Peso Especifico Del Agua Residual

CAPITULO II MARCO REFERENCIAL

Propuesta de Diseño de Estación Depuradora de Aguas Residuales Domesticas para el

Área Urbana de Perquín Departamento de Morazán

Capitulo II: Marco Referencial Pagina 12

CAPITULO II. MARCO REFERENCIAL

2.1 MARCO NORMATIVO

2.1.1 CONSTITUCION DE LA REPUBLICA.

Es la que se encarga de velar por el bienestar de los habitantes de El

Salvador tanto civil como ambiental

2.1.2 CODIGO DE SALUD

El artículo 56 El Ministerio por medio de los organismos regionales,

departamentales y locales de salud desarrollarán programas de saneamiento

ambiental, encaminados a lograr para la comunidad. Literal b La disposición

adecuada de excretas y aguas servidas

El Art. 69. Se prohíbe descargar aguas, servidas y negras en las vías

públicas, parques, predios públicos y privados y en lugares no autorizados para

ello.

Estos artículos establecen que tanto las aguas servidas como las excretas

no deben descargarse al medio ambiente sin antes darle un proceso de

tratamiento, para evitar así la contaminación.




2.1.3 LEY DEL MEDIO AMBIENTE

En el titulo VIII capitulo I EL Art. 70.El Ministerio, elaborará y propondrá al

presidente de la Republica para su aprobación los reglamentos necesarios para la

gestión, uso, protección y manejo de las aguas y ecosistemas tomando en cuenta

la legislación vigente y los criterios. Para el estudio solo tomará el literal e) Se

establecerán medidas para la protección del recurso hídrico de los efectos

contaminantes. Esto ayudará a combatir el deterioro del medio ambiente para que

el ser humano y su medio sea conservado, protegido y recuperar aquellos que por

causas de destrucción o contaminación se están perdiendo y contar, así con un

desarrollo sostenible para nuestro futuro.

2.1.4 DECRETO Nº 39

EL REGLAMENTO ESPECIAL DE AGUAS RESIDUALES.

Capitulo II

Art. 7: Toda persona natural o jurídica, pública o privada, titular de una obra,

proyecto o actividad responsable de producir o administrar aguas residuales y de

su vertido en un medio receptor, en lo sucesivo denominada el titular, deberá

instalar y operar sistemas de tratamiento para que sus aguas residuales cumplan

con las disposiciones de la legislación pertinente y este Reglamento.

Disposición de lodos

Art. 8: En cuanto a la disposición de lodos provenientes de sistemas de

tratamiento de aguas residuales de tipos ordinario y especial, estará sujeta a lo




dispuesto en el Programa de Manejo o Adecuación Ambiental correspondiente y a

la legislación pertinente.

Informes operacionales

Art. 9: Los titulares deben elaborar y presentar al Ministerio informes

operacionales de los sistemas de tratamiento de aguas residuales y de las

condiciones de sus vertidos, que reflejen la frecuencia del muestreo, conforme a lo

estipulado en los Art. 16, 19 y 25 de este Reglamento. El resumen anual formará

parte del informe anual de resultado de la aplicación de los Programas de Manejo

Ambiental o de Adecuación Ambiental.

Los costos de los análisis para la elaboración de los informes operacionales serán

sufragados por el titular.

Contenido de los informes

Art. 10: Los informes operacionales periódicos deberán contener como requisitos

mínimos la siguiente información:

a) Registro de Aforos;

b) Registro de análisis de laboratorio efectuados por el titular y los efectuados

por laboratorios acreditados, según la legislación pertinente;




c) Registro de daños a la infraestructura, causados por situaciones fortuitas o

accidentes en el manejo y funcionamiento del sistema;

d) Situaciones fortuitas o accidentes en el manejo y el funcionamiento del

sistema que originen descargas de aguas residuales con niveles de

contaminantes que contravengan los límites permitidos por las normas

técnicas respectivas;

e) Evaluación del estado actual del sistema, y

f) Acciones correctivas y de control.

Capitulo III. ANÁLISIS OBLIGATORIO

Validez de los análisis

Art. 11: En base al Art. 23, de la Ley y con el fin de que los análisis incluidos en

los informes requeridos en el Permiso Ambiental sean válidos, deberán provenir

de laboratorios legalmente acreditados por el Consejo Nacional de Ciencia y

Tecnología, en lo sucesivo CONACYT. Tales laboratorios son aquéllos con los que

se puede demostrar que la caracterización del vertido cumple con las normas

técnicas de calidad ambiental establecidas.

En caso de análisis para los cuales no se contare con laboratorios previamente

acreditados por el CONACYT, podrá permitirse que sean aquéllos realizados por




laboratorios que estén en proceso de acreditación, para lo cual el CONACYT

remitirá al Ministerio el listado correspondiente.

Análisis de características

Art. 12: En la evaluación de la calidad de las aguas residuales se incluirá el

análisis de las características físico - químicas y microbiológicas, de conformidad

con las normas técnicas de calidad de aguas residuales.

Aguas residuales de tipo ordinario

Art. 13: Durante el análisis de las características físico - químicas y

microbiológicas de las aguas residuales de tipo ordinario deberán ser

determinados, esencialmente, los valores de los siguientes componentes:

a) Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO’5);

b) Potencial hidrógeno (pH)

c) Grasas y aceites (G y A)

d) Sólidos sediméntales (SSed)

e) Sólidos suspendidos totales (SST)

f) Coliformes totales (CT), y

g) Cloruros (Cl-).

Estos artículos son los que rigen el tratamiento de aguas residuales así

como la disposición de los lodos, los sistemas de operaciones, los análisis de las

características; como también los tipos de aguas residuales sean estas de tipo




ordinario o especiales dando los diferentes estudios a realizárseles como son el

DBO´5, DQO, PH, grasas y aceites; sólidos sedimentables y otros que

determinaran el tipo de sistema de tratamiento.

2.1.5 DECRETO Nº 50. (Ejecutivo)1

“REGLAMENTO SOBRE LA CALIDAD DEL AGUA EN CONTROL DE

VERTIDOS Y LAS ZONAS DE PROTECCION”

Art. 5. -Para los fines de este Reglamento se establecen como objetivos de

calidad los niveles físicos y biológicos necesarios para mantener, preservar o

recuperar la calidad del recurso hídrico, de manera que no se interfiera con el uso

previsto en los Planes Nacionales de desarrollo, aprovechamiento o protección de

los recursos hídricos.

Art. 7.-Las condiciones a que deben sujetarse los vertidos de aguas residuales

contaminantes se establecerán de manera que se conserven los objetivos de

calidad previamente establecidos, tomando en consideración el destino volumen,

caudal, calidad y poder de auto-depuración, tanto del vertido como del cuerpo de

agua receptor.

1 D. E. NO. 50, del 16 de octubre de 1987, publicado en el D. O. NO. 191, Tomo 297, del 16 de octubre de 1987.




Art. 35.-Solamente se podrán efectuar descargas de residuos sólidos, líquidos o

gaseosos, cuando de conformidad a los objetivos de calidad no se perjudiquen las

condiciones físico-químicas y biológicas del medio acuático receptor.

En el reglamento emitido por el Ejecutivo a los diferentes ministerios

específicamente con referente a las aguas residuales, citamos los art. 5, 7 y 35;

que establecen los objetivos de calidad, los niveles físico químico y biológicos para

mantener, preservar o recuperar la calidad del recurso hídrico y en cuanto a las

descargas se harán manteniendo los objetivos para que no perjudiquen al cuerpo

receptor

2.1.6 NORMAS TECNICAS DE ANDA

“Sección I numeral 5 Dotación domestica urbana 80 a 350 l/p/d/. la dotación total

incluirá además de la dotación doméstica el consumo comercial, público etc. Y un

20% para fugas y desperdicios.”

“Sección I numeral 6 Variación de consumo. Los diferentes elementos del

Sistema se diseñarán considerando los siguientes coeficientes de variación de

consumo de agua”:

Consumo máximo diario: 1.2 a 1.5 consumo medio diario.

Consumo máximo horario: 1.8 a 2.8 consumo medio diario

Coeficiente de variación diaria K1 = 1.2 a 1.5.




Coeficiente de variación horaria K2 = 1.8 a 2.4

Coeficiente de variación mínima horaria K3 = 0.1 a 0.3 consumo medio

diario.

“Sección II numeral 4. Caudal de diseño; capacidad de las tuberías El

caudal de diseño será igual al 80% del consumo máximo horario correspondiente

al final periodo de diseño más una infiltración potencial a lo largo de la tubería de

0.20 L/s/ha para tubería de cemento y 0.10 L/s/ha para tubería PVC”.

La capacidad de las tuberías será igual al caudal de diseño multiplicado

por un factor, el cual dependerá de la magnitud de variaciones de caudal así:

ø COLECTOR FACTOR ø COLECTOR FACTOR 8” ≤ ø ≥ 12”

15” 18” 24” 30”

2.00 1.80 1.60 1.50 1.45

36” 42” 48”

Interceptores o emisarios

1.40 1.35 1.30

1.20

Para este estudio utilizaremos estos numerales de la norma de ANDA para

determinar el caudal de diseño y así poder dimensionar las unidades del

tratamiento par la Estación Depuradora de Aguas Residuales para el área urbana

del municipio de Perquín




2.2 MARCO HISTORICO

En el año 1836 Perquín formó parte del distrito de Osicala y este a San

Miguel, en 1875 se funda como municipio del departamento de Morazán, siendo

un pueblo ubicado en una zona de poco desarrollo; no cuenta con servicios

básicos modernos sus calles son de piedra y tierra, sus construcciones de sistema

mixto y barro. A partir de 1978 Perquín cuenta con un sistema de abastecimiento

pero no posee sistema de aguas residuales problema que persiste a la fecha y

que en El Salvador existen municipios con sistemas de alcantarillados pero no

sistemas de depuración de aguas residuales. En la tabla 2.1 se observa algunos

municipios que poseen sistemas de tratamiento de las aguas residuales con sus

respectivos tipos de tratamiento.

TABLA 2.1: PLANTAS DE TRATRAMIENTO EN EL SALVADOR 2

Nº NOMBRE DE LA LOCALIDAD

DISTANCIA DE LA

CAPITAL KM.

CAPACIDAD NOMINAL

L/S TIPO DE

TRATAMIENTO

1 Residencial Alpes Suizos Santa Tecla Planta “Alpes

Suizos” 15 18.68 Filtro percolador

2 Residencial Alpes Suizos Santa Tecla Planta “Alpes

Suizos II” 15 5.21 Filtro percolador

3 Residencial Alpes Suizos Santa Tecla Planta “Los

Girasoles” 15 4.68 Filtro percolador

4 Residencial Valparaíso Ayutuxtepeque 7 0.52 Tanque Imhoff

5 Residencial del Bosque calle Los Chorros cantón Plan del

Pito Ayutuxtepeque 7 1.6 Tanque Imhoff

Filtro percolador

2 Fuente ficha Técnica: Plantas Tratamiento de agua Potable. CAPRE, PROQUIN 1998




6 Urbanización Campo Verde Ayutuxtepeque 7 0.69

Tanque Imhoff modificado a reactor

Anaerobio Filtro percolador

7 Urb. Chávez Galeano Ayutuxtepeque planta “Chávez Galeano A”.

6 1.8

Tanque Imhoff modificado a reactor

Anaerobio Filtro percolador

8 Urb. Chávez Galeano Ayutuxtepeque planta “Chávez Galeano B”.

6 3.44 Tanque Imhoff

9.

Condominio Tazumal Ayutuxtepeque

5 1.11 Filtro Percolador

10 Residencial San Lucas calle a Mariona Ayutuxtepeque 5 1.24

Tanque Imhoff filtro Anaerobio de flujo

ascendente con lecho de piedra

11 Hospital Neumónico Planes de Renderos 8 Laguna Aireada

12 Residencial El Carmen Av.

Dos Ceibos al norte col. Chávez

8

13 Reparto San Ramón Cantón El Limón , Soyapango 5

14 Las Margaritas calle a

Tonacatepeque frente al IMSA, Cantón. El Limón

8

15 La Campanera calle a

Tonacatepeque al oeste col. San Ignacio

8

16 La Primavera final Pje. El Cubo Norte de col. Belhel

Mejicanos 4

17 Monte San Bartolo V al Norte

Urb. S Bartola IV ctón El Limón Soyapango

9

18 Finca Victoria Antekirta Blvd. del Ejercito Nac. 4

19 Residencial Las Terrazas final

calle Los Mangos, al norte Res. Tazumal

1

20 Ciudad Futura calle a Mariona “Villa Majuela” San Salvador 13 37.5

Filtro Percolador y sedimentador Rectangular

Convencionales

21 Residencial Los Naranjos y Las Jacarandas carretera Troncal del N Apopa S.S.

13 16.34 Lodos Activados




22 Hospital de Ilobasco, Cabañas 0.95 Tanque Imhoff Cloración

23 Batallón Atlacatl Km. 30

carretera a Santa Ana, La Libertad

30 Laguna de Estabilización

24 Regimiento de Caballeria Km. 31 carretera a Santa Ana, La

Libertad 31 Laguna de

Estabilización

25 Base Aérea Comalapa frente al Aeropuerto El Salvador La

Paz 42 8.6 Laguna de

Estabilización

26 Cuartel El Paraíso Chalatenango 55 Laguna de

Estabilización

27 Dulce Nombre de Maria Chalatenango 80 Filtro Percolador

28 Municipio de Santiago Nonualco La Paz. 55 11.58 Laguna de

Estabilización

29 Municipio de Zaragoza La Libertad 20 11.77

Laguna Facultativa-Laguna de Maduración

30 Municipio de La Libertad Planta Chinama 36 11.74 Lodos Activados

31 Ctón. San Antonio Abad Los

Indios San Francisco Zapotitlán

35 6.54 Tanque Imhoff(2) Filtro Rociadores

Secundario

32 Distrito de Italia al sur de San José Las Flores 13.2 Laguna de

Estabilización.

33 Región Oriental de Educación San Miguel 160 1.22 Tanque Imhoff

34 Calle A Conchagua Ba. San Carlos Urb. Bella Vista La

Unión 200 11.06

RAFA con manto de lodos en serie con

RAFA lecho de piedra y desinfección

35 Residencial Europa, Santa Tecla 7.2

Lodos Activados ( Aireación

prolongada , caudal incorporado)

36 Residencial El Paraíso, Santa Tecla 2.08

Lodos activados mezcla completa

( Planta compacta-parada)

37 Urbanización Los Cipreses Santa Tecla 3.42

Con la ampliación del CP3 se incorporo al

mismo

38 Puerto El Triunfo, Usulután 6.08 Zanja de oxidación-Parada

39 Urbanización Tazumal calle a Mariona, Mejicanos S.S. 2.61

Tanque Imhoff y filtro biológico caudal

incorporado a planta de condominio

Tazumal




Algunas de estas plantas de tratamiento fueron diseñadas para funcionar

solo por gravedad, por gravedad y mecanizadas, y otras solo mecanizadas.

El nivel de tratamiento es secundario para todas las plantas y solo hay dos

que cuentan con la capacidad para hacer la cloración, (Suchitoto e Intipucá); se

considera en el tratamiento cuatro tipos: Biológico, Filtro Percolador Lodos

Activados, Tanques Imhoff / filtro superficial y filtro anaerobio de flujo ascendente

Es de destacar que en el año 2004 se realizó un estudio de las plantas de

tratamiento de aguas residuales en forma integrada entre los países de El

Salvador, Honduras y Guatemala tomando cuatro plantas por país. Encontrando

en la mayoría de plantas los siguientes problemas:

- El equipo dañado y en malas condiciones

- Falta de personal calificado para su mantenimiento

- No contaban con un sistema para eliminar las grasas y aceites

- La bodega-caseta estaban construidas solo de madera y lamina

- No contaban con un manual de mantenimiento de operación

- Las rejas no se limpiaban y se encontraban obstruidas

Es de mucha importancia destacar que en dicho estudio solo algunas

Planta realizaron mejoras como son Ciudad Futura se colocó una pequeña

trampa de grasas y dos reactor anaerobio de flujo ascendente (RAFA), que




sustituye a un sedimentador primario. En Nejapa, se colocó un by-pass para

evacuar las aguas excedentes.

2.3 MARCO TEORICO

2.3.1 DEFINICIÓN DE AGUAS RESIDUALES

Se denominan aguas residuales a aquellas que resultan del uso domestico

o industrial del agua. También se les llama aguas servidas, aguas negras o aguas

cloacales. Son residuales pues, habiendo sido usada el agua, constituyen un

residuo, algo que no sirve para el usuario directo; son negras por el color que

habitualmente tienen, y cloacales porque son transportadas mediante cloacas (del

latín cloaca, alcantarilla), nombre que se le da habitualmente al colector. A veces

se hace una diferencia entre aguas servidas y aguas residuales en el sentido que

las primeras solo provendrían del uso domestico y las segundas corresponderían

a la mezcla de aguas domesticas e industriales. En todo caso están constituidas

por todas aquellas aguas que son conducidas por el alcantarillado e incluyen, a

veces, las aguas de lluvia y las infiltraciones de agua de los terrenos.




2.3.2 CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES

2.3.2.1 Características Físicas.

Dentro de las características físicas más importantes del agua residual

están el contenido total de sólidos, que incluye la materia en suspensión, la

materia sedimentable, la materia coloidal y la materia disuelta.

Otras características físicas importantes son el olor, la temperatura, la

densidad, el color y la turbiedad.

2.3.2.1.1 Sólidos totales.

Se define el contenido de sólidos totales como la materia que se obtiene

como residuo después de someter el agua a un proceso de evaporación a

temperaturas que oscilan entre 103°C y 105°C No se define como sólida aquella

materia que se pierde durante la evaporación debido a su alta presión de vapor.

Los sólidos sediméntales expresados en unidades ml/L, constituyen una medida

aproximada de la cantidad de fango que se obtendrá en la decantación primaria

del agua residual. Estos residuos totales o residuos de evaporación, pueden

clasificarse en filtrables y no filtrables (sólidos en suspensión).

La fracción filtrable de los sólidos corresponde a sólidos coloidales y

disueltos. La fracción coloidal esta compuesta por las partículas de materia de

tamaño entre 0.001 y 1 micrómetro. Los sólidos disueltos están compuestos de




moléculas orgánicas e inorgánicas como también de iones en disolución en el

agua. No es posible eliminar la fracción coloidal por sedimentación. Normalmente,

para eliminar la fracción coloidal es necesaria la oxidación biológica o la

coagulación complementadas con la sedimentación

2.3.2.1.2 Olores.

Normalmente los olores son debido a los gases liberados durante el

proceso de descomposición de la materia orgánica. El agua residual reciente tiene

un olor peculiar, algo desagradable, que resulta más tolerable que el del agua

residual séptica. El olor más característico del agua residual séptica es el debido a

la presencia del sulfuro de hidrógeno que se produce al reducirse los sulfatos a

sulfitos por acción de microorganismos anaerobios.

La problemática de los olores esta considerada como la principal causa de

rechazo a la implantación de instalaciones de tratamiento de aguas residuales. En

los últimos años, con el fin de mejorar esto respecto a la implantación de los

sistemas de tratamiento, el control y la limitación de los olores es que han pasado

a ser factores de gran importancia para el diseño y proyecto de redes de

alcantarillado, plantas de tratamiento y sistemas de evacuación de aguas

residuales. Considerando la importancia de los olores dentro del ámbito de la

gestión de las aguas residuales, resulta conveniente estudiar los efectos que

producen, como se detectan, y como caracterizarlos y medirlos.




2.3.2.1.3 Efecto de los olores.

A bajas concentraciones, la influencia de los olores sobre el normal

desarrollo de la vida humana tiene mas importancia por la tensión psicológica que

generan que por el daño que puedan producir al organismo. Los olores molestos

pueden reducir el apetito, inducir a menores consumos de agua, producir

desequilibrios respiratorios, nauseas, vómitos, y crear perturbaciones mentales.

En condiciones extremas, los olores desagradables pueden conducir al deterioro

de la dignidad personal y comunitaria, interferir en las relaciones humanas,

desanimar las inversiones de capital, hacer descender el nivel socioeconómico y

reducir el crecimiento. Estos problemas pueden dar lugar al descenso de las

rentas y el mercado de propiedades, los ingresos por impuestos y las ventas.

2.3.2.1.4 Detección de olores.

Los compuestos malolientes responsables de tensión psicológica que se

produce en los seres humanos se detectan a través del sentido del olfato, pero

hoy en día se desconoce exactamente el mecanismo involucrado en dicha

detección. Desde 1870, se han propuesto más de 30 teorías que pretenden

explicar el mecanismo del olfato. Uno de los principales obstáculos a la hora de

elaborar una teoría global capaz de explicar el mecanismo del olfato es la

imposibilidad de explicar la razón por la cual compuestos de estructuras muy

similares producen olores diferentes y compuestos de estructuras totalmente

diferentes pueden producir olores parecidos. Actualmente, parece tener amplia




aceptación la premisa de que el olor de una molécula esta relacionada con su

estructura global.

TABLA 2.2: Compuestos olorosos asociados al agua residual bruta3

Compuesto oloroso Formula química Calidad del olor

Aminas

Amoniaco

Diaminas

Sulfuro de Hidrógeno

Mercaptanos (metilo y etilo)

Mercaptanos (butilo y crotilo)

Sulfuros orgánicos

Eskatol

CH3NH2, (CH3)3H

NH3

NH2(CH2)4NH2, NH2(CH2)5NH2

H2S

CH3SH, CH3 (CH2) SH

(CH3)2 S, (C6H5)2S

(CH3)2 S, (C6H5)2 S

C9 H9 N

A pescado

Amoniacal

Carne descompuesta

Huevos podridos

Coles descompuestas

Mofeta (zorrillo)

Coles Podridas

material fecal

A lo largo de los años, se han hecho numerosos intentos para abordar la

clasificación de los olores de forma sistemática. En la tabla 2.2 se indican las

principales clases de olores molestos y los compuestos que intervienen en su

generación. Todos estos compuestos pueden estar presentes en las aguas

residuales domesticas o generarse a partir de ellas, dependiendo de las

condiciones locales.

2.3.2.1.5 Caracterización y medida de olores.

Para la completa caracterización de un olor, se sugiere cuatro factores

independientes: la intensidad, el carácter, la sensación de desagrado y la 3 Tomado de Ingeniería de Aguas Residuales de Metcalt & Eddy, Tomo 1




detectabilidad. No obstante, hasta hoy en día, el único factor que se ha tenido en

cuenta en el desarrollo de normativas reguladoras de malos olores es la

detectabilidad.

Los olores pueden medirse con métodos sensoriales, mientras que las

concentraciones de olores específicos pueden determinarse con métodos

instrumentales. Se ha podido constatar que en condiciones estrictamente

controladas, la medida sensorial (organoléptica): de los olores, empleando el olfato

humano puede proporcionar resultados fiables y significativos. Es por ello que a

menudo se utiliza el método sensorial para la medición de los olores que emanan

de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales

2.3.2.1.6 Temperatura.

La temperatura del agua residual suele ser siempre más elevada que la del

agua de suministro, principalmente debido a la incorporación de agua caliente

procedente de las casas y los diferentes usos industriales. Dado que el calor

especifico del agua es mucho mayor que el aire, las temperaturas registradas de

las aguas residuales son mas altas que la temperatura del aire durante la mayor

parte del año, y solo son menores que ella durante los meses mas calurosos del

verano. También esto depende de la situación geográfica, la temperatura media

anual del agua residual varia entre 10 y 21°C, pudiéndose tomar un valor

promedio de 15,6°C como dato representativo.




La temperatura del agua es un parámetro muy importante dada su

influencia, tanto sobre el desarrollo de la vida acuática como sobre las reacciones

químicas y velocidades de reacción, así como sobre la aptitud del agua para

ciertos usos útiles. Como por ejemplo, el aumento de la temperatura del agua

puede provocar cambios en las especies piscícolas.

También es importante para industrias que emplean el agua para

refrigeración, por ejemplo, donde es fundamental la temperatura de captación de

agua. Por otra parte el oxigeno es menos soluble en agua caliente que en agua

fría. El aumento en las velocidades de las reacciones químicas que produce un

aumento de la temperatura, combinado con la reducción del oxigeno presente en

las aguas superficiales, es causa frecuente de agotamiento de las concentraciones

de oxigeno disuelto durante los meses de verano. Estos efectos se ven

amplificados cuando se vierten cantidades considerables de agua caliente a las

aguas naturales receptoras. Es preciso tener en cuenta que un cambio brusco de

temperatura puede conducir a un fuerte aumento en la mortalidad de la vida

acuática. Además, las temperaturas anormalmente elevadas pueden dar lugar a

una indeseada proliferación de plantas acuáticas y hongos.

La temperatura óptima para el desarrollo de la actividad bacteriana se sitúa

entre los 25 y los 35°C. Los procesos de digestión aerobia y de nitrificación se

detienen cuando se alcanzan los 50°C. A temperaturas de alrededor de 15°C, las

bacterias productoras de metano cesan su actividad, mientras que las bacterias




nitrificantes autótrofas dejan de actuar cuando la temperatura alcanza valores

cercanos a los 5°C. Si se alcanzan temperaturas del orden de 2°C, incluso las

bacterias quimioheterotrofas que actúan sobre la materia carbonosa dejan de

actuar.

2.3.2.1.7 Densidad.

Se define la densidad de un agua residual como su masa por unidad de

volumen, expresada en Kg/m³. Es una característica física importante del agua

residual dado que de ella depende la potencial formación de corrientes de

densidad de fangos de sedimentación y otras instalaciones de tratamiento. La

densidad de las aguas residuales domesticas que no contengan grandes

cantidades de residuos industriales es prácticamente la misma que la del agua a la

misma temperatura. A veces se utiliza el peso específico del agua residual en vez

de la densidad y este se obtiene como cociente entre la densidad del agua

residual y la densidad del agua. Ambos parámetros, la densidad y el peso

especifico, dependen de la temperatura y varían en función de la concentración

total de sólidos en el agua residual. En la tabla 2.3 se presentan diferentes valores

del peso específico de diferentes fangos de aguas residuales.




TABLA 2.3: Información típica sobre el peso especifico y la concentración del

fango procedente de los tanques de decantación primaria4

Tipo de fango (Únicamente fangos primarios)

peso especificoConcentración de sólidos %1

Intervalo Típico

Agua residual de concentración media 1.03 4-12 6

Agua residual procedente de redes de

alcantarillado unitarias 1.05 4-12 6.5

Primarios y fangos activados en exceso 1.03 2-6 3

Primarios y humus de filtros perforadores 1.03 4-10 5

1 porcentaje de sólidos secos

2.3.2.1.8 Color.

Históricamente, para la descripción de un agua residual, se empleaba el

término condición junto con la composición y la concentración. Este término se

refiere a la edad del agua residual, que puede ser determinada cualitativamente en

función de su color y olor. El agua residual reciente suele tener un color grisáceo.

Pero, al aumentar el tiempo de transporte en las redes de alcantarillado y al

desarrollarse condiciones más próximas a las anaerobias, el color del agua

residual cambia gradualmente de gris a gris oscuro, para finalmente adquirir color

negro. Llegando a este punto se puede clasificar el agua residual como séptica.

Algunas aguas residuales industriales pueden añadir color a las aguas residuales

domesticas. En la mayoría de los casos, el color gris, gris oscuro o negro del agua

4 Tomado de Ingeniería de Aguas Residuales de Metcalt & Eddy, Tomo 1




residual es debido a la formación de sulfuros metálicos por reacción del sulfuro

liberado en condiciones anaerobias con los metales presentes en el agua residual.

2.3.2.1.9 Turbiedad.

La turbiedad, como medida de las propiedades de transmisión de la luz de

un agua, es otro parámetro que se emplea para indicar la calidad de las aguas

vertidas o de las aguas naturales en relación con la materia coloidal y residual en

suspensión. La medición de la turbiedad se lleva a cabo mediante la comparación

entre la intensidad de la luz dispersada en la muestra y la intensidad registrada en

una suspensión de referencia en las mismas condiciones. La materia coloidal

dispersa absorbe la luz, impidiendo su transmisión. Aun así, no es posible afirmar

que exista una relación entre la turbiedad y la concentración de sólidos en

suspensión de un agua no tratada. No obstante, si están razonablemente ligados

la turbiedad y los sólidos en suspensión en el caso de efluentes procedentes de la

decantación secundaria en el proceso de fangos activados

2.3.2.2 Características Químicas

Para el estudio de las características químicas de la aguas residuales se

aborda en los siguientes cuatro aspectos importantes como son

1. La materia Orgánica

2. La medición del contenido orgánico

3. La materia Inorgánica

4. Los gases presentes en las aguas residuales




2.3.2.2.1 Materia orgánica.

Cerca del 75% de los sólidos en suspensión y del 40% de los sólidos

filtrantes de un agua residual de concentración media son de naturaleza orgánica.

Son sólidos que provienen de los reinos animal y vegetal, así como de las

actividades humanas relacionadas con la síntesis de compuestos orgánicos. Los

compuestos orgánicos están formados normalmente por combinaciones de

carbono, hidrógeno y oxigeno, en determinados casos de nitrógeno. También

existen otros elementos como el azufre, fósforo o hierro. Pero los principales

grupos de sustancias orgánicas presentes en el agua residual son las proteínas en

40% - 60%, hidratos de carbono en 25% - 50%, y grasas y aceites en 10%. Otro

compuesto orgánico muy importante en las aguas residuales es la Urea, principal

constituyente de la orina.

Junto con las proteínas, los hidratos de carbono, las grasas y los aceites y

la urea, las aguas residuales también contienen pequeñas cantidades de gran

número de moléculas orgánicas sintéticas cuya estructura puede ser desde muy

simple a extremadamente compleja como pueden ser los agentes tenso-activos,

los contaminantes orgánicos prioritarios, los compuestos orgánicos volátiles y los

pesticidas de uso agrícola




2.3.2.2.1.1 Proteínas. Las proteínas son los principales componentes del

organismo animal, mientras que su presencia es menos relevante en el caso del

organismo vegetal. Están presentes en todos los alimentos de origen animal o

vegetal cuando estos están crudos. El contenido en proteínas varía mucho entre

los pequeños porcentajes presentes en frutas con alto contenido en agua (como

los tomates) o en tejidos grasos de las carnes, y los porcentajes elevados que se

dan en alubias o carnes magras. La composición química de las proteínas es muy

compleja e inestable, pudiendo adoptar muchos mecanismos de descomposición

diferentes. Algunas son solubles en agua, mientras que otras no lo son. Los

procesos químicos que intervienen en la formación de las proteínas contemplan la

combinación o formación de cadenas con gran numero de aminoácidos. Los pesos

moleculares de las proteínas son muy grandes, desde 20,000 a 20 millones.

2.3.2.2.1.2 Hidratos de Carbono. Estos están ampliamente distribuidos por la

naturaleza, incluyen azucares, almidones, celulosa y fibra de madera, compuestos

presentes en las aguas residuales. Los hidratos de carbono contienen carbono,

oxigeno e hidrógeno.

Los mas comunes contienen seis átomos de carbono por molécula ( o un

múltiplo de seis) y oxigeno e hidrógeno en las mismas proporciones en la que

ambos elementos se hallan presentes en el agua. Algunos hidratos de carbono

son solubles en agua, principalmente los azucares, mientras que otros como los




almidones, son insolubles. Los azucares tienen tendencia a descomponerse; las

enzimas de determinadas bacterias y fermentos dan lugar a un proceso de

fermentación que incluye la producción de alcohol y dióxido de carbono. Los

almidones por otra parte, son mas estables, pero se convierten en azucares por la

actividad bacteriana así como por la acción de ácidos minerales diluidos.

Desde el punto de vista del volumen y la resistencia a la descomposición, la

celulosa es el hidrato de carbono cuya presencia en el agua residual es más

importante. La destrucción de la celulosa es un proceso que se desarrolla sin

dificultad en el terreno, gracias a la actividad de diversos hongos, cuya acción es

especialmente notable en condiciones ácidas.

2.3.2.2.1.3 Grasas, grasas animales y aceites. Las grasas animales y los aceites

son el tercer componente, en importancia, de los alimentos. El término grasa,

incluye la grasa de los animales, aceites, ceras y otros constituyentes presentes

en las aguas residuales. El contenido de grasa se determina por extracción de la

muestra con triclorotrifluroetano, debido a que la grasa es soluble en el. También

es posible la extracción de otras sustancias principalmente aceites minerales

como el keroseno, aceites lubricantes y aceites de materiales bituminosos

empleados en la construcción de carreteras.

Las grasas animales y los aceites son compuestos de alcohol (esteres) o

glicerol (glicerina) y ácidos grasos. Los glicéridos de ácidos grasos que se




presentan en estado líquido a temperaturas normales se denominan aceites,

mientras que los que se presentan en estado sólido se llaman grasas;

Químicamente son muy parecidos, y están compuestos por carbono, hidrógeno y

oxigeno en diferentes proporciones. Estas grasas y aceites animales alcanzas las

aguas residuales en forma de mantequilla, manteca de cerdo, margarina y aceites

y grasas vegetales, provienen habitualmente de carnes, gérmenes de cereales,

semillas, nueces y ciertas frutas.

Las grasas se hallan entre los compuestos orgánicos de mayor estabilidad,

y su descomposición por acción bacteriana no resulta sencilla. No obstante, sufren

el ataque de ácidos minerales, lo cual conduce a la formación de glicerina y ácidos

grasos. En presencia de determinadas sustancias alcalinas, como el hidróxido de

de sodio, se libera la glicerina dando paso a la formación de sales alcalinas y

ácidos grasos. Las sales alcalinas que se producen se conocen como jabones,

sustancias que, como la grasa, son estables. Estos jabones comunes se obtienen

mediante la saponificación de grasas con hidróxido de sodio. Son solubles en

agua, pero en presencia de constituyentes de dureza, las sales sódicas se

transforman en sales cálcicas y magnésicas de ácidos grasos, compuestos

también conocidos como jabones minerales que son insolubles y precipitan.

El keroseno, los aceites lubricantes y los procedentes de materiales

bituminosos son derivados del petróleo y del alquitrán, y sus componentes

principales son el carbono e hidrógeno. En ocasiones pueden alcanzar la red de




alcantarillado en grandes cantidades procedentes de tiendas, garajes, talleres y

calles. La mayor parte de estos aceites flotan en las aguas residuales, aunque una

fracción de ellos se incorpora al fango por los sólidos sediméntales. Los aceites

minerales tienden a recubrir las superficies en mayor medida que las grasas, los

aceites y los jabones. Las partículas de estos compuestos interfieren en el normal

desarrollo de la actividad biológica y son causa de problemas de mantenimientos,

tanto en la red de alcantarillado como en las plantas de tratamiento. Si no se

elimina el contenido en grasa antes del vertido del agua residual, pueden interferir

con la vida biológica en aguas superficiales y crear películas y acumulaciones de

materia flotante desagradable.

2.3.2.2.1.4 Agentes Tenso-activos. Los agentes tenso-activos están formados

por moléculas de gran tamaño, ligeramente solubles en el agua, y son

responsables de la aparición de espumas en las plantas de tratamiento y en la

superficie de los cuerpos receptores de los vertidos de agua residual. Tienden a

concentrarse en la interfase aire-agua. Durante el proceso de aireación del agua

residual se concentran en la superficie de las burbujas de aire creando una

espuma muy estable. La determinación de la presencia de elementos tenso-

activos se realiza analizando el cambio de color de una muestra normalizada de

azul de metileno. Los agentes tenso-activos también reciben el nombre de

sustancias activas al azul de metileno.




2.3.2.2.1.5 Contaminantes Prioritarios. Existen un aproximado de 129

contaminantes prioritarios, la elección de que contaminante debe ser considerado

como prioritario se ha hecho en función de su relación o potencial de relación con

procesos carcinógenos, mutaciones, teratomas o su alta toxicidad. Muchos de los

contaminantes prioritarios de origen orgánico corresponden a compuestos

orgánicos volátiles (COV).

En las redes de alcantarillados y las plantas de tratamientos se puede

eliminar, generar, transformar o simplemente transportar, sin cambio alguno, los

contaminantes prioritarios de origen orgánico. En estos procesos intervienen cinco

mecanismos básicos:

1. Volatilización; que se efectúa con la liberación de gases

2. Degradación

3. Adsorción en partículas o en el fango

4. Circulación; transporte a través de todo el sistema

5. Generación; como consecuencia de la cloración o de la degradación de

otros compuestos.

Para controlar los vertidos de contaminantes a las estaciones depuradoras

de aguas residuales (EDAR) se emplean dos tipos de medida. Las primeras que

limitan los “vertidos prohibidos”, se aplica a todos los establecimientos comerciales

e industrias que vierten sus aguas a las EDAR. Están medidas limitan los vertidos




de contaminantes que pueden producir riesgos de incendio o explosión en el

sistema, sean corrosivos (pH < 5), pueden obturar las conducciones, reducir la

eficacia de los procesos de tratamientos, o elevar la temperatura del agua residual

al entrar en las plantas de tratamiento a mas de 40°C.

Las segundas “limitaciones por categorías”, se aplica a los vertidos

industriales y comerciales clasificados en 25 categorías, y pretenden restringir el

vertido de los 129 contaminantes prioritarios. Pero esto es de suponer que la lista

de contaminantes prioritarios se vaya ampliando en el futuro.

2.3.2.2.1.6 Compuestos orgánicos volátiles. Son aquellos compuestos

orgánicos que tienen su punto de ebullición por debajo de los 100°C, y con una

presión de vapor mayor de 1mm Hg a 25°C. El cloruro de vinilo, con un punto de

ebullición –13,9°C, y con una presión de vapor de 2,548 mmHg a 20°C, es un

ejemplo de compuesto orgánico extremadamente volátil. Los compuestos

orgánicos volátiles son de gran importancia por:

1. Estos compuestos se hallan en estado gaseoso, su movilidad es mucho

mayor, con lo que aumenta la posibilidad de su liberación al medio

ambiente.

2. La presencia de algunos de estos compuestos en la atmósfera pueden

conllevar riesgos para la salud pública.




3. Contribuyen al aumento de hidrocarburos reactivos en la atmósfera, lo cual

puede conducir a la formación de oxidantes fotoquímicos.

El vertido de estos compuestos a la red de alcantarillado y a las plantas de

tratamiento, especialmente a las obras de cabecera de planta, tienen especial

importancia por cuanto pueden afectar directamente a la salud de los trabajadores

tanto de la red de alcantarillado como de las plantas de tratamiento.

2.3.2.2.1.7 Pesticidas y productos químicos de uso agrícola. Los compuestos

orgánicos provenientes de pesticidas, herbicidas y otros productos químicos de

uso agrícola, son tóxicos para la mayor parte de las formas de vida y, por lo tanto,

pueden constituir peligrosos contaminantes de las aguas superficiales.

Estos productos no son constituyentes comunes de las aguas residuales,

sino que suelen incorporarse a las mismas fundamentalmente, como

consecuencia de la escorrentía de parques, campos agrícolas y tierras

abandonadas. Las concentraciones de estos productos químicos pueden dar

como resultado la muerte de peces, contaminación de la carne de pescado (con lo

que reduce su valor nutritivo), y el empeoramiento de la calidad del agua

suministrada. Muchos de estos compuestos químicos están catalogados como

contaminantes prioritarios.




2.3.2.2.2 Medida del contenido orgánico.

Con el paso del tiempo se han ido desarrollando diferentes ensayos para la

determinación del contenido orgánico de las aguas residuales. En general, los

diferentes métodos pueden clasificarse en dos grupos que son

1. Los empleados para determinar altas concentraciones de contenido

orgánico, mayores de 1mg/L.

2. Los empleados para determinar las concentraciones a nivel de traza, para

concentraciones en el intervalo de los 0,001mg/L.

Dentro del primer grupo se incluyen los siguientes ensayos de laboratorio:

1. Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO).

2. Demanda Química de Oxigeno (DQO).

3. Carbono Orgánico Total ( COT)

Como complemento a estos ensayos de laboratorio se emplea la demanda

teórica de oxigeno (DTeO).

En el segundo grupo de ensayos, los empleados para determinar

concentraciones a nivel de traza, por debajo de 1mg/L, se emplean métodos

instrumentales que incluyen la cromatografía de gases y la espectroscopia de

masa. A lo largo de los últimos 15 años se ha mejorado notablemente la




sensibilidad de los métodos empleados para la determinación de concentraciones

de este nivel, por lo que la detección de concentraciones del orden de 0,001 mg/L

ha pasado a ser cuestión rutinaria por lo que se hace mención solo los del primer

grupo.

2.3.2.2.2.1 Demanda Bioquímica de Oxigeno. (DBO). Este es el parámetro de

contaminación orgánica mas usado, ya que se aplica tanto a aguas residuales,

como a aguas superficiales. La determinación del mismo esta relacionada con la

medición del oxigeno disuelto que consumen los microorganismos en el proceso

de oxidación bioquímica de la materia orgánica. Los resultados de los ensayos del

DBO se utilizan para:

a) Determinar la cantidad aproximada de oxigeno que se requerirá

para estabilizar biológicamente la materia orgánica presente

b) Dimensionar las instalaciones de tratamiento de aguas residuales

c) Medir la eficacia de algunos procesos de tratamiento

d) Controlar el cumplimiento de las limitaciones a que están sujeto los

vertidos.

Normalmente se suele preparar diversas diluciones para cubrir todo el

intervalo de posibles valores de la DBO, tal como se indica en la tabla 2.4 basadas

en mezclas porcentuales y pipiteo directo




TABLA 2.4: DBO medible con diferentes diluciones de la muestra5

Empleando mezclas Porcentuales Por pipeteo directo a botellas de 300 ml.

% de mezcla Intervalo de valores de DBO ml Intervalo de valores de DBO

0.01 0.02 0.05 0.10 0.20 0.50 1.00 2.00 5.00 10.00 20.00 50.00

100.00

20,000 – 70,000 10,000 – 35,000 4,000 – 14,000 2,000 – 7,000 1,000 – 3,500

400 – 1,400 200 – 700 100 – 350 40 – 140 20 – 70 10 – 35 4 – 14 0 – 7

0.020.050.100.200.501.002.005,00

10.0020.0050.00

100.00300.00

30,000 – 105,000 12,000 – 42,000 6,000 – 21,000 3,000 – 10,500 1,200 – 4,200

600 – 2,100 300 – 1050 120 – 420 60 – 210 30 – 105 12 – 42 6 – 21 0 – 7

Para este ensayo normalmente se aplica una muestra con una solución

especialmente preparada de modo que se asegure la disponibilidad de nutrientes

y oxigeno durante el periodo de incubación, que comúnmente se efectúa para 5

días a una temperatura de 20°C, aunque también pudieran tomarse otros periodos

de tiempo y temperaturas. La medición del oxigeno disuelto se hace antes y

después del periodo de incubación

2.3.2.2.2.2 Nitrificación en el ensayo de la DBO. Durante el proceso de

hidrólisis de proteínas se produce materia no carbonosa, como el amoniaco por

ejemplo. Hay dos grupos de bacterias autótrofas capaces de oxidar el amoniaco

como son el nitrito y el nitrato. Las reacciones generalizadas son las siguientes





a) NH3 + 3/2O2 ------------------------------------------------------------------------ HNO2 + H2O

b) NH2 + 1/2O2 ------------------------------------------------------------------------- HNO3

NH3 + 2O2 ------------------------------------------------------------------------- HNO3 + H2O

Se conoce con el nombre de demanda bioquímica de oxigeno nitrogenada

(DBON) la demanda de oxigeno asociada al proceso de oxidación de amoniaco a

nitrato tal como se ve en la figura 2, que muestra la evolución y el origen de la

demanda de oxigeno normal en un ensayo de DBO con aguas residuales

domesticas.

Cuando se da la presencia de suficientes bacterias nitrificantes siguiendo la línea de trazos Demanda bioquímica nitrogenada de oxigeno DBCO Se ha observado que la nitrificación Demanda bioquímica de se suele producir entre el quinto y el carbonosa de octavo día desde el inicio del periodo oxigeno de incubación de la DBO

FIGURA .2.1: Esquema de definición de las demandas bioquímicas de oxigeno

carbonosa y nitrogenada ejercidas por una muestra de agua residual6





Normalmente, es necesario un periodo entre 6 y 10 días para que las

bacterias nitrificantes ejerzan una demanda de oxigeno medible, debido a la

lentitud del proceso de reproducción de las mismas y al tiempo necesario para

alcanzar una población suficiente. Sin embargo, si la población es suficiente

grande desde el principio, las interferencias con los procesos que se dan durante

los 5 días de duración del ensayo de la DBO pueden ser significativas.

2.3.2.2.2.3 Demanda Bioquímica Carbonosa de Oxigeno (DBOC). Es posible

evitar las interferencias debidas a la presencia de bacterias nitrificantes mediante

el pretratamiento de las muestras o el uso de inhibidores. Los procesos de

pretratamiento incluyen la pasterización, la cloración y el tratamiento de las

muestras de ácidos. Los agentes inhibidores suelen ser de naturaleza química, e

incluyen compuestos tales como el azul de metileno, la tiourea y la aliltiourea, el 2-

cloro-6 (triclorometil) piridina y otros productos. Los resultados obtenidos en

ensayos de DBO en los que se ha suprimido la nitrificación se conoce como

DBOC (Demanda Bioquímica de Oxigeno Carbonosa). Actualmente, para los

permisos de vertido, se esta reemplazando la DBO por la DBOC, especialmente

en aquellos casos en los que se sabe que se produce nitrificación.

2.3.2.2.2.4 Demanda química de Oxigeno (DQO). Este es un ensayo que se

emplea para medir el contenido de materia orgánica tanto en las aguas naturales

como en las residuales. En el ensayo se emplea un agente químico fuertemente

oxidante en medio ácido para la determinación del equivalente de oxigeno de la




materia orgánica que puede oxidarse, como por ejemplo el dicromato potasio que

proporciona excelente resultados. Este ensayo se realiza a elevadas temperaturas

para que de esa forma se facilite la oxidación de determinados tipos de

compuestos orgánicos, para esto se emplea un catalizador (sulfato de plata).

Puesto que algunos compuestos orgánicos interfieren con el normal desarrollo del

ensayo, por lo que se recomienda tomar medidas adecuadas para eliminarlos

antes del ensayo. En el caso de utilizarse dicromato como agente oxidante, la

principal reacción química que tiene lugar puede expresarse, de manera

esquemática, así

Materia orgánica (Ca Hb Oc) + Cr2 O7-2 + H+ Cr+3 + CO2 +H2O

El ensayo de la DQO se emplea también para la medición de la materia

orgánica presente en las aguas residuales tanto industriales como municipales

que contengan compuestos tóxicos para la vida biológica. La DQO de un agua

residual suele ser mayor que su correspondiente DBO, esto es debido al mayor

número de compuestos cuya oxidación ocurre por vía química que por vía

biológica. En muchos tipos de aguas residuales es posible establecer una relación

entre los valores de la DBO y la DQO. Esto puede resultar de mucha utilidad dado

que es posible determinar la DQO en un tiempo de 3 horas, frente a los 5 días

necesarios para determinar la DBO. Una vez establecida la correlación entre

ambos parámetros, pueden emplearse las medidas de la DQO para el

funcionamiento y control de las plantas de tratamiento.




2.3.2.2.3 Materia Inorgánica.

2.3.2.2.3.1 pH. La concentración de Ion hidrógeno es un parámetro de calidad de

gran importancia tanto para el caso de aguas naturales como residuales. El

intervalo de concentraciones adecuado para la adecuada proliferación y desarrollo

de la mayor parte de la vida biológica es bastante estrecho y critico. El agua

residual con concentraciones de Ion hidrógeno inadecuadas presenta dificultades

de tratamiento con procesos biológicos, y el efluente puede modificar la

concentración de Ion hidrógeno en las aguas naturales si esta no se modifica

antes de la evacuación de las aguas.

La concentración de Ion hidrógeno presente en el agua esta muy

estrechamente relacionada con la cantidad en que se disocian las moléculas del

agua. El agua se disocia en iones hidroxilo e hidrógeno de la forma siguiente.

H2O ------- H+ + OH -

Aplicando la ley de acción de masas a esta ecuación,

[ Η+ ] [ ΟΗ− ] = Κ (2.1)

[ Η2 Ο ]

Expresión en la que los corchetes representan las concentraciones de los

diferentes constituyentes en moles por litro. Puesto que la concentración del agua




en un sistema acuoso es esencialmente constante, se puede incorporar el valor

de esta a la constante de equilibrio K para obtener:

[ Η+ ][ ΟΗ− ] = Κω (2.2)

Κω se conoce con el nombre de constante de ionización o producto de

ionización del agua, y su valor es, aproximadamente, 1x10 –14 a la temperatura de

25°C. La ecuación 2.2 puede emplearse para el cálculo de la concentración de ion

hidroxilo una vez conocida la concentración de ion hidrógeno, y viceversa.

La forma habitual de expresarse la concentración de ión hidrogeno es como

pH, que se define como el logaritmo decimal cambiado de signo de la

concentración de Ion hidrógeno.

pH = -Log [ Η+ ] (2.3)

Si empleamos una notación análoga para el pOH (logaritmo cambiado de

signo de la concentración de ion hidroxilo), es fácil comprobar que, a partir de la

ecuación 2.2 y para el agua a 25°C, se obtiene.

pH + pOH = 14 (2.4)

El pH de los sistemas acuosos puede medirse convenientemente con un

pH- metro. Para el mismo procedimiento de medición también se emplean




soluciones indicadoras y papeles de pH que cambian de color a determinados

valores del pH. El color de la solución o del papel se compara entonces con el

color de series normalizadas.

2.3.2.2.3.2 Cloruros. Otro parámetro de calidad importante es la concentración

de cloruros. Estos se encuentran en el agua natural y proceden de la disolución de

suelos y rocas que los contengan y que están en contacto con el agua. Otra fuente

de cloruros es la descarga de aguas residuales domesticas, agrícolas e

industriales a aguas superficiales.

Las heces humanas para el caso, suponen unos 6 grs. de cloruros por

personas al día. En lugares donde la dureza del agua sea elevada, los

compuestos que reducen la dureza del agua también aportan cloruros. Puesto que

los métodos convencionales de tratamiento de las aguas no contemplan la

eliminación de cloruros en cantidades significativas, concentraciones de cloruros

superiores a las normales pueden constituir indicadores de que la masa de agua

receptora está siendo utilizada para el vertido de aguas residuales.

2.3.2.2.3.3 Alcalinidad. La alcalinidad de una agua residual esta provocada por la

presencia de hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos de elementos como el calcio,

magnesio, sodio, potasio o el amoniaco. De todos estos los más comunes son el

bicarbonato de calcio y bicarbonato magnesio. La alcalinidad ayuda a regular los

cambios en el pH producido por la adición de ácidos. Normalmente el agua




residual es alcalina, propiedad que adquieren las aguas de tratamiento, el agua

subterránea y los materiales añadidos en los usos domésticos. La alcalinidad se

determina por titulación con un ácido normalizado, expresando los resultados en

carbonato de calcio (CaCO3).

La concentración de alcalinidad de un agua residual es importante en

aquellos casos en que se empleen tratamientos químicos, en la eliminación

biológica de nutrientes y cuando haya que eliminar el amoniaco mediante arrastre

por aire.

2.3.2.2.3.4 Nitrógeno. Los elementos nitrógeno y fósforo son esenciales para el

crecimiento de protistas y plantas, razón por la cual reciben el nombre de

nutrientes o bioestimuladores. Puesto que el nitrógeno es absolutamente básico

para la síntesis de proteínas, será preciso conocer datos sobre la presencia del

mismo en las aguas y en que cantidades, para valorar la posibilidad de tratamiento

de las aguas residuales domesticas e industriales mediante procesos biológicos.

Cuando el contenido nitrógeno sea insuficiente, será preciso agregarlo para hacer

tratable el agua residual.

2.3.2.2.3.5 Metales pesados. Son constituyentes importantes de muchas aguas.

Entre ellos tenemos; níquel, manganeso, plomo, cromo, cadmio, zinc, cobre, hierro

y el mercurio. Muchos de estos metales están catalogados como contaminantes

prioritarios, algunos de ellos son imprescindibles para el normal desarrollo de la




vida biológica y la ausencia de cantidades suficientes podría limitar el crecimiento

de las algas. Debido a su toxicidad, la presencia de cualquiera de ellos en

cantidades excesivas interferirá en el uso del agua. Por esta razón es conveniente

medir y controlar las concentraciones de dichas sustancias. Los métodos para la

determinación de las concentraciones de estas sustancias varían en complejidad

en función de las sustancias causantes de interferencia potencialmente presentes.

2.3.2.2.4 Gases.

Los gases con mayor presencia en las aguas residuales son; nitrógeno,

oxigeno, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, amoniaco y el metano. Los tres

primeros son gases comunes presentes en la atmósfera y se encuentran en todas

las aguas en contacto con la misma. Los últimos tres proceden de la

descomposición de la materia orgánica presente en las aguas residuales. Si bien

no se encuentran en el agua residual sin tratar, existen otros gases con los cuales

se debe familiarizarse un ingeniero sanitario, tal es el caso del cloro, el ozono

(Desinfección y control de olores) y los óxidos de azufre y nitrógeno (procesos de

combustión)

2.3.2.2.4.1 Metano. Este es el principal subproducto de la descomposición

anaerobia de la materia orgánica del agua residual. El metano es un hidrocarburo

combustible de alto valor energético, incoloro e inodoro. Normalmente no se

encuentra en grandes cantidades en el agua residual, puesto que pequeñas

cantidades de oxigeno tienden a ser toxicas para los organismos responsables de




la producción del metano. No obstante, en ocasiones se produce metano en

depósitos acumulados en el fondo. Debido a que el metano es sumamente

combustible ya que el riesgo de explosión es elevado, los pozos de registro y

empalmes de alcantarillas o cámaras de conexión en los que exista el riesgo de

acumulaciones de gas deberán ser aireados con un ventilador portátil antes y

durante los lapsos de tiempo en que los trabajadores laboren allí

2.3.2.3 Característica Biológica.

El ingeniero ambiental debe tener un conocimiento completo de estas

características de las aguas residuales.

Debe estar familiarizado con:

1. Principales grupos de microorganismos biológicos presentes, tanto en

aguas superficiales como en aguas residuales, así como aquellos que

intervienen en los tratamientos biológicos.

2. Organismos patógenos presentes en las aguas residuales.

3. Organismos utilizados como indicadores de contaminación y su importancia

4. Métodos empleados para determinar los organismos indicadores.

5. Métodos empleados para determinar la toxicidad de las aguas tratadas.

2.3.2.3.1 Microorganismos. Los principales grupos de organismos presentes

tanto en las aguas residuales como superficiales se clasifican en organismos

eucariotas, eubacterias y arquébacterias. La mayoría de los organismos




pertenecen al grupo de las eubacterias. La categoría protista, dentro de los

organismos eucariotas, incluye las algas, los hongos y los protozoos.

2.3.2.3.2 Bacterias. El papel que desempeñan las bacterias en los procesos de

descomposición y estabilización de materia orgánica, tanto en el marco natural

como en las EDAR, es amplio y de gran importancia. Por ello resulta

imprescindible conocer sus características, funciones, metabolismo y proceso de

síntesis.

2.3.2.3.2.1 Crecimiento bacteriano. La reproducción bacteriana se da por

gemación pero principalmente por fisión binaria, de manera sexual; la célula

original se convierte en dos organismos nuevos. Y el tiempo que tarda en dividirse

la célula se llama “tiempo de generación, puede variar de 20 min. Hasta varios

días.

2.3.2.3.2.1.1 Crecimiento en términos de números de bacterias. El patrón de

crecimiento, basado en el número de células, tiene cuatro fases con pocas

diferencias, que se muestran en la figura 2.2




FIGURA: 2.2 Curva característica de crecimiento bacteriano en términos del

registro del número de viable de organismos7

1. Fase de lactancia: Se inicia al agregar un inoculado a un medio de cultivo, y

representa el tiempo que requieren los organismos para aclimatarse a su

nuevo ambiente y empezar a dividirse.

2. Fase exponencial: Durante este periodo las células se dividen a cierta tasa

determinada por su tiempo generacional y su habilidad para procesar

alimento (tasa constante de crecimiento porcentual)

3. Fase estacionaria: Aquí la población permanece estacionaria. Las causas

que explican este fenómeno son:

a) Las células agotan el sustrato o los nutrientes necesarios para su

crecimiento.

7 Tomado de Sistemas de Manejo De Aguas Residuales Para Núcleos Pequeños Y Descentralizados, Crites. Tchobanoglous, (Tomo 2)




b) El crecimiento de células nuevas se compensa con el número de

células muertas.

4. Fase de muerte exponencial: En esta fase la, la tasa de mortalidad de las

bacterias excede la producción de células nuevas. La tasa de mortalidad

generalmente es una función de la población viables y de las características

ambientales. En algunos casos, la fase de muerte exponencial es la inversa

de la fase de crecimiento exponencial.

2.3.2.3.2.1.2 Crecimiento en términos de masa bacteriana. El patrón que corresponde al crecimiento, en términos de masa de

microorganismos, se muestra en la figura 2.3

FIGURA: 2.3 Curva característica de crecimiento bacteriano en términos del

registro de la masa de organismos8





1. Fase de lactancia: Las bacterias requieren de tiempo para aclimatarse a su

ambiente nutricional. La fase de lactancia en términos de masa bacteriana

no es tan larga como su fase correspondiente en términos de números de

microorganismos porque la masa empieza a incrementarse después de que

tiene lugar la división celular.

2. Fase de crecimiento exponencial: Existe siempre un exceso en la cantidad

de alimento que rodea a los microorganismos, y la velocidad del

metabolismo y crecimiento es sólo una función de la habilidad del

microorganismo para procesar el sustrato.

3. Fase de declinación del crecimiento: La velocidad de incremento de la

masa bacteriana disminuye debido a la limitación en el suministro de

alimento

4. Fase endógena: Los microorganismos son forzados a metabolizar su

protoplasma sin que haya reemplazo, debido a que la concentración de

alimento disponible se encuentra al mínimo. Durante esta fase puede

ocurrir el fenómeno conocido como lisis, en el cual los nutrientes que

quedan en las células muertas se difunden hacia el exterior para suministrar

alimento a las células vivas restantes (conocido como crecimiento críptico).




Los procesos de tratamiento, generalmente, están compuestos por complejas

poblaciones biológicas mezcladas e interrelacionadas, en las que cada

microorganismo del sistema tiene su propia curva particular de crecimiento dentro

del sistema, en función del tiempo, depende del alimento y de los nutrientes

disponibles, así como de los factores ambientales tales como la temperatura, el pH

y del carácter aerobio o anaerobio del sistema. La variación con el tiempo del

predominio de microorganismos en la estabilización aerobia de un agua residual

orgánica se observa en la figura 2.4

FIGURA: 2.4 Crecimiento relativo de microorganismos durante la estabilización de

desechos orgánicos en un ambiente líquido9





2.3.2.3.3 Hongos. Muchos de los hongos son saprofitos basan su alimentación en

materia orgánica muerta, junto con las bacterias, son los principales responsables

de la descomposición del carbono en la biosfera. Desde el punto de vista

ecológico, los hongos presentan ciertas ventajas sobre las bacterias: pueden

crecer y desarrollarse en zonas de baja humedad y en ámbitos con pH bajos. Sin

la colaboración de los hongos en los procesos de degradación de la materia

orgánica el ciclo del carbono se interrumpe en poco tiempo, y la materia orgánica

empezaría a acumularse.

2.3.2.3.4 Protozoos. Los protozoos son microorganismos eucariota cuya

estructura esta formada por una célula abierta. La mayoría de los protozoos son

aerobios, aunque se conocen algunos anaerobios. Los protozoos de importancia

son las amebas, los flagelados y los ciliados libres y fijos, estos se alimentan de

bacterias y otros microorganismos. Tienen una considerable eficacia, tanto en el

funcionamiento de los tratamientos biológicos como en la purificación de cursos de

agua ya que son capaces de mantener el equilibrio natural. Ciertos protozoos son

también patógenos. En el agua de suministro es importante controlar la presencia

de la girada lambia (responsable de la giardasis o enfermedad de Hikers) y del

cryptosporidium como agente causante de infecciones potencialmente mortales

para pacientes con SIDA.

2.3.2.3.5. Algas. Son de mucha importancia en lagunas de estabilización ya que

la capacidad de las algas para generar oxigeno por fotosíntesis es vital para la




ecología del medio ambiente acuático. Para que una laguna de oxidación aerobia

o facultativa funcione adecuadamente, la presencia de algas es necesaria para

suministrar el oxigeno a las bacterias heterótrofas aerobias.

2.3.2.3.6 Plantas y animales. Las diferentes plantas y animales que tienen

importancia poseen tamaños muy variados; desde los gusanos y rotíferos

microscópicos hasta crustáceos microscópicos. El conocimiento de estos

organismos resulta útil a la hora de valorar el estado de lagos y corrientes, al

determinar la toxicidad de las aguas residuales evacuadas al medio ambiente, y a

la hora de determinar la efectividad de la vida biológica en los tratamientos

secundarios empleados para destruir los residuos orgánicos.

2.3.2.3.7 Virus. Los virus excretados por los seres humanos pueden representar

un importante peligro para la salud pública. Por ejemplo, a partir de datos

experimentales, se ha podido comprobar que cada gramo de heces de un paciente

con hepatitis contiene entre 10,000 y 100,000 dosis de virus hepático. Se sabe

que algunos virus pueden sobrevivir hasta 41 días, tanto en aguas limpia como

aguas residuales a la temperatura de 20°C y hasta 6 días en un rió normal. Se ha

atribuido el agua de abastecimiento ciertos brotes de hepatitis infecciosa. Para

determinar los mecanismos de transporte y eliminación de virus en suelos, aguas

superficiales y residuales, es necesario un esfuerzo aun mayor por parte de de

biólogos y de ingenieros.




2.3.2.3.8 Organismos patógenos. Los organismos patógenos que se encuentran

en las aguas residuales pueden proceder de deshechos humanos que estén

infectados o que sean portadores de una determinada enfermedad. Las

principales clases de organismos patógenos presentes en las aguas residuales

son, los que se muestran en la tabla 2.5:

TABLA 2.5: Agentes infecciosos potencialmente presentes en el agua residual

domestica bruta10

Organismo Enfermedad Comentario Bacteria Escherichia coli (enteropatogenica) Legionella pneumophila Leptospira ( 150 esp) Salmonella typhi Salmonella (-- 1700 esp) Shigella ( 4 esp.) Vibrio cholerae Yersinia enterolitica Virus Adenovirus ( 31 tipos) Enterovirus ( 67 tipos, p.e. Polio, eco y virus coxsakie Hepatitis A Agente Norwalt Reovirus Rotavirus Protozoos. Balantidium coli Crytosporidium Entamoeba histolytica Giardia Lamblia Helmintos Ascaris lumbricoides Enterobius vericularis

Gastroenteritis Legionelosis Leptospirosis Fiebre tifoidea

Salmonelosis Shigelosis Colera

Yersinosis

Enfermedades respiratorias Gastroenteritis, Anomalias cardiacas, meningitis Hepatitis infecciosa Gastroenteritis Gastroenteritis Gastroenteritis

Balantidiasis Criptosporidiosis Ameabiasis (disentería amebica ) Giardiasis

Ascariasis Enterobiasis

Diarrea Enfermedades respiratorias agudas Leptospirosis, fiebre(enferm Weil) Fiebre alta, diarrea, ulceras en el

Intestino delgado. Envenenamiento de alimentos Disentería bacilar Diarreas extremadamente fuertes

Deshidratación Diarrea.

Leptospirosis, fiebre Vómitos

Diarrea, disentería Diarrea. Diarrea prolongadas con sangre





Fasciola hepática Hymenolepis nana Taenia saginata T. solium Trichuris trichiura

Fascioliasis Hymenlepiasis Teniasis Teniasis Trichuriasis

abcesos en el higado y en intestino Diarrea, nausea, indigestión

Infestacion de gusanos Gusanos Gusanos (tercera ) Tenia enana Tenia ( buey ) Tenia ( cerdo ) Gusanos.

2.3.3 PROCESOS Y METODOS DE TRATAMIENTO

El método y proceso de tratamiento a utilizar dependerá de los

constituyentes a remover y del grado de remoción de los mismos.

En el esquema siguiente se presentan los diferentes procesos y métodos

para la depuración de aguas residuales.




DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES

POR NIVEL DE TRATAMIENTO

POR METODOS DE TRATAMIENTO

POR EQUIPAMIENTO

PRELIMINAR

FISICO

MECANIZADO

QUIMICO

BIOLÓGICO

PRIMARIO

SECUNDARIO

TERCIARIO

NO MECANIZADO

MIXTO

AEROBIO

ANAEROBIO

FACULTATIVO

Esquema de procesos y métodos para el tratamiento de aguas residuales




2.3.3.1 Niveles de Tratamiento:

A. Preliminar.

Se remueven los constituyentes del agua residual que puedan causar

problemas operacionales o de mantenimiento con los procesos siguientes y

sistemas auxiliares (ejemplo trozos de madera, telas, papel basura, etc.)

B. Primario:

Se remueve la parte de los sólidos y materia orgánica suspendidos en el

agua residual.

o Primario avanzado.

Se remueve intensamente los sólidos suspendidos y materia orgánica

presente en el agua residual, en general llevada a cabo mediante la adición de

insumos químicos o filtración.

C. Secundario.

Se remueven los compuestos orgánicos biodegradables y sólidos

suspendidos. La desinfección también se incluye dentro del concepto de

tratamiento secundario convencional.

o Secundario con remoción

Se remueven compuestos biodegradables, sólidos suspendidos y nutrientes

(nitrógeno o fósforo por separado o en conjunto)




D. Terciario

Se remueven los sólidos suspendidos residuales, en general por filtración

en medio granular.

La desinfección hace siempre parte del tratamiento terciario, incluyéndose a

menudo en esta definición la remoción de nutrientes.

E. Avanzado.

Se remueven los materiales disueltos o en suspensión que permanecen

después del tratamiento biológico convencional. Este nivel se aplica en casos

donde se requiere reutilizar el agua tratada o en el control de eutrofización de las

fuentes receptoras. En la tabla 2.6 se presentan los niveles de tratamiento que se

dan en una Estación Depuradora de aguas residuales con ejemplos de aplicación.

TABLA 2.6: Opciones típicas de almacenamiento y tratamiento de aguas

residuales en sistemas pequeños11

NIVEL DE TRATAMIENTO EJEMPLOS

PRELIMINAR

- Tamiz grueso - Tamiz fino - Remoción de arenas - Remoción de grasas y aceites

PRIMARIO - Tanque séptico - Tanques Imhof - Filtros de disco rotatorio

11 Tomado de Sistemas de Manejo De Aguas Residuales Para Núcleos Pequeños Y Descentralizados, Crites. Tchobanoglous,, (Tomo 1)




PRIMARIO AVANZADO -Tanque séptico con cámara de filtración para efluentes - Tanque séptico con reactor de película bacteriana adherida - Elemento reactor

SECUNDARIO

- Unidades de tratamiento biológico aerobio. - Unidades aerobias /anaerobias - Filtro de arena de flujo intermitente - Filtro de grava con recirculación - Filtro de turba - Humedales artificiales - Tratamiento acuático Lagunas

AVANZADO

- Tratamiento en suelos. - Filtro de lechos empacados, intermitentes y con

recirculación. - Humedales artificiales - Repurificación (incluye el uso de membranas y carbón

activado). - Sistemas de tratamiento con reutilización

• descargas de sanitarios • riego de zonas verdes.

ALMACENAMIENTO - Tanques de almacenamiento - Tanques enterrados.

2.3.3.2 Clasificación de Métodos de Tratamiento

La remoción de los constituyentes en el agua residual se realiza por mecanismos

de tipo físico, químico y biológico. Los métodos se clasifican por lo general en

operaciones

• Físicas unitarias.

• Procesos químicos unitarios.

• Procesos biológicos unitarios.

En los sistemas de tratamiento se realizan combinaciones de estas

operaciones y procesos.




Ejemplos de operaciones físicas unitarias.

o Floculación

o Sedimentación

o Flotación

o Filtración

o Tamizado

o Mezcla transferencia de gases.

Ejemplos de procesos químico unitario

o Precipitación.

o Adsorción

o Desinfección

Ejemplos de procesos biológicos unitarios

o Lodos activados con aireación extendida y variantes

o Filtro de lecho empacado intermitentemente

o Posesos en Lagunas Estabilizadoras

o Procesos naturales.

2.3.3.3 Aplicación de las Operaciones y Procesos Unitarios.

Las operaciones y procesos empleados para el tratamiento de

constituyentes importante en aguas residuales se indican en la tabla 2.7




TABLA 2.7: Operaciones y procesos unitarios empleados para remover la

mayoría de constituyentes presentes en aguas residuales.12

CONSTITUYENTES OPERACIONES UNITARIAS, PROCESOS UNITARIOS O SISTEMA DE TRATAMIENTO

SÓLIDOS SUSPENDIDOS • Sedimentación/flotación, cámara de filtración para efluentes de

filtros de lecho empacado intermitentes y con recirculación. • Procesos naturales (Humedales)

COMPUESTOS ORGANICOS BIODEGRADABLES

• Procesos de lodos activados con aireación extendida y variantes.

• Filtro de lecho empacado intermitente y con recirculación. • Procesos en lagunas de estabilización • Procesos naturales.

COMPUESTOS ORGANICOS VOLATILES

• Procesos naturales.

PATOGENOS.

• Cloración • Hipo cloración. • Radiación Ultravioleta • Procesos naturales.

NITRÓGENO • Nitrificación/ identificación (reactor de lecho empacado) • Procesos naturales.

FÓSFORO • Remoción biológica de fósforo • Procesos naturales

MATERIA ORGANICA REFRACTORIA

• Procesos naturales.

METALES PESADOS • Precipitación química • Procesos naturales.

SÓLIDOS DISUELTOS • Intercambio iónico. • Osmosis inversa

2.3.3.4 Factores Importantes en la Elección de Procesos.

Los factores importantes que se deben considerar para elegir y analizar las

operaciones y procesos para el tratamiento de aguas residuales se presentan en

la tabla 2.8. Pero el factor más importante es la experiencia práctica adquirida en

el ejercicio profesional. Asimismo en la tabla 2.9 se presentan los métodos de

tratamientos de los lodos.





TABLA 2.8: Factores a tener en cuenta en la evaluación y elección de

operaciones y procesos13

FACTOR COMENTARIO

1. Aplicabilidad del proceso

La aplicabilidad de un proceso se evalúa con base en experiencias previas, registros de operación a escala real, datos publicados y estudios de planta piloto para evaluar nuevas o inusuales condiciones de operación.

2. Caudal de operación

Los procesos deben estar preparados para soportar el caudal esperado de operación. Las lagunas de estabilización no son convenientes para operar bajo caudales afluentes en extremo grandes

3. Variación del caudal

Muchos procesos y unidades de tratamiento se diseñan para operar bajo intervalos amplios de caudal. Muchos procesos funcionan mejor bajo caudales relativamente constantes. En caso de presentarse variaciones muy amplias de caudal, se requiere la instalación de tanques para homogenizar el caudal afluente

4. Características del agua residual cruda

Las características del agua residual a tratar afectan directamente los procesos de tratamiento (p. ej. Químico o biológico) y los requisitos para la operación de los mismos

5. Constituyentes inertes e inhibidores

¿Qué tipos de constituyentes presentes inhiben el desarrollo del tratamiento? ¿Qué constituyentes no se afectan durante la etapa de tratamiento?

6. Condiciones climáticas

La temperatura afecta la velocidad de muchos procesos químicos y biológicos, al igual que puede afectar las operaciones físicas de tratamiento. Temperaturas medias pueden acelerar la generación de olores y limitar la disposición de estos en la atmósfera

7. Cinética de reacción y elección del reactor

El tamaño del reactor depende de la cinética de la reacción predominante. La expresión de velocidad de reacción se obtiene por lo general a partir de la experimentación, literatura especializada, resultados de estudios en planta piloto

8. Desempeño El desempeño se mide en términos de la calidad del efluente, que debe ser consistente con la normas de vertimiento

9. Residuos del tratamiento

Las clases y cantidades de residuos sólidos, líquidos y gaseosos generados, se deben conocer o estimar. A menudo, los estudios de planta piloto se utilizan para identificar y cuantificar los residuos generados

10. Procesamiento de lodos

¿Existen algunas situaciones que haga del procesamiento y disposición de lodos una práctica costosa o impracticable? ¿Cómo afecta la recirculación de lodos el líquido contenido en los procesos u operaciones unitarios? La elección del sistema de procesamiento de lodos debe ir de la mano con la elección del sistema tratamiento del agua residual

11. Restricciones ambientales

Factores ambientales, tales como le existencia de vientos, la dirección predominante del viento y la proximidad a zonas residenciales, pueden restringir o afectar la implementación de ciertos procesos, especialmente aquellos que generan olores. El ruido y el tráfico pueden afectar la elección de una planta. Las fuentes receptoras pueden tener limitaciones

13 Tomado de Sistemas de Manejo De Aguas Residuales Para Núcleos Pequeños Y Descentralizados Crites. Tchobanoglous,, (Tomo 1)




especiales para el vertido de aguas residuales tratadas, exigiéndose incluso la remoción de constituyentes específicos como los nutrientes

12. Condiciones químicas

¿Qué fuentes y en qué cantidad deben disponerse a largo plazo para el exitoso funcionamiento de procesos u operaciones unitarias? ¿Qué efectos pueden causar la adición de insumos químicos sobre las características de los residuos del tratamiento y sobre los costos del mismo?

13. Condiciones energéticas

Las necesidades energéticas, por ejemplo los futuros costos energéticos, deben conocerse si se van a diseñar sistemas de tratamiento bajo el criterio de costo-efectividad

14. Recursos adicionales

¿Qué recursos adicionales, en caso de requerirse para la exitosa implementación del sistema de tratamiento propuesto usando las operaciones o procesos unitarios que están siendo considerados?

15. Condiciones de personal

¿Cuántos operarios y que nivel de conocimiento requieren para hacer funcionar las operaciones y procesos unitarios? ¿El nivel de conocimiento esta acorde con las exigencias? ¿Será necesario capacitar al personal?

16. Condiciones de operación y mantenimiento

¿Qué condiciones de operación y mantenimiento deben ser previstas? ¿Qué partes o repuestos se necesitan? ¿Cuál es el costo y disponibilidad en el mercado?

17. Procesos auxiliares

¿Qué tipos de procesos adicionales se requieren? ¿Qué ocurre con la calidad del efluente cuando estos están fuera de operación?

18. Nivel de confianza

¿Cuál es el nivel de confianza de las operaciones y procesos unitarios propuestos para el tratamiento? ¿La operación o proceso es vulnerable? ¿Puede soportar cargas choques periódicamente? ¿Qué efectos producen sobre la calidad del efluente?

19. Complejidad ¿Qué tan complejo es el proceso bajo condiciones de rutina o emergencia? ¿Cuál es el nivel de entrenamiento que requieren los operarios para poner a funcionar la planta?

20. Compatibilidad ¿Puede funcionar normalmente el sistema de tratamiento con las instalaciones actuales? ¿La planta puede ampliar su capacidad fácilmente?

21. Disponibilidad del terreno

¿Es suficiente el espacio para ubicar las instalaciones propuestas y futuras ampliaciones? ¿Cuánto terreno se requiere para las zonas de amortiguación visual y otros aspectos paisajísticos?




TABLA 2.9: Métodos de tratamiento y disposición de lodos. 14

PROCESOS/METODO DE DISPOSICIÓN

OPERACIONES UNITARIAS, PROCESOS UNITARIOS O SISTEMAS DE TRATAMIENTO

Operaciones preliminares Bombeo de de lodos Trituración de lodos

Espesamiento Espesamiento por gravedad Espesamiento con filtro de banda Lagunas

Estabilización Digestión aerobia Almacenamiento en taques Compostaje

Desinfección Compostaje Estabilización con cal Almacenamiento por tiempo prolongado

Deshidratación

Filtro de banda Lechos de secado de lodos Lagunas Lechos de cañas

Compostaje Pila estática aireada Pilas volteadas

Disposición final Aplicación en el suelo Relleno sanitario

2.3.3.5 Consideraciones para el Diseño de Plantas de Tratamiento de

Aguas Residuales.

Los pasos que se siguen en el proceso de análisis y diseño de plantas de

tratamientos son:

1) Estudios de caracterización y reducción del caudal de las aguas

residuales a tratar.

2) Elección preliminar de procesos.

3) Realización de estudios a nivel de laboratorio y planta piloto

14 Tomado de Sistemas de Manejo De Aguas Residuales Para Núcleos Pequeños Y Descentralizados, Crites. Tchobanoglous,, (Tomo 1)




4) Elaboración de alternativas de diagramas de flujo de tratamiento.

5) Definición de los criterios de diseño

6) Distribución física de los elementos de la planta de tratamiento

7) Preparación de perfiles hidráulicos

8) Elaboración del balance de sólidos.

9) Realización de planos de construcción, especificaciones y documentos

para la licitación.

10) Estimación de costos de ingeniería.

2.3.3.6 Caudal Afluente y Caracterización del Agua Residual.

El caudal de agua residual y la cantidad de constituyente a remover son

parámetros claves dentro del diseño de procesos. La tabla 2.10 contiene los

principales factores de diseño y los factores que definen el tamaño de las

instalaciones de una planta de tratamiento secundaria. Si no se cuenta con las

características del agua residual a tratar, deben hacerse esfuerzos de

caracterización.




TABLA Nº 2.10: Efectos del caudal y la carga de contaminantes sobre la elección

y el tamaño de las instalaciones para tratamiento de aguas residuales.15

OPERACIÓN O

PROCESO UNITARIO

FACTORES CRITICOS DE

DISEÑO

CRITERIO PARA DIMENCIO

NAR EFECTOS SOBRE EL DESEMPEÑO

Conducción y bombeo de agua

residual

Caudal máximo horario Caudal

Inundaciones, sobrecargas del sistema de recolección o unidades de tratamiento si el

caudal pico de diseño es superado

Tamizado Caudal máximo horario Caudal

Incremento en las perdidas por horario aumento del caudal a través de rejas y

mallas para tamizado

Caudal mínimo horario Velocidad en canales Formación de depósitos de sólidos en

canales con baja velocidad

Remoción de arenas

Caudal máximo horario Caudal de inundación

A mayor caudal, menor la eficiencia en los desarenadotes y, por tanto, aparición de

problemas en otros procesos

Sedimentación primaria

Caudal máximo horario Caudal de inundación

La eficiencia en la remoción de sólidos, disminuye al incrementar el caudal,

aumentando la carga de sólidos en el sistema de tratamiento secundario

Caudal mínimo horario

Tiempo de retención hidráulica

A velocidad baja se pueden presentar condiciones anaerobias por aumento en el

tiempo de retención hidráulico

Lodo activado Caudal máximo horario

Tiempo medio de retención celular

Arrastre de biomasa a caudal alto; pueden requerirse recirculación de efluente a bajo

caudal

Carga orgánica máxima

Relación alimento / microorganismo

La alta demanda de oxígeno puede exceder la capacidad de aireación y disminuir la eficiencia del tratamiento

Filtro percolador Caudal máximo Carga hidráulica horaria

El arrastre de biomasa o caudales elevados ocasiona disminución de la

eficiencia del proceso

Caudal máximo horario

Carga hidráulica y orgánica

Para mantener el proceso se requiere recirculación incrementada a bajos

caudales

Carga orgánica máxima

Relación carga másica/volumen del

medio

Concentración de oxígeno inadecuada durante carga pico ocasiona disminución

en la eficiencia del proceso y genera olores

Sedimentación secundaria


Caudal de inundación o tiempo de retención

Reducción en la eficiencia de remoción de sólidos si aumenta el de caudal o si

disminuye el tiempo de retención

Caudal mínimo horario


A tiempo de retención bajos se puede generar resuspensión de lodos

sedimentados

Tanque de cloración de

contacto



Al disminuir el tiempo de contacto disminuye la acción desinfectante

Desinfección ultravioleta

Caudal máximo diario o semanal Dosis Aumenta la dosis al disminuir el caudal

15 Adaptado de Tchobanoglous y burton (1991).

Peso Especifico Del Agua Residual

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