecidas entre ellos. Los principales sistemas artificiales (construidos, fabricados o transformados por la humanidad)2.6 Reduccin del impacto ambiental en la fuenteA lo largo y ancho de Amrica del Norte, los gobiernos, asociaciones industriales y organismos no gubernamentales promueven crecientemente la prevencin como una alternativa econmicamente efectiva respecto del control de la contaminacin, y proponen una poltica que da prioridad a la prevencin por encima del control.

Alcanzar un consenso en la definicin de prevencin de la contaminacin ha sido tarea difcil; la legislacin mexicana la define como el conjunto de disposiciones y medidas previstas para evitar el deterioro del medio ambiente. En Estados Unidos no se ha definido legalmente el trmino; tal vez la equivalencia ms cercana sea la de la Ley para la Prevencin de la Contaminacin de 1990, donde se observa que la contaminacin debe ser prevenida y reducida desde la fuente de origen. El gobierno de Canad ha definido la prevencin de la contaminacin como la utilizacin de procesos, prcticas, materiales, productos o energa que evitan o reducen la generacin de contaminantes o desperdicios y ayudan a minimizar los riesgos para la salud de las personas y la conservacin del medio ambiente. Una definicin similar, aunque ms larga, fue adoptada por el Grupo de Trabajo para la Prevencin de la Contaminacin del Consejo Canadiense de Ministros del Medio Ambiente.

CAPITULO 3 CONTAMINACIN DEL AGUAEl agua, recurso no renovable.

La vida depende del agua. En ella, en los ocanos primitivos se gener la vida y es el principal constituyente de los seres vivos. Su distribucin sobre el planeta es diversa y forma ocanos, lagos, ros, arroyos; dentro de la corteza terrestre existe como mantos acuferos o agua fretica que brotan en la superficie como manantiales, existe en las altas montaas como nieve y en los polos constituye el hielo de los casquetes polares. En la atmsfera forma las nubes y la humedad del ambiente.

Dentro de la biosfera, el agua es la sustancia ms importante por constituir el 70%, siendo el agua ocenica o salada el 97.3% del total. El agua dulce es el 2.7% y gran parte se localiza en los casquetes polares y en las nieves de la montaas, por lo tanto la disponibilidad de agua dulce se redcela reciclaje de aproximadamente el 0.1% del total.

En la naturaleza, para su estudio, se determinan ciclos de los principales constituyentes de la tierra que permiten la explicacin de la vida y al modificarse stos se producen cambios tales que pueden cambiar las caractersticas naturales o ambientales conocindose esto como impacto ambiental, afectando esto la sobrevivencia de la humanidad en el planeta.

La cantidad de agua se ha mantenido casi constante y en equilibrio dinmico entre los estados slido, lquido y gaseoso, lo que se conoce como el Ciclo Hidrolgico. Este ciclo est constituido por el equilibrio entre la evaporacin del agua, su precipitacin en las diversas reas del planeta y los movimientos que tenga en la superficie, en suelo y el subsuelo. El agua atmosfrica se precipita como lluvia, granizo o nieve, lo cual depende especialmente de la temperatura y la presin atmosfrica; sin embargo, independientemente de cmo el agua se precipite nuevamente, puede quedar o no en la superficie; en el primer caso, constituye el agua que se deposita en los polos, ros o lagos y finalmente llega al mar; en el segundo caso se infiltra en el subsuelo quedando retenida en forma de humedad o bien depositndose en los mantos subterrneos.

Distribucin del Agua en el Ciclo Hidrolgico

Etapa%Volumen Anual Km3

Hielo Glacial752.7x1016

Agua Subterrnea248.8x1015

Humedad del Suelo0.062.2x1014

Atmsfera0.0351.2x1014

Lagos0.0301.1x1014

Ros0.0301.1x1014

Del agua total sobre la tierra solamente 400 000 Km3, participan anualmente en forma activa en el ciclo hidrolgico.

El agua tiene un ciclo que se esquematiza en la figura 1, en el cual se sealan las etapas en donde se efecta la autodepuracin o purificacin natural. Este proceso influy para que al agua se le considerara como recurso natural renovable. Las actividades del hombre y su creciente poblacin han hecho que para satisfacer sus necesidades de servicio y tecnologa creciente requiera cada vez mayores cantidades de agua y la autodepuracin no se completa por la constante adicin de contaminantes que se hace llegar a los diversos cuerpos de agua. El agua disponible con caractersticas adecuadas para beber o utilizarla en las actividades humanas es menor ao con ao, y este hecho hace que se le considere en la actualidad como un recurso natural no renovable.

Con lo anterior se puede aseverar que ante el crecimiento urbano e industrial que se observa en las reas que vivimos, la contaminacin acutica, principalmente, y la atmosfrica, sean la mayor amenaza que enfrenta el mundo contemporneo.

El agua en el contexto nacional.

La superficie de la tierra es de aproximadamente 510 millones de Km2, de la cual un tercio est constituido por continentes e islas.

Mxico se localiza en el continente americano en la porcin denominada Amrica del Norte. Tiene un relieve variado formado por altas montaas, llanuras, grandes mesetas y depresiones.

La Repblica Mexicana no es muy abundante en recursos hidrulicos, posee aproximadamente el 0.1% del total anual de agua dulce en el mundo, lo que hace que un alto porcentaje del territorio est catalogado como semidesrtico, generando con ello una baja disponibilidad debido fundamentalmente a razones climticas, que es la primera caracterstica del problema de agua en Mxico.

La distribucin del agua est fuertemente influenciada por las caractersticas de los sistemas montaosos que lo conforman, teniendo como patrn fundamental, el de poseer una llanura costera que flucta entre 80 y 150 Km. en el Golfo de Mxico, y el de carecer casi totalmente de ella en las costas del Pacfico. Lo anterior tiene como consecuencia que cerca del 60% del territorio nacional tanga alturas superiores a 500 m. sobre el nivel del mar.

En general las barreras orognicas que rodean al pas evitan la entrada de nubes al interior durante la mayor parte del ao, salvo en el verano, que es cuando se presentan las tormentas tropicales que les proporcionan altura, cantidad y velocidad suficiente para penetrar al interior, lo que le da al pas el rgimen de tipo monznico que posee. Desafortunadamente la poblacin y por la actividad agrcola e industrial a ella ligada, se han asentado por razones histricas en diversos puntos del Altiplano ms que en las regiones costeras, lo que ha hecho que la escasez de agua se haga ms notoria de lo que sera debido al crecimiento demogrfico.

Recursos Hidrulicos y la Actividad en el Pas

Regin% Territorio Nacional% Recursos Hidrulicos% Poblacin% Actividad Industrial

Altiplano y Mesa del Norte51126080

Sureste752811

Sus ros, que se forman en las partes altas de las montaas o cordilleras, bajan por sus laderas hacia los mares y planicies constituyendo las vertientes del Pacfico, del Golfo e Interior, formadas por 19, 21 y 5 ros principales respectivamente. Hay 11 lagos y lagunas interiores que por su extensin son muy importantes y constituyen almacenamientos naturales de agua aprovechados en la agricultura, actividades pisccolas y en el turismo. Los lagos de mayor volumen son los de Chapala, Cuitzeo y Ptzcuaro. A las aguas ocenicas con jurisdiccin mexicana se les llama mar patrimonial, que a su vez se divide en mar territorial que es la franja de 22.2 Km.(12 millas nuticas) que colinda con nuestro pas. Est constituido por el subsuelo, el lecho, las aguas marinas y el espacio areo que lo cubre por lo que Mxico ejerce plena soberana. La zona econmica exclusiva es la franja marina de 370.4 Km.(200 millas nuticas) situada fuera del mar territorial. En esta zona las embarcaciones mexicanas pueden circular libremente por mar o por aire con fines de trnsito, de exploracin y de explotacin de los recursos naturales.

El reciclar una cantidad de agua, por pequea que sea, traer tres beneficios inmediatos:

1.- Satisfacer con ms facilidad la demanda de agua de primer uso, pues en general el reso del agua la disminuye.

2.- Disminuir la cantidad de desechos vertidos al agua y por consecuencia abatir un poco los niveles de contaminacin en los cuerpos receptores.

3.- Reducir o eliminar los daos ecolgicos que se originan en las regiones en donde el agua es tomada para satisfacer las necesidades de lugares muchas veces distantes al sitio de origen.

El problema de reusar el agua se reduce a eliminar de ellas los compuestos y materiales que se le agregan al usarla, problemas que pueden analizarse desde tres puntos de vista que son: legal, econmico y tcnico.

En el aspecto legal, el reso del agua no ha sido contemplado en forma amplia, ya que en general es fcil cubrir los requisitos establecidos para verter el agua residual en los cuerpos receptores, lo que unido a la escasa vigilancia para el cumplimiento de los mismos, origina que ni los industriales ni los municipios piensen en el tratamiento del agua residual con reso o sin el. La nica alternativa en este sentido la constituye la aplicacin de la legislacin existente lo que obligar a la aplicacin estricta de dicha legislacin y en consecuencia a darle los tratamientos adecuados al agua para poder verterla sin problema alguno en los cuerpos receptores o en los drenajes.

En el aspecto econmico ha servido ms como excusa (para justificar la actitud de indiferencia que se tiene ante el problema de la contaminacin) que como problema real en s.

En el aspecto tcnico, existen mtodos para del agua cualquier compuesto; esto desde el punto de vista econmico es muy costoso en el tratamiento de aguas residuales, pero se puede lograr con la introduccin de nuevos procesos o bien haciendo que los que se tienen en la actualidad funcionen con mxima eficacia.

En el pas existen 320 cuencas hidrolgicas, en las que de una forma u otra descansa la actividad que sobre los recursos hidrulicos se ejerce en el pas; sin embargo, existen algunas sobre las que la actividad ha sido mucho ms intensa, debido en parte a la magnitud de las mismas y la importancia que tienen, en la siguiente tabla se observa que existen 11 cuencas, sumamente explotadas y por consecuencia con altos niveles de contaminacin y 43 cuencas con un nivel de explotacin menor, encontrndose en proceso de deterioro; las cuencas restantes son de menor importancia.

Nmero de cuencasActividad sobre ellas

1159% Poblacin

52% Superficie de Riego

77% Valor Bruto de la Produccin

59% Carga Orgnica Producida

4322 % Poblacin

45% Superficie de Riego

9% Valor Bruto de la Produccin

41% Carga Orgnica Producida

La cantidad de contaminantes adicionados a un cuerpo de agua es funcin lineal del uso que cubri el agua al ser utilizada, es decir, urbana, agrcola o industrial, siendo las de tipo urbano e industrial las que producen aguas residuales con mayor cantidad de contaminacin, ya que ms del 60% de la poblacin habita en zonas urbanas. Sin embargo, an dentro de estos dos grupos existen marcadas diferencias en contenido de compuestos que sus aguas residuales poseen, siendo las ms importantes las que se muestran en la siguiente tabla, en las que se pone de manifiesto que el contenido de materia orgnica es alto en ambos casos y tambin la cantidad de agua residual producida, aunque en este rengln difieren en la periodicidad en que son vertidas. La diferencia ms importante entre los dos tipo de agua radica en la gran cantidad de compuestos de origen industrial que se adicionan al agua, lo que hace ms difcil su tratamiento.

Caractersticas de los diversos tipos de agua residual

Urbanas Grandes volmenes

Alto contenido de materia orgnica

Presencia de M.O. patgenos

Poca variacin en la composicin

Variacin horaria

IndustrialesGrandes volmenes

Gran variacin en la composicin continuas o peridicas

AgrcolasVolumen dependiente de la precipitacin y permeabilidad del suelo

Componentes de suelo, fertilizantes y plaguicidas

Por su naturaleza. Las estimaciones de agua subterrnea son menos precias que las del lquido superficial. A la fecha los estudios correspondientes han cubierto el 73% del territorio nacional y en esa extensin se ha encontrado un volumen de agua renovable de agua subterrnea de 31 Km3.

Estadsticamente se sabe que el 3% del agua de la tierra es no salina y que de ella el 75% se encuentra en los polos, el 24% es agua subterrnea y 1% es agua superficial y atmosfrica. En cuanto al volumen que puede extraerse una sola vez de fuentes de agua subterrnea, depende del mximo nivel de bombeo que resulte econmico para cada uso. Teniendo en cuenta evaluaciones realizadas en la mitad de la superficie del pas, se estima posible sobreexplotar 110 Km3. Este volumen podra utilizarse para regar alrededor de 550 000 hectreas durante no ms de 20 aos.

El subsuelo del pas aloja mantos acuferos con amplia distribucin geogrfica, los cuales son de vital importancia para el desarrollo nacional y cuyas caractersticas, edad y composicin geolgicas son muy variadas, destacan entre ellos las calizas acuferas de alta permeabilidad diseminadas en la regin oriental que incluyen los acuferos crsticos de la plataforma yucateca; las rocas de origen volcnico entre las que destacan las rio lticas que forman extensos mantos en el altiplano mexicano; las rocas baslticas jvenes que predominan en la faja volcnica transmexicana y zonas con materiales aluviales ampliamente distribuidos en las partes bajas de las cuencas. El uso del agua subterrnea data desde los tiempos bblicos, en esa poca era comn la creencia de que el subsuelo era fuente inagotable de agua.

En la segunda mitad del siglo pasado el crecimiento de algunos ncleos de poblacin origin la necesidad de contar con mayores volmenes de agua, que en parte fue insatisfecha incrementando la explotacin de los acuferos.

Despus de 1917 el recurso hidrulico subterrneo pareca inagotable en relacin a su escasa demanda y no haba razn para restringir su aprovechamiento.

Durante las primeras dcadas del presente siglo la explotacin del recurso hidrulico subterrneo sigui progresando muy lentamente, se construyeron gran nmero de pozos, pero en su mayora muy dispersos, poco profundos y de baja capacidad de extraccin. A fines de la dcada de los cuarenta, se inici la perforacin a gran escala, motivada por el notable impulso dado a la agricultura y el acelerado crecimiento poblacional. En pocos aos se construyeron miles de pozos, especialmente en las zonas de bombeo, como en la regin Lagunera, Coahuila y Durango, en las planicies costeras de Sonora, en Guanajuato, y en los valles de Aguascalientes, Santo Domingo en Baja California Sur y Mexicali en Baja California Norte. Las captaciones tambin proliferaron en las inmediaciones de los grandes centros urbanos.

Con la extraccin creciente se provocaron abatimientos en los niveles del agua subterrnea, haciendo necesaria la construccin de captaciones cada vez ms profundas; las norias excavadas a mano o con perforadoras primitivas dieron paso paulatinamente a pozos profundos construidos conforme a los avances tecnolgicos de la poca, en parte derivados de la tecnologa ms avanzada de la industria del petrleo.

A fines de la dcada de los cincuenta ya era comn que se alcanzaran profundidades de 100 a 150 metros. Hasta entonces se captaban preferentemente los acuferos aluviales, por ser someros, ampliamente distribuidos en las partes planas de las cuencas y accesibles a los instrumentos de perforacin. Pero en aquellas zonas donde estas fuentes no ofrecan las cantidades de agua requeridas o donde ya se encontraban en franca sobreexplotacin, se inici la bsqueda de acuferos en rocas consolidadas.

El caso ms relevante fue el de la zona de Monterrey, dnde en la dcada de los cincuenta se alcanzaron profundidades de 1000 a 1500 metros. Se obtuvieron en la mayora caudales altos y se presentaron en algunos de ellos manifestaciones espectaculares de artesianismo.

En los sesenta se generaron los casos ms notables de sobreexplotacin de acuferos; los efectos perjudiciales consiguientes ya claramente palpables a fines de ese lapso, motivaron el inicio de explotaciones a nivel nacional para localizar acuferos ms profundos destacando entre ellas las realizadas en las zonas de Monterrey, Mexicali, Aguascalientes, Saltillo, Nochixtlan, Hermosillo, Guaymas y San Luis Potos, donde los pozos exploratorios alcanzan profundidades de 450 a ms de 1000 metros.

Actualmente el uso de agua subterrnea es de enorme importancia y el conocimiento adecuado de la fuente de recarga, caractersticas hidrulicas y volumen del acufero, constituyen elementos clave en su utilizacin, ya que la regulacin y proteccin de los acuferos para asegurar su continuidad en el abastecimiento es la base de un desarrollo armnico del aprovechamiento hdrico.

Recursos hidrulicos del estado de MichoacnEl estados de Michoacn tiene una extensin de 58 200 Km2 y corresponde al 3% del territorio nacional, su poblacin a 1990 era de 3 548 199 habitantes o sea el 4.4% del pas; tiene sierras elevadas y planicie distribuidas en franjas paralelas, su altura mxima es de 3 840 metros en el pico de Tanctaro.

Sus aguas superficiales que se muestran en el siguiente mapa se localizan en 4 regiones formando 14 cuencas hidrolgicas.

REGIONES Y CUENCAS HIDROLGICAS DEL ESTADO DE MICHOACAN

Regiones y cuencas hidrolgicas

Regin

Cuenca % de la superficie estatal

Clave Nombre Clave Nombre

RH12Lerma-santiagoAR. Lerma-Toluca3.50

BR. Lerma-Salamanca2.30

CR. Lerma-Chapala12.40

DL. Chapala2.90

GL. Patzcuaro-Cuitzeo-Yuriria7.81

RH16Armeria-CoahuayanaAR. Coahuayana2.81

RH17Costa de MichoacnAR. Neixpa y otros7.90

BR. Cachn o Coalcomn y otros6.61

RH18BalsasCR. Balsas-Zirndaro2.40

DR. Balsas-Infiernillo6.31

GR. Cutzamala11.42

HR. Tacmbaro8.43

IR. Tepalcatepec-Infiernillo10.61

JR. Tepalcatepec14.60

Los cuerpos de aguas permanentes forman lagos y lagunas y se han construido grandes y pequeas presas en las corrientes adecuadas para obtener energa elctrica y agua para riego.

CORRIENTES Y CUERPOS DE AGUA DEL ESTADO DE MICHOACAN

Cuerpos de agua

Nombre Ubicacin Nombre Ubicacin

P. El InfiernilloRH18DP. ZicuirnRH18I

P. TepuxtepecRH12AP. Aristeo Mercado-WilsonRH12C

P. El BosqueRH18GL. ChapalaRH12D

P. El Rosario-Melchor OcampoRH12CL. CuitzeoRH12G

P. El Cobano-JicalnRH18IL. PtzcuaroRH12G

P. QuirioRH12GL. ZirahunRH18I

P. CointzioRH12GL. UrurutaRH12C

P. San JuanicoRH18JL. San JuanicoRH18L

P. Mata de PinoRH18G

Necesidades de calidad del agua de acuerdo al uso.

El agua por su uso se puede definir en las siguientes categoras: potables, industriales, agrcolas, recreativas, para navegacin, para piscicultura y acuacultura. Las caractersticas o criterios de calidad de algunas de ellas, se anotan a continuacin. Las que no se describen son igual de importantes pero su descripcin est fuera de ste curso.

Agua Potable.

Cuando se bebe agua del grifo es difcil pensar en la prctica para llegar a un acto tan sencillo. En primer lugar, se ha necesitado la gestin del recurso del agua, tanto en lo que se refiere a la calidad como a la cantidad. Luego el tratamiento del agua con el fin de eliminar las sustancias y microorganismos susceptibles de constituir un riesgo para la salud. Y finalmente, asegurar la calidad perfecta alo largo de centenares de kilmetros de canalizaciones y tuberas que terminan en el grifo del consumidor.

Sensible a la contaminacin, el agua se ha convertido, en algunos aos, en el producto alimentario ms controlado.

Para el agua potable se han definido tres tipos de riesgos:

La primera categora corresponde a las enfermedades infecciosas de origen bacteriano, parasitario o viral, como las gastroenteritis, salmonelosis, amibiasis, clera, por citar algunas; para tratar de eliminar este problema el agua se someter a procesos fsicos y qumicos para su desinfeccin.

Otro riesgo es la toxicidad crnica o aguda provocada por la presencia de compuestos qumicos que solo tienen efectos txicos a concentraciones superiores a cierto nivel de umbral: en al caso por ejemplo de nitratos y nitritos responsables de la metahemoglobina (intoxicacin mortal por envenenamiento de la sangre) principalmente en nios.

Este tipo de riesgo es difcil de identificar y se han establecido normas basadas en el concepto de dosis diaria asimilable (DDA).

La tercera categora de riesgo est relacionada con la presencia de productos cancergenos o sospechosos de serlo, como ciertos elementos radioactivos o compuestos orgnicos. Por lo que el agua para uso potable debe de someterse a un estricto control de calidad.

Hay dos tipos de criterios que se pueden considerar para definir la calidad del agua potable:

a) Criterios permisibles: son las concentraciones y caractersticas de sustancias que existen en el agua superficial cruda las cuales permiten una seguridad, limpieza, potabilidad y uso esttico y que miden los lmites de los estndares de agua para beber.

b) Criterios deseables: son las caractersticas y concentraciones de sustancias que tienen las aguas superficiales crudas para tener una alta calidad en todos los aspectos para uso de aguas pblicas. Esta agua para alcanzar esos criterios puede ser tratada dentro de plantas con factores de seguridad y cierto costo.

Aguas para industrias.

El agua es uno de los materiales mas importantes que la industria utiliza. Sin un suministro adecuado de aguas de calidad aceptable, es casi imposible que exista la industria. En realidad el progreso industrial del hombre se puede describir en funcin del aprovechamiento de los recursos acuferos de la tierra, el progreso industrial depender en gran parte del uso racional que de ella se haga.

El abastecimiento seguro del agua constituye un factor bsico en la seleccin de un sitio para cualquier planta industrial.

No se puede decir que para la industria haya un solo criterio para la calidad del agua, pero las aguas superficiales crudas cubren la mayora de los usos que pueden tener. Sin embargo, la tecnologa para el tratamiento de agua en la actualidad permite su utilizacin en cualquier calidad deseada. Tales tratamientos pueden ser costosos, pero ste, es parte de los costos de produccin y venta.

En trminos generales se puede decir que el 90% del agua usada en la industria es para fines de enfriamiento o calentamiento y produccin de energa, el 8% restante es agua llamada de proceso o sea que est en contacto con el producto. El 2% restante se utiliza para calentamiento rpido.

Algunas industrias pueden utilizar aguas saladas y representa aproximadamente un 30% del total. La industria de la manufactura puede usar agua tratada proveniente del abastecimiento pblico.

El Subcomit del Consejo Tcnico Nacional para los Requerimientos de la Calidad del Agua de los E.U.A. para el suministro de agua a la industria, agrupa a las industrias en:

Grupo Industrias AsignadasCdigos

IDe generacin de vapor y enfriamientoTodos los cdigos SIC y las que generan energa elctrica

IITextil, maderera, papelera y productos asociadosSIC 22, 24 Y 26

IIIIndustria qumica y productos asociadosSIC 28

IVPetrleo y productos de hullaSIC 29

VIndustria primaria del metalSIC 33

VIAlimentos y productos afines, y del curtido y acabadosSIC 20 Y 31

Para designar a los grupos se consider como usan el agua las industrias, as se determinaron los requerimientos de agua y su calidad en los procesos y puntos especficos de fabricacin para determinar el acondicionamiento qumico interno como la adicin de inhibidores de la corrosin e incrustacin y el crecimiento de algas. Segundo, la consideracin de los mtodos de tratamiento externo que han sido utilizados como la clarificacin, ablandamiento, desmineralizacin, etc., y finalmente se establecen las caractersticas de calidad de las aguas superficiales crudas que pueden ser utilizadas en ellas.

Las aguas para ser usadas en la industria, en trminos generales debern ser:

1) Libres de sustancias provenientes de descargas municipales, industriales, de actividades agrcolas que tengan formas ptridas o depositen lodos.

2) Libres de partculas flotantes, aceites, espumas (o natas) y otros materiales flotantes atribuibles a descargas municipales, industriales o de prcticas agrcolas en cantidad suficiente para ser indeseables o que provoquen deterioro.

3) Libres de material que produzca color, olor u otra condicin en tal grado que provoque molestia y que provenga de descargas municipales, industriales o de actividades agrcolas.

Aguas agrcolas.

A la agricultura se le debe considerar como una industria y un medio de vida. La calidad del agua no slo afecta la seguridad y valor de sus productos, sino tambin la salud y bienestar de los campesinos o granjeros y sus familias, debido a que no tienen fcil acceso al agua ben controlada de los sistemas de disposicin de las ciudades o grandes poblaciones.

El agua agrcola se subdivide segn sus usos en: a) agua para granjas, b) para ganadera y c) para riego.

a) Agua para granjas: tiene especial atencin porque se usa para beber, preparar alimentos, para baarse o para lavar la ropa. Otro uso importante es el lavado e hidroenfriado de frutas y vegetales que se preparan para la venta. Es particularmente crtica su importancia si el agua se utiliza en productos lecheros porque debe ser bacteriolgicamente segura, considerando que tambin debe ser libre de psicrfilos.

b) Agua para ganado: la pureza del agua tiene mucha importancia porque si es contaminada puede causar la muerte y desmejoramiento del ganado y tambin contaminar sus productos. Muchos contaminantes qumicos y microorganismos patgenos son importantes y el conocer sus niveles de tolerancia es lo ms porque pueden penetrar al ganado por el agua, por el suelo o alimentos locales. De la calidad de la fuente de agua para ganado depende la produccin profilctica de los animales.

c) Agua de riego: es la que tiene el ms grande y simple propsito de uso en la agricultura. Los criterios para agua de riego son ms crticos porque se debe de tomar en cuenta su capacidad de uso y la cantidad de tierra por regar. El desarrollo del fue y es un sueo cuando se dispone de pocas lluvias. Tales suelos contienen principalmente slidos disueltos perdidos como resultado de los procesos de filtracin y meteorismo.

En la actualidad la disponibilidad del agua para riego proviene en gran parte de aguas superficiales que se renen en pequeos o grandes cuerpos de agua como las presas con las que se construyen sistemas de riego; otra fuente de agua es la subterrnea que se extrae a travs de pozos, norias o brota en manantiales.

Las aguas residuales, industriales y municipales, que se usan como alternativa para el riego agrcola, de parque, prados y jardines debern tener caractersticas que se adapten en forma excelente o buena a los requerimientos de la mayor parte de las plantas.

Las aguas para riego, en trminos generales deben contener:

Sodio 30-60 %

Boro =1.1756X10-2 cm3/seg.

De la ecuacin de Stokes

Por lo tanto, si es aplicable la ley de Stokes

AH=rea horizontal

Guardando una relacin 4:1, para evitar cortos circuitos, se tiene que la longitud ser:

El ancho ser

Para evitar una resuspensin de partculas

K=coeficiente de adherencia y forma

f = coeficiente de Darcy Werstanch

Va = velocidad del agua a partir de la cual hay resuspensin.

Para K=0.04 y f=0.03

Para la velocidad del caudal (agua)

Flujo turbulento

Calcular la velocidad de asentamiento

De una partcula cuyo peso especifico Ss =1.002, D = 0.1cm y T = 15 C

Para T= 15 C ==> =1.1457X10-2 cm3/seg.

Aplicando ley de Stokes

Por lo que no es aplicable la ley de Stokes

Determinar el trmino del dimetro

Sustituyendo los datos

Entrando a la grafica con el trmino del dimetro. El trmino de la velocidad es igual a 0.30, por lo tanto, nuestra velocidad ser:

Por lo tanto, la velocidad de la partcula ser: v=0.085cm/seg.

Sedimentacin floculenta

Este tipo de sedimentacin ocurre debido a la coalescencia de las partculas, mientras la partcula se sedimenta se incrementa su dimetro y su velocidad, produciendo una trayectoria de sedimentacin curvilines.

La mayora de los slidos suspendidos proveniente de la industria son de naturaleza floculenta. No es posible analizar la sedimentacin floculenta matemticamente, se requiere anlisis de laboratorio para establecer los parmetros de diseo, se usan columnas como la mostrada en la siguiente figura

Ejemplo

Se toma una muestra de agua residual y se somete a una prueba de sedimentacin en una columna, la suspensin tiene una concentracin inicial de 430 mg/LT (SSo), despus se toman muestras y se analizan en el laboratorio, dando los siguientes resultados:

Concentracin de slidos suspendidos

Tiempo (minutos)2ft4ft6ft

5356.9387395.6

10309.6346.2365.5

20254.6298.9316.1

30197.8253.7288.1

40163.4230.1254.6

50144.1195.7232.2

60116.1178.5204.3

75107.5143.2180.6

Calcular:

a) % De S.S. contra el tiempo

b) % De S.S. contra el gasto gal. /da ft2c) % De S.S. contra la velocidad de sedimentacin a un tiempo de residencia de 25 minutos.

Solucin:

Para la determinacin de los slidos removidos a las diferentes alturas

% de slidos removidos

Para la altura de 2ft.

Tiempo (min)Con S.S.(mol/lt)%slidos remanentes(y)% slidos removidos (z)

5356.98317

10309.67228

20254.658.541.5

30197.84054

40163.43862

50144.133.566.5

60116.12773

75107.52575

Para 4ft

53879010

10346.280.519.5

20298.969.530.5

30253.75941

40230.153.546.5

50195.745.554.5

60178.541.558.5

75143.233.366.7

Para 6ft

5395.6928

10365.58515

20316.173.526.5

30288.16733

40254.658.541.5

50232.25446

60204.347.552.5

75180.64258

Con la grafica I se calcula la siguiente tabla II

Concentracin de slidos suspendidos

% SS removidos2ft4ft6ft

51.52.53.5

103.05.06.5

207.010.514.5

3012.519.525

4018.529.539

502643.556.5

603761.577.5

705467

7575

Con estos valores se construye la grafica II

Ahora de la grafica II, a 6ft y 5, 10, 20, 30, 40, 50 y 60%, calculo de la velocidad de sedimentacin.

H=6ft

% RemocinT (min.)Vs=H/T

=6/(T/60)=360/T

53.5102.85

106.555.38

2014.524.82

3025.014.40

4039.09.23

56.56.37

6077.54.64

Grafica II

Vamos a calcular el % de slidos removidos

100% Remocina5%5

1 Intervaloa7.50%(3.75/6.0)x106.25

2 Intervaloa15%(1.4/6.0)x102.33

3 Intervaloa25%(.75/6.0)x101.25

4 Intervaloa35%(.5/6.0)x100.83

5 Intervaloa45%(.375/6.0)x100.62

6 Intervaloa55%(.125/6.0)x100.2

=16.48

Tiempo 6.5 min (Grfica II)

100% Remocina10%10

1 Intervaloa15.00%(3.0/6.0)x105

2 Intervaloa25%(1.375/6.0)x102.29

3 Intervaloa35%(.9/6.0)x101.5

4 Intervaloa45%(.5/6.0)x100.83

5 Intervaloa55%(.25/6.0)x100.41

6 Intervaloa65%(.125/6.0)x100.2

=20.23

As calculamos los otros valores

Tiempo (min)%SS Removidos

3.516.48

6.520.23

14.533.9

2545.2

3955

56.564.3

77.571.1

Con estos valores construyo la sig curva

Pasar a carga Superficial

Tiempo (min)Vs (ft/hr)Carga Superficial (gal/da ft2)% S.S. Remocin

3.5102.85x179.51846116.48

6.555.38x179.5994020.23

14.524.82x179.5445533.9

2514.40x179.5258445.2

399.23x179.5165655

56.56.37x179.5114364.3

77.54.64x179.583271.1

Clculo del sedimentador (Bibliografa Tablas de diseo)

Profundidad:

2 - 3.5 m

Tiempo de residencia:0.5 - 1.5 hr

Velocidad:

18 - 80 m/hr

Carga Superficial:

36 - 50 m3/m2hr

Rendimiento

S.S.T. %:

40 - 60%

DBOs%:

30 - 50 %

Influente

Influente

Efluente (vertedor)

Efluente (permanecen en el sedimentador)

Salida del sedimentador (lodo)

Salida del sedimentador (lodo)

(Ver hoja 80 figura 3.22)

Ejemplo de un sedimentador de seccin circular para

MEZCLADO

Potencia disipada= Fuerza x Velocidad

P = Av

= Esfuerzo cortante

A = rea

=

G = gradiente de velocidad

Flujo turbulento NR > 10,000

Flujo laminar NR < 10

n = Revoluciones por segundo

D = del impulsor

Densidad del agua

K= cte. El valor est en funcin de las

(Ver hoja 81)

Caractersticas del equipo a comprar

K

ImpulsorLaminarTurbulento

Propela 3 aspas410.32

Turbima 6 aspas planas716.3

Turbina 6 aspas puntiagudas714

PROBLEMA:

I. Propela 3 aspas

=100cm

n = 50 rpm

v = ?

P = ?

L = ?

A = ?

Suponemos un tanque circular

V = Q Tr =

V = 15000 lt = 15m3

Suponemos una altura de 3m

Suponiendo un tanque cilndrico

Como NR > 10,000 flujo turbulento

Si X0= concentracin de slidos suspendidos tanto en mg/lt en el efluente

S = 8.34 QX0

Con recirculacin

A = 0.5

Ejemplo, al realizar una prueba en el laboratorio de clculo la relacin . El gastoo a tratar en la industria de agua residual es de 1 millon de galones por da y tiene una concentrcin de 250mg/lt de S.S.T. El efluente descarga con una concentracin de S.S.T. de 25mg/lt . La temperatura es de 20C. Calcule el rea superficial requerida:

Ecualizacin:

Este proceso se utiliza para evitar las diferencias de gastos y las diferencias de carga organica en las plantas de tratamiento.

Ejemplo: Un estudio que se ha realizado en una descarga de aguas resuiduales durante un da de 24hrs est dado en la siguiente tabla:

Hora12162024431216

Gasto lt/s1.894.634.214.552.453.333.954.81

Determine el volumen diario del agua residual que se va a tratar

Calcule el % de flujo en lt/min

Volumen diario =

Calcule el rea usando el mtodo de los trapecios

Fig (1)

Volumen diario

Ecualizacin de la DBOs

Xi = valor de DBO en el influente

(Ver hoja 90) formula wT

K = cte

w = T =Periodo del ciclo

wT = 1

T = tiempo

K = cte

xB = DBO maxima

wT = Tan-1 wTr = 1

v = varianza del efluente - influente

= desviacin estandar influente efluente

xi = Valor DBOs influente

xe =Valor DBOs efluente

n = No, valoraciones

Ejemplo: Calcular la y la v

dias

Tiempo1011121314151617181920212223242526

471711351035117431650532910193408532564547766197221110472

8946241265110575822137110239498478471080502691368374671

12623396419659769957108111679402077119401146416686494556

449010704988015746546211056233852118587210541111915268672

8666440961720113551023565011583188252948889733611078

1282853430845411421007995708407356618763266892346981

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

TEMA III TRATAMIENTO SECUNDARIO

Procesos biolgicos

Introduccin

Los mtodos de tratamiento en los cuales se consigue la eliminacin de contaminantes por una actividad u oxidacin biolgica son conocidos como procesos biolgicos unitarios.

El tratamiento biolgico se usa bsicamente para eliminar las sustancias orgnicas biodegradables presentes en el agua residual. Estas sustancias se convietenen gases, que pueden escapar a la atmsfera y en tejido celular biolgico que puede separarse por sedimentacin.

El tratamiento biolgico se usa tambien para la eliminacin del nitrogeno contenido en el agua residual.

Con un control adecuado des medio, el agua residual puede tratarse biolgicamente en la mayoria de los casos

Los procesos de oxidacin biolgica pueden ser aerobios o anaerobicos, los primeros se realizan en presencia de oxigeno libre disuelto, mientras que los anaerobicos transcurren en ausencia de oxigeno libre disuelto.

El mecanismo de la oxidacin biolgica consiste en la asimilacin de la materia orgnica contenida en las aguas residuales por los microorganismos en presencia de oxigeno y nutrientes.

Como los productos finales del metabolismo aerobio son CO2 y H2O. el efluente de una planta de tratamiento biolgico aerobio ser estable si todos los microorganismos se han separado.

En un ambiente anaerobio, la actividad de los microorganismos depende del oxigeno, de la materia orgnica o de ciertos compuestos inorgnicos como nitritos, nitratos y sulfatos. Muchas bacterias pueden utilizar nitritos y nitratos en lugar de oxigeno disuelto, los sulfatos pueden actuar como fuente do oxigeno para un grupo especifico de bacterias.

Las reacciones biolgicas pueden dividirse en dos fases: Sntesis y oxidacin. La fase de sntesis supone la conversin de una parte de la materia orgnica en nuevo protoplasma celular.

Adems del carbono, hidrgeno, oxigeno y nitrogno, el protoplasma contiene algunos elementos como el fosforo, azufre, sodio, potasio, magnesio, calcio, hierro.

La mayoria de estos elementos se encuentran en trazas en el agua residual, comnmente suele faltar nitrogeno y fosforo, por lo tanto es necesario adicionarlos al agua residual para garantizar un buen funcionamiento del proceso.

Las cantidades precisas de nutrientes dependen de las caracteristicas del agua resisiual y del tipo de tratamiento biolgico empleado, aunque pueden utilizarse como representativo los valores siguientes:

43gr de N / Kg DBO y 6mg de P/kg DBO

Lagunas de estabilizacin

Lagunas aireadas por medios mecnicos

Una laguna aireada es un estanque en el que se trata el agua residual que la atraviesa de forma continua.

El oxigeno es generalmente suministrado por aireadores superficiales o por difusos, la accin de los aireadores es mantener en suspensin el contenido del estanque, dependiendo del grado de mezclado las lagunas suelen clasificarse en aerobias o aerobias-anaerobias.

El contenido de una laguna aerobia est totalmente mezclado y no sedimentan ni los slidos entrantes ni los biolgicos producidos a partir del agua residual. La funcin esencial de este tipo de lagunas es la estabilizacin de desechos orgnicos, en el caso de una laguna aerobia-anaerobia o facultativa el contenido del estanque no est totalmente mezclado y gran parte de los slidos entrantes y los biolgicos producidos se sedimentan hacia el fondo de la laguna, cuando comienza a aumentar la cantidad de slidos, parte de ellos sufrirn una descomposicin anaerbica. Por lo tanto, el efluente de este tripo de laguna estar mas estabilizado.

Lagunas aerobias (Sin aireacin mecnica)

Esta es una laguna de estabilizacin que contiene algas y bacterias en suspensin y en toda su profundidad prevalecen las condiciones aerbicas

Lagunas anaerobias

Estas lagunas son anaerobias en toda su profundidad excepto en una capa extremadamente delgada en la superficie como objeto de conservar la energa trmica y mantener las condiciones anaerobias estos estanques se construyen a profundidades de hasta 6m. La estabilizacin se consigue mediante una combinacin de precipitacin y degradacin anaerobia de los residuos orgnicos

BasesAireadaAerobiaFacultativaAnaerbica

Profundidad2.5 - 50.2 - 0.31 - 2.58.5 - 5

Tiempo de retencin2 - 102 - 67 - 50??? 97

Carga DBO kg/Ha/dia??97--111 - 22222 - 55280 - 4500

remocin DBO %80 - 9580 - 9579 - 9550 - 80

Concentracin Algas mg/lt--10010 -- 500

S =Concentracin DBOs en el efluente mg/lt

S0 = Concentracin DBOs del influente mg/lt

K = constante de remocin de 1er orden da-1

V = Volumen m3

Q = Flujo m3/da

Ti = temperatura agua residual influente

Tw = Temperatura de la laguna C

Ta = Temperatura del aire ambiente C

f = Factor de proporcionalidad = 0.5

A = rea superficial

Q = Flujo de agua residual m3/da

Problema: Determine el efecto o (re????98) Del area superficial de una laguna de (???) A 5000ml, que tiene las siguientes condiciones de operacin.

a) Flujo de agua residual = 3800m3/dab) Temperatura agua residual = 15.6Cc) Temperatura del aire = -6.7Cd) Constante de proporcionalidad = 0.5

PROBLEMA: Se quiere dimensionar una laguna aereada para tratar un agua residual que tratara un flujo de agua de 5000 ??/da. Determinar el nmero y la superficie de los aireadores y su garga en HP.

El lquido tratado tendr un tiempo de retencin de 2 das y se tienen las siguientes condiciones de operacin.

a) Slidos suspendidos influente = 200 mg/ltb) DBOs Influente = 200 mg/lt

c) DBOs Efluente = 20 mg/ltd) Slidos suspendidos efluente = 20 mg/lte) Constantes:

Y=0.65

Ks = 100mg/lt

K = 6 das-1

K1 = 0.07 das-1f) La constante de remocin DBOs es de (???99) K20 = 2.5 das-2 a 20C

g) Temperatura del aire verano 30C

h) Temperatura del aire 10vierno 10C

i) Los slidos suspendidos del influente no son biolgicamente degradables

j) El total de slidos producidos son evaluados como S.S.V. y divididos por 0.80

k) Temperatura del agua residual = 15.6C

l) Coeficiente de temperatura = 1.06

m) Constantes de aereacin = 0.85 = 1.0

n) elevacin 6.10m

) Concentracin del oxigeno mantenido en el lquido = 1.5 mg/lto) Altura de la laguna 3m

p) Tiempo de residencia celular Qc = 4 das

Solucin

1.- Con los datos del tiempo de residencia celular determino el area superficial de la laguna

Volumen

rea superficial

2.- Calculamos la temperatura de la laguna en poca de verano

Invierno

3.- Clculo de las DBOs soluble del efluente durante el verano

(para una laguna aireada)

Este valor ha sido calculado usando una constante cintica de degradacin derivada de una temperatura en un rango de 20 a 25C. Durante los meses de verano el efluente requiere de 20 mg/lt. Pero esto no es correcto ya que la constante varia con la temperatura de invierno de 13.3C

4.- Clculo des DBOs en el efluente utilizando la ecuacin de remocin en funcin de la temperatura

Verano 21.4C

Invierno 13.4C

Verano 21.4C

Invierno 13.4C

Relacin

5.- Clculo de la concentracin de slidos biolgicos producidos

S.S.V.6.- Clculo de slidos suspendidos en la laguna

S.S. =

7.- clculo de los requerimientos de oxigeno

Asumiendo que el factor de conversin de (????) de 0.08 determine los requerimientos de oxgeno.

8.- Clculo de la relacin oxigeno-DBOs removida

9.- Clculo de la superficie del aireador requerido asumiendo que el aireador consumira 2kgO2/kwhoraLa concentracin oxigeno saturado

8.93mg/lt (de tablas)

a 21.4C

Hay que corregir la saturacin del oxigeno por la altitud (de graficas) 0.94 pag. 502 ???103a 21.4C = (0.94)(8.93) = 8.39mg/ltFactor de correccin = ??????103

Las caracteristicas qumicas de los contaminantes en las aguas residuales determinan los organismos que pueden desarrollarse en un sistema de tratamiento biolgico. Los microorganismos primarios son las bacterias y otro tipo de plantas unicelulares que pueden metabolizar la mayoria de los materiales orgnicos.

Debe considerarse tambien a los hongos, plantas multicelulares sin clorofila, que en determinadas condiciones ambientales, desempean un papel importante en la estabilizacin de la materia orgnica. Los hongos pueden predominar sobre las bacterias a pH bajo (menores a 6) cuando existe un dficit de nitrgeno o la concentracin de oxigeno disuelto es baja (0.0 - 0.5mg/lt). Los hongos son capaces de metabolizar casi todos los compuestos orgnicos conocidos, pero en condiciones ambientales normales de pH y temperatura no pueden competir con las bacterias. Las algas son plantas clorofilicas ms sencillas, pueden utilizar luz solar como fuente de energa. Por si mismas, las algas no estabilizan la materia orgnica, sino que debido a su produccin de oxgeno, ayudan a las bacterias y a los hongos a mantener un medio aerobio. Las bacterias metabolizan la materia orgnica para dar CO2, NH3 y fosfatos para sintetizar nuevas clulas en presencia de luz solar, liberando O2 como producto final.

Los animales microscpicos, de los cuales los protozoos son los mas sencillos, no obtienen suficiente materia orgnica en la s aguas residuales, su actividad principal es separar el exceso de bacterias no floculadas, produciendo un efluente clarificado. Las formas superiores de animales microscpicos que se encuentran en los sistemas de tratamiento biolgico son los rotferos y crustceos, que tan solo aparecen en los sistemas muy purificados.

El suelo es la principal fuenrte de microorganismos capaces de estbilizar a los contaminantes orgnicos. La expoeriencia ha demostrado que los culticvos especiales no brindan mas ventajas que las bacterias que se desarrollan por efecto de la contaminacin natural. En general lo mas recomendable es estimular el crtecimiento de los microorganismos presentes en el agua residual. Despus de varios ciclos se produce la seleccin adecuada, al cabo de esta predominan los microorganismos requeridos mientras los dems desaparecen.

La factibilidad para efectuar la oxidacin biolgica para estabilizar la materia orgnica, reduciendo as la DBO de las aguas residuales, depende de la estructura qumica de las molculas orgnicas que deben ser atacadas, o de la biodegradabilidad de dichas molculas. Se debe tomar en cuenta adems el papel que desempea la propia aceptacin de los microorganismos al medio. En otras palabras, por medio de una aclimatacin adecuada de los microorganismos puede producirse el metabolismo en presencia de sustancias que desde el punto de vista terico, no son biodegradables e inclusive en las sustancias directamente txicas.

Las variables fsicas y qumicas ms importantes en estos procesos son; temperatura, ph y la presencia de sales.

En la mayora de las reacciones en que intervienen microorganismos, la velocidad de reaccin aumenta con la temperatura hasta aproximadamente 37C para descender a continuacin al morir los microorganismos por desnaturalizacin de protenas del protoplasma celular. La temperatura influye adems en concentracin de oxgeno disuelto y este es inversamente proporcional a la misma.

El pH del medio influye no solo sobre la velocidad de reaccin, sino adems sobre los tipos de microorganismos susceptibles de sobrevivir. La mayoria de los microorganismos se desarrollan a un pH ptimo de 7.0 aproximadamente y experimentan ligeras variaciones para valores del pH entre 6.5 y 8.5. A ese pH ptimo las bacterias constituyen el grupo principal de microorganismos responsables de la estabilizacin de la materia orgnica. Las protenas del protoplasma celular se desnaturalizan por los iones H+ y OH-, razn por la cual muy pocas bacterias pueden sobrevivir a un pH inferior a 4.0 o superior a 9.5 los hongos pueden desarrollarse fcilmente a un pH de 4.5 y predominan sobre las bacterias en medios con un valor de pH entre 4.5 y 6.0. Aparentemente este fenmeno se debe al menor contenido de protenas en el protoplasma celular de los hongos.

En lo que respecta al contenido de sales disueltas en las aguas residuales no txicas para las bacterias, por regla general pueden afirmarse que los microorganismos se adaptan bien a los medios de concentraciones elevadas de sales, de hasta 3gr/lt, es ms empleado filtros percoladores parece ser que pueden tratar aguas residuales copn hasta un 2% de sales. En el proceso de lodos activados no debe sobrepasarse normalmente una concentracin de sales de 8gr/lt, ya que en este casolos lodosson difciles de flocular y en consecuencia de decantar,. Adems, el exceso de lodos que se somete a digestin anaerobica crea nuevos problemas debido a que los procesos snaerobicos son ms sensibles a la presencia de sales.

Los metales pesados (hierro, aluminio, cromo, cobre y zinc) ejercen un efecto perjudicial sobre los procesos biolgicos actuando sobre las enzimas catalizadoras de la sntesis de protenas responsables del metabolismo. Los microorganismos solo pueden tolerar concentraciones de algunos miligramos por litro. Muchos de los metales pesados tienden a formar compuestos insolubles que precipitan de la solucin. Como tan solo los iones solubles son txicos para los sistemas enzimticos bacterianos, las caractersticas qumicas del medio resultan decisivas para determinar la toxicidad de los distintos metales pesados, como el hierro y el aluminio precipitan su forma de hidrxidos insolubles, las bacterias pueden tolerar concentraciones elevadas de estos elementos, sin embargo, su accin txica puede deberse a que los precipitados formados pueden recubrir las celulas e impedir el paso de nutrientes. La toxicidad del cromo depende de su estado de valencia, el cromo hexavalente soluble es txico, mientras que el trivalente es insoluble. La accin del cobre y el zinc est influenciada por el pH del medio ya que precipitan a valores elevados de pH, las bacterias pueden tolerar mayores concentraciones de cobre en medio alcalino que en medio cido.

Tipos de procesos

El tratamiento biolgico de las aguas residuales puede llevarse a cabo por difenertes procesos, la eleccin del proceso ms adecuado en cada caso depende tanto de razones puramente tecnolgicas como imperativos econmicos.

Lagunas de estabilizacin

Las lagunas de estabilizacin se construyen en el terreno con profundidades de 1 a 2 m, constituyen el proceso ms simple de oxidacin biolgica en un medio aerobio. Para lograr reducciones considerables de la DBO las cargas deben ser bajas normalmente de 25 a 100 kg de DBO por hectrea y da, con lo cual las necesidades de terreno se eleva enormemente. An cuando las algas son la fuente principal de oxgeno, a aireacin natural superficial puede aportar una cantidad adicional de este elemento. El rendimiento vara considerablemente en funcin de la estacin del ao, la temperatura y la insolacin.

Las lagunas de estabilizacin se pueden dividir en las categoras siguientes:

Lagunas aerobias

Dependen de las algas por el suministro de oxigeno y por lo tanto de la luz solar. Por ello la profundidad no debe ser superior a 1.5m.

Lagunas facultativas

Funcionan en forma aerobia en la superficie y anaerobia en el fondo. La capa superficial aerobia presente durante la horas diurnas y disminuye durante la noche. Los lodos depositados en el fondo sufren una descomposicin anaerobia, con desprendimiento de metano y otros gases. Si no se mantiene la capa aerobia se despiden olores desagradables.

Lagunas anaerobias

Son aquellas en que la carga orgnica es tan elevada que las condiciones anaerobias se mantienen para todo el volumen del lquido.

Lagunas aireadas.

Son similares a las lagunas de estabilizacin, excepto en lo que se refiere al suministro de oxigeno que se realiza por medio de aireadores mecanicos superficiales, esto permite aumentar el rendimiento y reducir la superficie necesaria hasta 15 veces. Debido a el empleo de los aireadores comno fuente de oxigeno, las algas no juegan el papel preponderante que desempean en las lagunas de estabilizacin, los aireadores sirven tambin para mezclar el contenido de las lagunas evitando la sedimentacion de los solidos en suspensin que de producirse daria lugar a la formacin de una capa anaerobia en el fondo de la laguna. Las lagunas aireadas equivalen a los sistemas de lodos activados sin recirculacin.

Filtros percoladores.

Los filtros percoladores son procesos aerobios de tratamiento en cultivo fijo. El concepto de filtro percolador nacio del uso de los filtros de contacto, que eran estanques impermeables rellenos con piedra machacada. En su funcionamiento el lecho de contacto se llenaba con el agua residual desde la parte superior y se dejaba que se pusiese en contacto con el medio durante un corto periodo de tiempo. El lecho se vaciaba a continuacin y se le permitia que reposase antes de que se repitiese el ciclo. Un ciclo tipico exigia 12 horas, de las cuales seis eran de reposo. El filtro percolador moderno consiste en un lecho formado por un medio sumamente permeable al que se adhieren los microorganismos y a traves del cual se filtra el agua residual. El medio filtrante consiste de piedras cuyo tamao oscila de 2.5 a 10 cm de dimetro. La profundidad del lecho varia de .9 a 2.4 m con una profundidad medio de 1.8 m. los filtros actuales utilizan medios filtratntes plasticos con un area de transferencia mucho mayor y que alcanzan profundidades de lecho de .9 a 15 m. el filtro generalmente es circular y el liquido a tratar se rocia por encima del lecho mediante un distribuidor giratorio o por medio de boquillas de pulverizacin fijas, los filtros estan provistos de drenaje en la parte inferior para recoger el agua tratada y favorecer la aireacin.

La materia organica del agua residual es degradada por una poblacin de microorganismos adheridos al medio. Dicha materia organica es adsorbida sobre la pelcula biologica, en cuyas capas externas es degradada por los microorganismos aerobios. Cuando los microorganismos crecen, el espesor de la pelcula aumenta y el oxigeno es consumido antes de que pueda penetrar en todo el espesor de la pelcula. Por tanto, se establece un ambiente anaerobio cerca de la superficie del medio.

Conforme la pelcula aumenta de espesor, la matria organica adsorbida es metabolizada antes de alcanzar los microorganismos situados cerca de la superficie del medio filtrante. Al no disponer de una fuente organica extrena de carbono celular los microorganismos cercanos a la superfifice del medio filtrante alcanzan la fase endogena de crecimiento en la que pierden su capacidad de adherirse a la superficie del medio. En estas condiciones el liquido a su paso a traves del medio arrastra la pelcula y comienza el crecimiento de otra nueva.

Lodos activados.

Este proceso fue desarrollado en Inglaterra en 1914 y llamado as porque supona la produccin de una masa activada de microorganismos capaz de estabilizar un residuo por va aerobia. El residuo orgnico se introduce en un reactor donde se mantiene un cultivo bacteriano aerobio en suspensin. El contenido del reactor se consigue mediante el uso de difusores o arreadores mecnicos que, a su vez, sirven para mantener el lquido mezcla en un rgimen de mezcla completa.

Tras un periodo de tiempo, la mezcla de las nuevas clulas con las viejas se conduce a un tanque de sedimentacin donde las clulas se sepran del agua residual tratada. Una parte de las clulas sedimentadas es recirculada para mantener la concentracin deseada de organismos en el reactor, mientras que otra es puegada del sistema. La fraccin purgada corresponde al crecimiento del tejido celular. El nivel al cual se debe mantener la masa biolgica depende de la eficiencia deseada del tratamiento y de otras consideraciones referentes a la cintica del crecimiento. En la actualidad se utilizan muchas versiones del proceso original, pero todas ellas son iguales.

Variantes del sistema de lodos activados.

Proceso convencional

El proceso convencional se lleva a cabo en un depsito o reactor biolgico, seguido de otro de sedimentacin. En el reactor (Tanque de licor mezclado), la cintica corresponde a un flujo pistn, el periodo de aereacin suele ser de 6 hrs. El lodo activado separado en el sedimentador se recircula (de 25 al 50% respecto al influente) Al reactor biolgico para mantener una concentracin uniforme del mismo. Como el lodo activado crece gradualmente, es necesario purgar el exceso. En la mayoria de los sistemas de lodos activados la purga se lleva a cabo en forma continua a un caudal relativamente pequeo.

Mezcla completa

En el proceso de mezcla completa, el contenido total del tanque de aereacin se mezcla completa y uniformemente. La alimentacin de residuos orgnicos se mezcla con toda la masa microbiana en lugar de hacerlo con slo una fraccin como en el caso del proceso convencional, esto trae como consecuencia que el tanque de aereacin se utiliza tambin como tanque de regulacin para reducir las fluctuaciones en las caractersticas de la alimentacin. El sistema puede funcionar con cualquier grado de sntesis y purga de lodos, desde los sistemas de capacidad elevada a los sistemas de baja capacidad o de aereacin prolongada.

Aereacin escalonada

Mediante la aereacin escalonada la carga orgnica se distribuye en varios puntos del tanque de aereacin en lugar de hacerlo en uno solo.

Aereacin graduada

La demanda de oxgeno en el tanque de aereacin no es uniforme en todo el aparato, sino que ms bien decrece a lo largo de longitud. En los sistemas de aereacin, su numero disminuye en el extremo del mismo, para equilibrar el suministro con la demanda de oxgeno.

Estabilizacin por contacto

En el proceso de estabilizacin por contacto se aprovecha la capacidad de absorcin de los lodos activados, se divide en dos etapas. La primera es la fasse de absorcin que requiere de 20 a 40min. Y durante la misma la mayor parte de la materia orgnica coloidal y disuelta se absorbe en el lodo activado. En la segunda etapa se produce la oxidacin y la materia orgnica absorbida se asimila metablicamente. El agua residualdecantada se mezcla con el lodo activado de retorno y se somenten a aereacin en el tanque de contacto durante 20 40 min., la materia orgnica se absorbe en el flculo de lodo. A continuacin se separa el lodo por sedimentacin y se somente a aereacin durante 3 a 5 hrs en el sedimentador.

Aereacin prolongada

En este proceso se trabaja en la zona de metabolismo endgeno de la curva de crecimiento, que requiere una carga orgnica relativamente pequea y periodos de aereacin largos. Se suele utilizar el proceso para plantas pequeas.

De capacidad elevada

Este tipo de proceso satisface la necesidad de un tratamiento parcial. Es a comprobado que cuando la masa microbiana se mantiene en el tanque se aereacin durante un periodo de tiempo 1/5 a 1/10 ms corto que en el proceso convencional, las bacterias estabilizan aproximadamente 2/3 de la materia orgnica en 1/3 aproximadamente del tiempo requerido en aquel proceso

Aereacin con oxigeno puro

En este sisema se utiliza oxgeno puro o bien aire enriquecido como variantedel proce