Aguas residuales 1

Aguas residualesEl trmino agua residual define un tipo de agua que est contaminada con sustancias fecales y orina, procedentes dedesechos orgnicos humanos o animales. Su importancia es tal que requiere sistemas de canalizacin, tratamiento ydesalojo. Su tratamiento nulo o indebido genera graves problemas de contaminacin.A las aguas residuales tambin se les llama aguas servidas, fecales o cloacales. Son residuales, habiendo sido usadael agua, constituyen un residuo, algo que no sirve para el usuario directo; y cloacales porque son transportadasmediante cloacas (del latn cloaca, alcantarilla), nombre que se le da habitualmente al colector. Algunos autoreshacen una diferencia entre aguas servidas y aguas residuales en el sentido que las primeras solo provendran del usodomstico y las segundas corresponderan a la mezcla de aguas domsticas e industriales. En todo caso, estnconstituidas por todas aquellas aguas que son conducidas por el alcantarillado e incluyen, a veces, las aguas de lluviay las infiltraciones de agua del terreno.El trmino aguas negras tambin es equivalente debido a la coloracin oscura que presentan.Todas las aguas naturales contienen cantidades variables de otras sustancias en concentraciones que varan de unospocos mg/litro en el agua de lluvia a cerca de 35 mg/litro en el agua de mar. A esto hay que aadir, en las aguasresiduales, las impurezas procedentes del proceso productor de desechos, que son los propiamente llamados vertidos.Las aguas residuales pueden estar contaminadas por desechos urbanos o bien proceder de los variados procesosindustriales.La composicin y su tratamiento pueden diferir mucho de un caso a otro, por lo que en los residuos industriales espreferible la depuracin en el origen del vertido que su depuracin conjunta posterior.Por su estado fsico se puede distinguir: Fraccin suspendida: desbaste, decantacin, filtracin. Fraccin coloidal: precipitacin qumica. Fraccin soluble: oxidacin qumica, tratamientos biolgicos, etc.La coloidal y la suspendida se agrupan en el ensayo de materias en suspensin o Slidos Suspendidos Totales (SST)

Caractersticas de las aguas residuales

Sustancias qumicas (composicin)Las aguas servidas estn formadas por un 99% de agua y un 1% de slidos en suspensin y solucin. Estos slidospueden clasificarse en orgnicos e inorgnicos.Los slidos inorgnicos estn formados principalmente por nitrgeno, fsforo, cloruros, sulfatos, carbonatos,bicarbonatos y algunas sustancias txicas como arsnico, cianuro, cadmio, cromo, cobre, mercurio, plomo y zinc.Los slidos orgnicos se pueden clasificar en nitrogenados y no nitrogenados. Los nitrogenados, es decir, los quecontienen nitrgeno en su molcula, son protenas, ureas, aminas y aminocidos. Los no nitrogenados sonprincipalmente celulosa, grasas y jabones. La concentracin de orgnicos en el agua se determina a travs de laDBO5, la cual mide material orgnico carbonceo principalmente, mientras que la DBO20 mide material orgnicocarbonceo y nitrogenado DBO2.Aniones y cationes inorgnicos y compuestos orgnicos

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Caractersticas bacteriolgicasUna de las razones ms importantes para tratar las aguas residuales o servidas es la eliminacin de todos los agentespatgenos de origen humano presentes en las excretas con el propsito de cortar el ciclo epidemiolgico detransmisin. Estos son, entre otros: Coliformes totales Coliformes fecales Salmonellas Virus

Materia en suspensin y materia disueltaA efectos del tratamiento, la gran divisin es entre materia en suspensin y materia disuelta. La materia en suspensin se separa por tratamientos fsicoqumicos, variantes de la sedimentacin y filtracin. En

el caso de la materia suspendida slida se trata de separaciones slido - lquido por gravedad o medios filtrantes y,en el caso de la materia aceitosa, se emplea la separacin L-L, habitualmente por flotacin.

La materia disuelta puede ser orgnica, en cuyo caso el mtodo ms extendido es su insolubilizacin comomaterial celular (y se convierte en un caso de separacin S-L) o inorgnica, en cuyo caso se deben emplear carostratamientos fsicoqumicos como la smosis inversa.

Los diferentes mtodos de tratamiento [1] atienden al tipo de contaminacin: para la materia en suspensin, tantoorgnica como inorgnica, se emplea la sedimentacin y la filtracin en todas sus variantes. Para la materia disueltase emplean los tratamientos biolgicos (a veces la oxidacin qumica) si es orgnica, o los mtodos de membranas,como la smosis, si es inorgnica.

Principales parmetrosLos parmetros caractersticos, mencionados en la Directiva Europea, son: Temperatura pH Slidos en suspensin totales (SST) o Materia orgnica valorada como DQO y DBO (a veces TOC) Nitrgeno total Kjeldahl (NTK) Nitrgeno amoniacal y nitratosTambin hay otros parmetros a tener en cuenta como fsforo total, nitritos, sulfuros, slidos disueltos.

Influencias en el medio receptorDefinicin de contaminacin segn el Reglamento del Dominio Pblico Hidrulico: "Se entiende por contaminacin,a los efectos de la Ley de Aguas, la accin y el efecto de introducir materias o formas de energa, o inducircondiciones en el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una alteracin perjudicial de su calidad enrelacin con los usos posteriores o con su funcin ecolgica."[2]

1. Vertido de sustancias orgnicas degradables: producen una disminucin del oxgeno disuelto, ya que losmicroorganismos que degradan la materia orgnica consumen oxgeno para su oxidacin. Si la demanda deoxgeno es superior a la aireacin por disolucin de oxgeno atmosfrico, se puede llegar a un ciclo anaerobio: seconsume oxgeno combinado en lugar de molecular, crendose un ambiente reductor, con la aparicin deamonaco, nitrgeno y cido sulfhdrico, y la reduccin de sulfatos a sulfuros; el agua se torna oscura, de olordesagradable y con grmenes patgenos.

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2. Incorporacin de compuestos txicos, tanto orgnicos como inorgnicos. Eliminan los organismos depuradores, obien inhiben su desarrollo impidiendo reacciones enzimticas. Intoxican tambin a varios niveles de la cadenatrfica, desde microorganismos hasta animales superiores.

3. Incorporacin de materia en suspensin, que reduce la entrada de luz y atasca los rganos respiratorios yfiltradores de muchos animales.

4. Alteracin del equilibrio salino (balance en sodio, calcio, etc) y del pH.

Anlisis ms frecuentes para aguas residuales

Determinacin de slidos totalesMtodo

1. Evaporar al bao Mara 100 ml de agua bruta tamizada.2. Introducir el residuo en la estufa y mantenerlo a 105C durante 2 horas.3. Pasarlo al desecador y dejar que se enfre.4. Pesar. Sea Y el peso del extracto seco a 105C5. Calcinar en un horno a 525 25C durante 2 horas.6. Dejar que se enfre en el desecador.7. Pesar. Sea Y el peso del residuo calcinado.8. ClculosPeso de la fraccin orgnica de los slidos totales de la muestra=Y-Y, siendo Y el peso de las materias totales de lamuestra e Y el peso de la fraccin mineral de las materias totales de la muestra.

Determinacin de la DBOLa demanda biolgica de oxgeno (DBO), es un parmetro que mide la cantidad de materia susceptible de serconsumida u oxidada por medios biolgicos que contiene una muestra lquida, disuelta o en suspensin. Se utilizapara medir el grado de contaminacin, normalmente se mide transcurridos cinco das de reaccin (DBO5), y seexpresa en miligramos de oxgeno diatmico por litro (mgO2/l). El mtodo de ensayo se basa en medir el oxgenoconsumido por una poblacin microbiana en condiciones en las que se ha inhibido los procesos fotosintticos deproduccin de oxgeno en condiciones que favorecen el desarrollo de los microorganismos. Es un mtodo queconstituye un medio vlido para el estudio de los fenmenos naturales de destruccin de la materia orgnica,representando la cantidad de oxgeno consumido por los grmenes aerobios para asegurar la descomposicin dentrode condiciones bien especificadas de las materias orgnicas contenidas en el agua a analizar.El mtodo pretende medir, en principio, exclusivamente la concentracin de contaminantes orgnicos. Sin embargo,la oxidacin de la materia orgnica no es la nica causa del fenmeno, sino que tambin intervienen la oxidacin denitritos y de las sales amoniacales, susceptibles de ser tambin oxidadas por las bacterias en disolucin. Para evitareste hecho se aade N-aliltiourea como inhibidor. Adems, influyen las necesidades de oxgeno originadas por losfenmenos de asimilacin y de formacin de nuevas clulas.

Determinacin de la DQOLa demanda qumica de oxgeno (DQO) es un parmetro que mide la cantidad de materia orgnica susceptible de seroxidada por medios qumicos que hay en una muestra lquida. Se utiliza para medir el grado de contaminacin y seexpresa en miligramos de oxgeno diatmico por litro (mg O2/l). Aunque este mtodo pretende medirexclusivamente la concentracin de materia orgnica, puede sufrir interferencias por la presencia de sustanciasinorgnicas susceptibles de ser oxidadas (sulfuros, sulfitos, yoduros...).La DQO est en funcin de las caractersticas de las materias presentes, de sus proporciones respectivas, de lasposibilidades de oxidacin, etc. Es por esto que la reproductividad de los resultados y su interpretacin no podrn ser

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satisfechos ms que en condiciones de metodologa bien definidas y estrictamente respetadas.

Tratamiento del agua residual

Diagrama de una planta convencional de tratamiento de aguas residuales.

Toda agua servida o residual debe sertratada tanto para proteger la saludpblica como para preservar el medioambiente. Antes de tratar cualquieragua servida debemos conocer sucomposicin. Esto es lo que se llamacaracterizacin del agua. Permiteconocer qu elementos qumicos ybiolgicos estn presentes y da lainformacin necesaria para que losingenieros expertos en tratamiento deaguas puedan disear una plantaapropiada al agua servida que se estproduciendo.Una Planta de tratamiento de AguasServidas debe tener como propsito eliminar toda contaminacin qumica y bacteriolgica del agua que pueda sernociva para los seres humanos, la flora y la fauna de manera que el agua sea dispuesta en el ambiente en formasegura. El proceso, adems, debe ser optimizado de manera que la planta no produzca olores ofensivos hacia lacomunidad en la cual est inserta. Una planta de aguas servidas bien operada debe eliminar al menos un 90% de lamateria orgnica y de los microorganismos patgenos presentes en ella.

Como se ve en este grfico, la etapa primaria elimina el 60% de los slidos suspendidos y un 35% de la DBO. Laetapa secundaria, en cambio, elimina el 30% de los slidos suspendidos y un 55% de la DBO.

Etapas del tratamiento del agua residualEl proceso de tratamiento del agua residual se puede dividir en cuatro etapas: pretratamiento, primaria, secundaria yterciaria. Algunos autores llaman a las etapas preliminar y primaria unidas como etapa primaria.

Etapa preliminar

La etapa preliminar debe cumplir dos funciones:1. Medir y regular el caudal de agua que ingresa a la planta2. Extraer los slidos flotantes grandes y la arena (a veces, tambin la grasa).Normalmente las plantas estn diseadas para tratar un volumen de agua constante, lo cual debe adaptarse a que elagua servida producida por una comunidad no es constante. Hay horas, generalmente durante el da, en las que elvolumen de agua producida es mayor, por lo que deben instalarse sistemas de regulacin de forma que el caudal queingrese al sistema de tratamiento sea uniforme.Asimismo, para que el proceso pueda efectuarse normalmente, es necesario filtrar el agua para retirar de ella slidosy grasas. Las estructuras encargadas de esta funcin son las rejillas, tamices, trituradores (a veces), desgrasadores ydesarenadores. En esta etapa tambin se puede realizar la preaireacin, cuyas funciones son: a) Eliminar loscompuestos voltiles presentes en el agua servida, que se caracterizan por ser malolientes, y b) Aumentar elcontenido de oxgeno del agua, lo que ayuda a la disminucin de la produccin de malos olores en las etapassiguientes del proceso de tratamiento.

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Etapa primaria

Tiene como objetivo eliminar los slidos en suspensin por medio de un proceso de sedimentacin simple porgravedad o asistida por coagulantes y floculantes. As, para completar este proceso se pueden agregar compuestosqumicos (sales de hierro, aluminio y polielectrolitos floculantes) con el objeto de precipitar el fsforo, los slidos ensuspensin muy finos o aquellos en estado de coloide.Las estructuras encargadas de esta funcin son los estanques de sedimentacin primarios o clarificadores primarios.Habitualmente estn diseados para suprimir aquellas partculas que tienen tasas de sedimentacin de 0,3 a 0,7mm/s. Asimismo, el perodo de retencin es normalmente corto, 1 a 2 h. Con estos parmetros, la profundidad delestanque flucta entre 2 a 5 m.En esta etapa se elimina por precipitacin alrededor del 60 al 70% de los slidos en suspensin. En la mayora de lasplantas existen varios sedimentadores primarios y su forma puede ser circular, cuadrada a rectangular.

Etapa secundaria

Tiene como objetivo eliminar la materia orgnica en disolucin y en estado coloidal mediante un proceso deoxidacin de naturaleza biolgica seguido de sedimentacin. Este proceso biolgico es un proceso naturalcontrolado en el cual participan los microorganismos presentes en el agua residual, y que se desarrollan en un reactoro cuba de aireacin, ms los que se desarrollan, en menor medida en el decantador secundario. Estosmicroorganismos, principalmente bacterias, se alimentan de los slidos en suspensin y estado coloidal produciendoen su degradacin anhdrido carbnico y agua, originndose una biomasa bacteriana que precipita en el decantadorsecundario. As, el agua queda limpia a cambio de producirse unos fangos para los que hay que buscar un medio deeliminarlos.En el decantador secundario, hay un flujo tranquilo de agua, de forma que la biomasa, es decir, los flculosbacterianos producidos en el reactor, sedimentan. El sedimento que se produce y que, como se dijo, est formadofundamentalmente por bacterias, se denomina fango activo.Los microorganismos del reactor aireado pueden estar en suspensin en el agua (procesos de crecimiento suspendidoo fangos activados), adheridos a un medio de suspensin (procesos de crecimiento adherido) o distribuidos en unsistema mixto (procesos de crecimiento mixto).Las estructuras usadas para el tratamiento secundario incluyen filtros de arena intermitentes, filtros percoladores,contactores biolgicos rotatorios, lechos fluidizados, estanques de fangos activos, lagunas de estabilizacin uoxidacin y sistemas de digestin de fangos.

Etapa terciaria

Tiene como objetivo suprimir algunos contaminantes especficos presentes en el agua residual tales como losfosfatos que provienen del uso de detergentes domsticos e industriales y cuya descarga en cursos de agua favorecela eutrofizacin, es decir, un desarrollo incontrolado y acelerado de la vegetacin acutica que agota el oxgeno, ymata la fauna existente en la zona. No todas las plantas tienen esta etapa ya que depender de la composicin delagua residual y el destino que se le dar.

Principales pasos del tratamiento de aguas residuales

Desinfeccin

Las aguas servidas tratadas normalmente contienen microorganismos patgenos que sobreviven a las etapas anteriores de tratamiento. Las cantidades de microorganismos van de 10.000 a 100.000 coliformes totales y 1.000 a 10.000 coliformes fecales por 100 ml de agua, como tambin se aslan algunos virus y huevos de parsitos. Por tal razn es necesario proceder a la desinfeccin del agua. Esta desinfeccin es especialmente importante si estas aguas van a ser descargadas a aguas de uso recreacional, aguas donde se cultivan mariscos o aguas que pudieran usarse

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como fuente de agua para consumo humano.Los mtodos de desinfeccin de las aguas servidas son principalmente la cloracin y la iozonizacin, pero tambinse ha usado la bromacin y la radiacin ultravioleta. El ms usado es la cloracin por ser barata, fcilmentedisponible y muy efectiva. Sin embargo, como el cloro es txico para la vida acutica el agua tratada con esteelemento debe ser sometida a decloracin antes de disponerla a cursos de agua natural.Desde el punto de vista de la salud pblica se encuentra aceptable un agua servida que contiene menos de 1.000coliformes totales por 100 ml y con una DBO inferior a 50 mg/L.La estructura que se usa para efectuar la cloracin es la cmara de contacto. Consiste en una serie de canalesinterconectados por los cuales fluye el agua servida tratada de manera que sta est al menos 20 minutos en contactocon el cloro, tiempo necesario para dar muerte a los microorganismos patgenos.

Tratamiento de los fangos

Los sedimentos que se generan en las etapas primaria y secundaria se denominan fangos. Estos fangos contienengran cantidad de agua (99%), microorganismos patgenos y contaminantes orgnicos e inorgnicos. Se handesarrollado varios mtodos para el tratamiento de los fangos e incluyen: digestin anaerobia, digestin aerobia,compostaje, acondicionamiento qumico y tratamiento fsico. El propsito del tratamiento de los fangos es destruirlos microbios patgenos y reducir el porcentaje de humedad.La digestin anaerobia se realiza en un estanque cerrado llamado digestor y no requiere la presencia de oxgenopues es realizada por bacterias que se desarrollan en su ausencia. Para el ptimo crecimiento de estosmicroorganismos se requiere una temperatura de 35 C. Las bacterias anaerobias degradan la materia orgnicapresente en el agua servida, en una primera fase, a cido propinico, cido actico y otros compuestos intermedios,para posteriormente dar como producto final metano (60 - 70 %), anhdrido carbnico (30%) y trazas de amonaco,nitrgeno, anhdrido sulfuroso e hidrgeno. El metano y el anhdrido carbnico son inodoros; en cambio, el cidopropinico tiene olor a queso rancio y el cido actico tiene un olor a vinagre.La digestin aerobia se realiza en un estanque abierto y requiere la presencia de oxgeno y, por tanto, la inyeccin deaire u oxgeno. En este caso la digestin de la materia orgnica es efectuada por bacterias aerobias, las que realizansu actividad a temperatura ambiente. El producto final de esta digestin es anhdrido carbnico y agua. No seproduce metano. Este proceso bien efectuado no produce olores.El compostaje es la mezcla del fango digerido aerbicamente con madera o llantas trituradas, con el objetivo dedisminuir su humedad para posteriormente ser dispuesto en un relleno sanitario.El acondicionamiento qumico se puede aplicar tanto a los fangos crudos como digeridos e incluye la aplicacin decoagulantes tales como el sulfato de aluminio, el cloruro frrico y los polmeros, los que tienen como funcin ayudara la sedimentacin de las materias en suspensin y solucin en el fango; la elutriacin o lavado del fango, lacloracin y la aplicacin de floculante.El tratamiento fsico incluye el tratamiento por calor y el congelamiento de los fangos.Una vez concluida la etapa de digestin microbiana, ya sea aerobia o anaerobia, los fangos an contienen muchaagua (alrededor de un 90%) por lo que se requiere deshidratarlos para su disposicin final. Para ello se han diseadodos mtodos principales: secado por aire y secado mecnico.

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Deshidratacin de los fangos

Se han hecho diversas estructuras para el secado por aire de los fangos. Entre ellas estn: lechos de arena, lechosasistidos de arena, lagunas de fangos, lechos adoquinados y eras de secado.Para el secado mecnico existen filtros banda, filtros prensa, filtros de vaco y centrfugas.Los fangos deshidratados deben disponerse en una forma ambientalmente segura. Para ello, segn el caso, puedenllevarse a rellenos sanitarios, ser depositados en terrenos agrcolas y no agrcolas o incinerados. La aplicacin enterrenos agrcolas requiere que el fango no presente sustancias txicas para las plantas, animales y seres humanos. Lohabitual es que s las contengan por lo que lo normal es que sean dispuestos en rellenos sanitarios o incinerados.

Notas[1] http:/ / www. cepymearagon. es/ usuarios/ mimartin/ fisicoquimico. html[2] (http:/ / www. carreteros. org/ legislacionb/ aguas/ rdph/ t_c. htm) Artculo 233.

Enlaces externosWikilibros Wikilibros alberga un libro o manual sobre Ingeniera de aguas residuales. Energa a partir de aguas residuales (http:/ / www. consumer. es/ web/ es/ medio_ambiente/ energia_y_ciencia/

2008/ 09/ 25/ 180099. php)

Fuentes y contribuyentes del artculo 8

Fuentes y contribuyentes del artculoAguas residuales Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=46732069 Contribuyentes: Andreasmperu, Ebrito, Lema, Tano4595, 1 ediciones annimas

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Influencias en el medio receptor Anlisis ms frecuentes para aguas residuales Determinacin de slidos totales Determinacin de la DBO Determinacin de la DQO

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Principales pasos del tratamiento de aguas residuales Desinfeccin Tratamiento de los fangos Deshidratacin de los fangos

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