ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE MECÁNICA INGENIERÍA EN MANTENIMIENTO

TRABAJO DE QUÍMICA

TEMA: INVESTIGACIÓN

NOMBRES: HÉCTOR JUCA, PAUL PILCO, WILIAN HINOJOSA, PALACIOS DAVID, DARÍO GAMARRA, GUAMÁN DIEGO

INGENIERO: IVÁN HUACHO

SEMESTRE: Primero

PARALELO: “C”

FECHA DE PRESENTACIÓN: 02/02/2016

RIOBAMBA - ECUADOR

DEFINICIÓN DE AGUA RESIDUAL

Se denomina aguas servidas a aquellas que resultan del uso doméstico o industrial del agua. Se les llama también aguas residuales, aguas negras o aguas cloacales.

Que son las Aguas Negras o servidas

Se les llaman aguas negras a un tipo de agua que está contaminada con sustancias fecales y orina, procedentes de desechos orgánicos humanos o animales. Su importancia es tal que requiere sistemasde canalización, tratamiento y desalojo.El tratamiento de aguas negras nulo o indebido genera graves problemas de contaminación. 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 del terreno.A las aguas negras también se les llama aguas servidas, aguas residuales, aguas fecales, o aguas cloacales. Son residuales, 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 que es el nombre que se le da habitualmente al colector.Las aguas residuales son creadas por las residencias, las instituciones, y los establecimientos comerciales e industriales. Pueden ser tratadas cerca de donde se crean (en tanques o plantas sépticasy otros sistemas de tratamiento aerobios), o ser recogidas y transportadas vía una red de tuberías y las estaciones de bomba a una planta de tratamiento municipal.

TRATAMIENTO TERCIARIO

El tratamiento terciario se emplea para separar la materia residual de los efluentes de procesos de tratamiento biológico, a fin de prevenir la contaminación de los cuerpos de agua receptores, o bien, obtener la calidad adecuada para el reusó, factor de importancia en la planeación de recursos hidráulicos donde el abastecimiento de agua potable es limitado.

Este tratamiento consiste en un proceso físico-químico que utiliza la precipitación, la filtración y/o la cloración para reducir drásticamente los niveles de nutrientes inorgánicos, especialmente los fosfatos y nitratos del efluente final.

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Métodos de tratamiento terciario:

1. Ósmosis Inversa2. Electrodiálisis3. Destilación4. Coagulación5. Adsorción6. Remoción por espuma7. Filtración8. Extracción por solvente9. Intercambio iónico10. Oxidación química11. Precipitación12. Nitrificación – Denitrificación

Intercambiador de iones

Gránulos de resina intercambiadora de iones.

El intercambio iónico es un intercambio de iones entre dos electrolitos o entre una disolución de electrolitos y un complejo. En la mayoría de los casos se utiliza el término para referirse a procesos de purificación, separación, y descontaminación de disoluciones que contienen dichos iones, empleando para ello sólidos poliméricos o minerales dentro de dispositivos llamados intercambiadores de iones.

Los intercambiadores de iones suelen contener resinas de intercambio iónico (porosas o en forma de gel), zeolitas, montmorillonita, arcilla y humus del suelo. Los intercambiadores de iones pueden ser intercambiadores de cationes, que intercambian iones cargados positivamente (cationes), o intercambiadores de aniones que intercambian iones con carga negativa (aniones). También hay cambiadores anfóteros que son capaces de intercambiar cationes y aniones al mismo tiempo. Sin embargo, el intercambio simultáneo de cationes y aniones puede ser más eficiente si se realiza en dispositivos mixtos que contienen una mezcla de resinas de intercambio de aniones y cationes, o pasar la solución tratada a través de diferentes materiales de intercambio iónico.

Los intercambiadores de iones pueden ser selectivos o trabajar preferentemente con ciertos iones o clases de iones, en función de su estructura.1 Esto puede depender del tamaño de los iones, su carga o su estructura. Algunos ejemplos típicos de iones que se pueden unir a los intercambiadores de iones son los siguientes:

Iones H+ (hadrones, usualmente llamados protones) y OH-(hidróxido)

Iones monoatómicos con carga eléctrica 1+, como Ni+, K+, o Cl-

Iones monoatómicos con carga 2+, como Ca2+ o Mg2+

Iones poli atómicos inorgánicos como SO42-y PO4

3-

Bases orgánicas, por lo general moléculas que contienen el grupo funcional amino, -NR2H+

Ácidos orgánicos, por lo general moléculas que contienen el grupo funcional-COO -

(ácido carboxílico)

Otras biomolecular que puedan ser ionizadas: aminoácidos, péptidos, proteínas, etc.

El intercambio iónico es un proceso reversible y el intercambiador de iones se puede regenerar o cargarlo de nuevo con los iones deseables mediante el lavado con un exceso de estos iones.

Aplicaciones

Columna intercambiadora de iones, empleada para purificación de proteínas.

El intercambio iónico se utiliza ampliamente en las industrias de alimentos y bebidas, hidrometalurgia, acabado de metales, química y petroquímica, farmacéutica, azúcar y edulcorantes, agua subterránea y potable, nuclear, ablandamiento industrial del agua, semiconductores, energía, y otras muchas industrias.

Un ejemplo típico de aplicación es la preparación de agua de alta pureza para las industrias energética, electrónica nuclear. Los intercambiadores de iones poliméricos o minerales son ampliamente utilizados para agua, purificación,2 descontaminación, etc.

El intercambio iónico es un método ampliamente utilizado también en el hogar como en los detergentes de lavado, o en los filtros) para producir agua blanda. Esto se logra mediante el intercambio de cationes calcio Ca2+ y magnesio Mg 2+por Ni 1+ o H +.

La cromatografía de intercambio iónico industrial y de análisis es otra área que debe ser mencionada. La cromatografía de intercambio iónico es un método cromatográfico que se utiliza ampliamente para el análisis químico y la separación de los iones.3 Por ejemplo, en bioquímica es ampliamente utilizado para separar moléculas cargadas, tales como proteínas. Un área importante de aplicación es la extracción y purificación de sustancias de origen biológico, tales como proteínas (aminoácidos) y ADN/ARN.

Los procesos de intercambio de iones se utilizan para separar y purificar metales, incluyendo la separación de uranio, plutonio y otros actínidos, incluyendo torio y lantano, neodimio, iterbio, samario, lutecio, extrayendo cada uno de ellos por separado y del resto

de los demás lantánidoss.4 Estos dos grupos de metales, lantánidos y actínidos, poseen características físicas y químicas muy similares. Utilizando métodos desarrollados por Frank Spedding en la década de 1940, el intercambio iónico solía ser la única forma práctica de separar estos metales en grandes cantidades, hasta el advenimiento de las técnicas de extracción con disolventes que pueden ser ampliadas enormemente.

Un ejemplo muy importante es el proceso PUREX (Plutonium-URanium EXtraction process, proceso de extracción de plutonio-uranio) que se utiliza para separar el plutonio y eluranio entre los productos presentes en el combustible gastado de un reactor nuclear, y poder eliminar los productos de desecho. De este modo, el plutonio y el uranio están disponibles para ser empleados como materiales relacionados con la energía nuclear, como nuevo combustible de reactor y armas nucleares.

El proceso de intercambio iónico se utiliza también para separar otros conjuntos de elementos químicos muy similares, tales como circonio y hafnio, que por cierto son también muy importantes para la industria nuclear. El circonio es prácticamente transparente a los neutrones libres, y se utiliza en la construcción de reactores, pero el hafnio es un absorbente de neutrones muy fuerte, usado en las barras de control del reactor.

Los intercambiadores de iones se utilizan en el reprocesamiento del combustible nuclear y el tratamiento de los residuos radiactivos.

Las resinas de intercambio iónico en forma de finas membranas de intercambio de protones se utilizan en el proceso cloro-álcali, las células de combustible, y las baterías redo de vanadio. El intercambio iónico también se puede utilizar para eliminar la dureza del agua debida al calcio y el intercambio de iones magnesio por iones de hidrógeno y cloro en una columna de intercambio iónico.

Otras aplicaciones

En ciencia del suelo, la capacidad de intercambio catiónico es la capacidad de intercambio iónico de los suelos para los iones de carga positiva. Los suelos pueden ser considerados como intercambiadores naturales de cationes débiles.

En la fabricación de guías de onda planas, el intercambio iónico se utiliza para crear la capa guía de índice de refracción superior.

Des alcalinización, o eliminación de los iones alcalinos de la superficie de un vidrio.

Producción de Vidrio endurecido químicamente, producido por el intercambio de iones Ni+ por K+ en las superficies de cristal usando KNO3 fundido

QUE ES LA OSMOSIS INVERSA Y EN QUE CONSISTE

La ósmosis inversa puede ser considerada como el grado más avanzado de filtración que se ha inventado para la purificación del agua y sin añadirle ninguna sustancia química. Es tal su ventaja, que es la tecnología que se utiliza en algunos países en la actualidad para convertir el agua de mar (salada) en agua desalinizada o apta para el consumo .

"La ósmosis inversa puede ser considerada como el grado más avanzado de filtración que se ha inventado para purificación del agua y sin añadirle ninguna sustancia química”.

Cuadro comparativo de la ósmosis inversa vs. otros sistemas de filtración de alta tecnología)

Como se observa en la gráfica por medio de la ósmosis inversa podemos separar el agua pura de un sin fin de contaminantes e inclusive sales.

Es decir que micro organismos como bacterias, virus, moléculas grandes como pesticidas, polímeros orgánicos, sales de calcio, magnesio e incluso sodio son retenidos por las membranas de ósmosis.

La ósmosis es un proceso natural que ocurre en todas las células vivas. Esta permite la vida de todos los seres tanto animales como vegetales, al inducir que el agua fluya por difusión desde zonas donde se encuentra relativamente pura, con baja concentración de sales, a zonas donde se encuentra con alta concentración a través de una membrana semipermeable. El resultado final es la extracción de agua pura del medio ambiente.

La ósmosis inversa es un proceso inventado por el hombre que invierte el fenómeno natural de ósmosis. El objetivo de la ósmosis inversa es obtener agua purificada partiendo de un caudal de agua que está relativamente impura o salada.

En el caso de la ósmosis Inversa, el agua es obligada a pasar por una membrana sema-permeable, dejando pasar solo agua pura, por lo que a la inversa del sistema natural, el desplazamiento del agua va desde la zona de mayor concentración a la zona de menor concentración (agua purificada), razón por la que este sistema recibió el nombre de inverso. La molécula de agua es tan pequeña que es la única capaz de pasar por los poros de la membrana.

El agua por ósmosis inversa es ideal. Se eliminan así en su totalidad o casi, nitratos, pesticidas, bacterias, virus, microbios, amianto, herbicidas, cal, mercurio, plomo y otros metales pesados, así como todo lo que está disuelto. La membrana ósmosis inversa permite el mayor filtrado; ningún otro filtro llega hasta este nivel.

Los filtros más eficientes se limitan a un filtrado del orden del micrón. (Un micrón es la milésima parte de un milímetro). Sólo la ósmosis inversa permite filtrar muy por debajo de 0,0001 micrón.

"La ósmosis inversa permite filtrar muy por debajo de 0,0001 micrón"

Para comparar, el tamaño de la mayoría de las bacterias se mide en el orden de micrones.

Precipitación

El tratamiento más común para la eliminación de contaminantes es la precipitación química la cual se utiliza para reducir la concentración de metales en el agua residual o también llamadas aguas negras a niveles que no causen preocupación.

La precipitación química es un proceso de tres pasos que consiste en la coagulación, la floculación y la sedimentación. Las fuerzas entre las partículas de los contaminantes se reducen o eliminan mediante la adición de productos químicos, lo que permite la interacción de partículas mediante el movimiento molecular y la agitación física. La mezcla rápida permite la dispersión en el agua residual del producto químico utilizado en el tratamiento y promueve el choque de partículas, lo que hace que las partículas se agrupen para formar otras de mayor tamaño, es decir la coagulación. Los productos químicos añadidos para promover dicha agregación se denominan coagulantes y tienen dos propósitos básicos:

1. Desestabilizar las partículas, lo que permite la interacción, y

2. Promover la agrupación de partículas. Reforzando así la floculación.

Después de un período de mezcla rápida es necesario disminuir la velocidad de la mezcla para que se formen flóculos más grandes. (Si la velocidad de mezcla es alta, los flóculos continúan siendo destruidos por excesivo contacto físico). Este proceso se denomina floculación. Debido al tamaño de las partículas sigue siendo necesario algo de mezcla para

que exista contacto entre las masas de sólidos y promover así la formación de flóculos que se sedimentaran rápidamente.

Durante la precipitación, los sólidos se separan del líquido normalmente por sedimentación. Lo que debe resultar en dos capas claramente visibles: una sólida y una líquida, que pueden separarse fácilmente.

Mientras que la precipitación química está basada en la solubilidad en agua de los diferentes tipos de iones, raramente pueden lograse concentraciones iguales al grado de solubilidad. Como se indicó anteriormente la precipitación química se realiza la mayor parte de las veces utilizando hidróxido de sodio, compuestos de sulfato (alumbre o sulfato férrico) o sulfuros (sulfuro de sodio o sulfuro de hierro). La adición de estos compuestos a aguas residuales portadoras de metales forma hidróxidos de metal o sulfuros de metal respectivamente, y la solubilidad en el agua de éstos es limitada.

Normalmente el equipo de coagulación consiste de estanques con impulsores rotativos para la mezcla rápida. Pero se pueden utilizar batidores y bombeadores o deflectores en línea. El equipo de floculación consiste en estanques con palas para la agitación y la floculación lenta. El equipo de sedimentación normalmente consiste de una unidad clarificadora que tiene placas inclinadas (separador de láminas) o tubos. Estas unidades funcionan mediante gravedad, necesitan poco espacio, su costo de instalación y mantenimiento es mínimo.

1. PRINCIPIOS DE LOS PROCEDIMIENTOS DE PRECIPITACIÓN

Los procesos que se emplean más corrientemente en tratamiento de aguas son, en el primer caso, el de la precipitación cristalina de los iones Ca2+ y Mg2+ y, en el segundo caso, la precipitación de hidróxidos metálicos.

1. Eliminación de calcio y magnesio

1. PRINCIPALES MÉTODOS: Descarbonatación con cal. El tratamiento de precipitación más utilizado es el de la descarbonatación con cal. Su misión es la de eliminar la dureza bicarbonatada (denominada también dureza temporal) de un agua. Se recuerda que, en los análisis relativos a este tipo de agua, la dureza se expresa por el grado hidrotimétrico (en grados franceses TH), suma de los cationes Ca2+ y Mg2+, y el contenido de bicarbonatos por el grado alcalimétrico completo (en grados franceses TAC). La dureza no carbonatada (a la que también se le llama dureza permanente) se expresa entonces por TH - TAC. El tratamiento de descarbonatación con cal únicamente conduce, por lo tanto, a una

eliminación parcial de la suma de los iones de calcio y magnesio, puesto que no ejerce acción alguna sobre la dureza permanente.

2. ELIMINACIÓN DE SILICIO CON ALUMINATO SÓDICO Puede reducirse sensiblemente el contenido de un agua natural en silicio, transformándolo en un silicoaluminato complejo de calcio y hierro, que se forma a la temperatura del agua. Esto se consigue añadiendo al agua dosis convenientes de cloruro férrico, de aluminato sódico y de cal. Los resultados de la eliminación de silicio mejoran, generalmente, si se realiza al mismo tiempo la descarbonatación del agua. El precipitado contiene entonces, simultáneamente, carbonato cálcico y un complejo de sílice, alúmina y hierro. Se obtiene así un contenido residual de silicio tanto mayor cuanto mayor es el contenido de este elemento en el agua, y más elevada su temperatura. Generalmente, para aguas cuyo contenido en silicio, expresado en sílice, no excede de 20 mg/l y a la temperatura de 20 ºC, está comprendido entre 2 y 5 mg/l. Para contenidos más elevados, el porcentaje de reducción es del 70 al 80 %. 1.2.2.

3. ELIMINACIÓN DE SILICIO CON HIDRÓXIDO MAGNÉSICO: En frío: El procedimiento consiste en introducir en el agua hidróxido magnésico preparado in situ, partiendo de óxido magnésico puesto en solución por inyección de CO2, y precipitado seguidamente con cal.

En caliente: el tratamiento es complementario del de descarbonatación. Si se trata de agua a una temperatura próxima a los 100 ºC con una mezcla de cal y polvo de magnesia anhidra porosa, puede fijarse la sílice por adsorción descendiendo su contenido residual en el agua tratada hasta 1 mg/l. Este procedimiento, combinado con un desendurecimiento posterior sobre un intercambiador de cationes, se utiliza con frecuencia en la alimentación de calderas de presión media. Debe preverse siempre una filtración del agua decantada sobre un material no silíceo, mármol o antracita.

La precipitación química se utiliza para remover la mayoría de los metales de las aguas residuales, y algunas especies aniónicas como sulfato y fluoruro. Los compuestos orgánicos en las aguas residuales pueden formar complejos de metal y reducir la eficacia de este tipo de tratamiento. En cuyo caso probablemente se necesite realizar estudios a nivel laboratorio o de proyecto piloto para determinar los métodos de tratamiento apropiados para romper el complejo y hacer que se precipite el metal. Frecuentemente

este problema puede resolverse utilizando mejores técnicas de separación de residuos en vez de mediante el tratamiento de residuos.

Adsorción con carbón activo.

¿Qué es el carbón activado?

El carbón activado o carbón activo es carbón poroso que atrapa compuestos, principalmente orgánicos, presentes en un gas o en un líquido. Lo hace con tal efectividad, que es el purificante más utilizado por el ser humano.Los compuestos orgánicos se derivan del metabolismo de los seres vivos, y su estructura básica consiste en cadenas de átomos de carbono e hidrógeno. Entre ellos se encuentran todos los derivados del mundo vegetal y animal, incluyendo el petróleo y los compuestos que se obtienen de él.

¿Qué forma física tiene un carbón activado?

El carbón puede producirse en forma de polvo, de gránulos o de pelets cilíndricos.El polvo sólo se aplica en la purificación de líquidos; el carbón se dosifica en un tanque con agitación y luego se separa del líquido por medio de un filtro adecuado para retener partículas pequeñas (como es el filtro prensa). En el caso del carbón granular, se produce en diferentes rangos de partícula, que se especifican con base en la granulometría o número de malla. Una malla 4, por ejemplo, es la que tiene cuatro orificios en cada pulgada lineal. Se aplican, tanto en la purificación de líquidos como de gases.

¿Cuál es la capacidad de adsorción del carbón activado?

La capacidad de un carbón activado para retener una sustancia determinada no sólo está dada por su área superficial, sino por la proporción de poros cuyo tamaño sea el adecuado, es decir, un poco adecuado tiene un diámetro de entre una y cinco veces la molécula de que se va a adsorber. Si se cumple esta condición, la capacidad de un carbón activado puede ser de entre el 20% y el 50% de su propio peso.

¿Qué tipo de carbón es el más adecuado para decolorar?

Los colores que se manifiestan en líquidos suelen ser moléculas de tamaño relativamente grande. Por lo tanto, se adsorben en poros grandes, lo que hace que los carbones más adecuados para retenerlos sean los de mayor macroporosidad.

Los carbones de madera, particularmente los de maderas no muy duras (como pino) que se activan químicamente, son los más macroporosos y, por lo tanto, son los más adecuados para decolorar.

El problema de estos carbones es que son poco duros y poco resistentes a la abrasión, lo que obliga a aplicarlos en forma de polvo. Cuando se requiere que el carbón decolorante sea granular, la mejor alternativa suele ser un carbón de lignita. Es el carbón mineral de mayor macroporosidad.

¿Qué tipo de carbón activado es el más adecuado para potabilizar agua?

Los contaminantes típicamente presentes en aguas de pozo suelen ser de bajo peso molecular y, para estos casos, el carbón más adecuado es uno de alta microporosidad. Los carbones que mejor cumplen con esta condición son, en primer lugar, los de concha de coco y, posteriormente, los minerales bituminosos.

¿Qué tipo de carbón activado es el más adecuado para purificar aire y gases?

Todos los contaminantes en estado gaseoso tienen diámetros moleculares menores a 2 nm. Esto significa que se adsorben preferentemente en microporos. Los carbones de concha de coco son los de mayor microporosidad y, por lo tanto, son los más usados en la purificación de aire y gases.

Existen los carbones activados de estructura modificada, carbón activado especial, que se utilizan cuando un carbón activado estándar no puede retener otros compuestos no orgánicos.

Adsorción con carbón activo

La adsorción con carbón activo consiste en retirar del agua las sustancias solubles mediante el filtrado a través de un lecho de este material, consiguiéndose que los oligominerales pasen a través del micro poros, separando y reteniendo en la superficie interna de los gránulos los compuestos más pesados.

Este proceso retiene sustancias no polares como aceite mineral, poli hidrocarburos aromáticos, cloro y derivados, sustancias halogenadas como I, Br, Cl, H, F, sustancias generadoras de malos olores y gustos en el agua, levaduras, residuos de la fermentación de materia orgánica, microorganismos, herbicidas, pesticidas, etc., todo ello sin alterar la composición original del agua, respetando los oligominerales y sin generar residuos

contaminantes.

Por otro lado, los compuestos residuales derivados de procesos de cloración y ozonización son catalizados y pasan a formas reducidas inofensivas. En este caso, es recomendable emplear carbón de gran dureza, como los procedentes de hueso de aceituna y cáscara de coco, aunque también existen procedentes de hulla, lignito, madera, etc., obtenidos todos ellos a partir del calentamiento a temperaturas extremas en ausencia de oxígeno.

El tipo de filtro de carbón activo depende principalmente de la calidad del agua y del objetivo de depuración planteado. Existen dos tipos básicos: abiertos o cerrados a presión. En ambos casos, para una misma calidad del agua filtrada, la actividad del carbón activo depende de su propia naturaleza y de la temperatura en el interior del filtro.

Su funcionamiento es muy simple, consiste en introducir el agua por la parte superior de una columna que contiene el carbón activo para que, mediante la acción de la gravedad o una presión artificial, circule hacia abajo y se recupere a través de un sistema de drenaje inferior. Durante este filtrado, el lecho va acumulando sustancias que, cada cierto tiempo es preciso retirar.

El sistema más simple, pero no completamente eficaz, de limpieza del lecho filtrante es el contra lavado con agua, mediante el cual se produce un arrastre de partículas y una expansión del lecho de aproximadamente un 20%. Además, según la cantidad y tipo de sustancias retenidas, será preciso, cada cierto tiempo, regenerar el carbón mediante la oxidación de la materia orgánica, etc. En estos procesos se destruye una parte pequeña del carbón activo que deberá ser sustituida.

Esta técnica de filtrado se encuentra cada día más desarrollada y, a pesar de suponer un coste más elevado que otro tipo de sistemas, el abanico de sustancias que puede retener es tan alto en comparación con otros filtrados que, finalmente, resulta rentable y necesario.

ELECTRODIALISIS.

Procedimiento de separación de los iones de una disolución en presencia de un campo magnético empleando para ello unas membranas que tienen la propiedad de permitir el paso de los iones de un signo y no los de signo contrario.

"la electrodiálisis se utiliza para la desalinización de las aguas marinas"

El proceso de electrodiálisis es un procedimiento mediante el cual se pueden extraer los iones disueltos en agua, haciéndola pasar por una serie de membranas ion-selectivas, con ayuda de energía eléctrica.

El dispositivo para realizar tal procedimiento consiste en varias celdas hechas con membranas ion-selectivas. Cada celda consta de una membrana catiónica y otra aniónica. La membrana de intercambio catiónico tiene carga negativa y es permeable a cationes tales como Na+, K+ y Ca2+, mientras que la membrana de intercambio aniónico está cargada positivamente, y es permeable para aniones. Una serie de estas celdas se coloca en el electrolito a depurar, de manera que al colocar un par de electrodos en el mismo y aplicar una corriente eléctrica, los aniones y cationes presentes como soluto migrarán hacia el ánodo y el cátodo respectivamente, atravesando las membranas catiónica y aniónica según corresponda, y pasan a formar parte de un electrolito más concentrado, obteniéndose como producto un agua libre de minerales.

El producto obtenido se puede hacer pasar luego por un medidor de conductividad, a fin de valorar la efectividad del procedimiento.

El procedimiento se puede repetir, hasta lograr retirar todos los iones de la solución.

Dicho en otras palabras, en la electrodiálisis se elimina soluto indeseable de un electrolito, mediante un proceso de separación electroquímica en el cual se utilizan membranas cargadas en conjunto con una diferencia de potencial eléctrico.

En el proceso de electrodiálisis, el agua fluye entre las membranas catiónicas y aniónicas colocadas de manera alternada, formando una especie de batería o acumulador. La corriente continua es la que aporta energía para la migración de los iones disueltos a través de las membranas. Estos iones son eliminados o concentrados hacia los pasos de agua por medio de las membranas selectivas.

En un sentido amplio, podríamos decir que mediante la técnica de electrodiálisis se pueden llevar a cabo distintos procesos de separación en general, tales como separación y concentración de sales, ácidos y bases de soluciones acuosas, la separación de iones polivalentes y monovalentes, o separación de iones y moléculas no cargadas, entre varios otros procesos posibles.

• Objetivos del tratamiento

Ya que el mecanismo fundamental de la ED es el transporte de electrólitos a través de las membranas, está claro que el proceso ED ofrece la oportunidad de separar los compuestos ionizados de los no ionizados o débilmente ionizados desde una solución. El uso de la ED, para la eliminación de contaminantes del agua y agua residual está generalmente restringido a los iones pequeños como sodio, calcio, cloruro, sulfato, etc. Cuando los grandes iones orgánicos están presentes en solución la conductividad eléctrica y permselectividad de la membrana disminuye, con el efecto adverso sobre el rendimiento de la desalación.

REMOCIÓN DE NUTRIENTES

La Plantas de tratamiento de aguas residuales cumple un papel estratégico en cuanto a la liberación o reducción de carga contaminante producida por residuos humanos, residuos de alimentos, jabones y detergentes que tiene como destino los grandes ríos y luego el mar, alterando todo tipo de procesos biológicos y químicos que se realizan para el equilibrio del ecosistema, dentro del desarrollo de los tratamientos realizados en la Planta de tratamiento de Aguas residuales (PTAR) se enfatiza en la degradación del contenido biológico para la protección del medio natural por el cual van a fluir los residuos después de la descarga.

La degradación de contenido biológico también conocido como proceso secundario busca descomponer poco a poco el contenido biológico del agua residual en una serie de pasos que constan de una etapa de Desbaste en la por medio de rejillas se filtra el contenido de manera que reduce la carga contaminante pero además permite la conservación de los equipos (maquinaria) en buen estado, el diseño de los filtros hace posible un alto flujo hidráulico y de aire para procesos de oxigenación del fluido, seguidamente esto pasa a ser Fangos activos donde se busca que por medio de una serie de mecanismos se introduzca oxígeno al sistema de manera que se promueva la creación de microorganismos que se organizan generalmente en floculos, en su mayoría se encuentran bacterias heterótrofas que utilizan la contaminación orgánica para formar biomasa y reproducirse, el desarrollo de esta actividad provoca la formación de gases (nitrógeno, metano) que cambian dependiendo de las producción biológica de los organismos.

Continuando con el ciclo se pasa a las Camas de oxidación donde se pone una capa considerable (dependiendo la cantidad de residuos a tratar ) de coque en el fondo de un tanque con filtros en el fondo que permitan el paso de fluido, después se le adhiere licor en la parte superior en modo de dispersión asegurando así que todo el contenido orgánico reciba una proporción similar y se genere acumulaciones de biomasa proporcionando de

esta manera una serie de ventajas como mantener una alta densidad en la biomasa total, reducir costos de operación evitando retornos excesivos de materia al proceso inicial, incrementar la eficiencia del sistema sin incrementar los gastos en componentes, posteriormente se pasa a los reactores biológicos de membrana (MBR) es una barrera semipermeable en conjunto con un proceso de fangos.

De manera que se garantiza la remoción de todos los contaminantes suspendidos y disueltos con una alta eficacia que suele ser proporcional los costos de uso, por lo que no suele ser común a menos que el proceso lo necesite por una serie de características específicas como cargas altamente toxicas, por último se procede a la sedimentación donde se retiran los floculos del material de filtro y producir agua tratada con bajos niveles de materia orgánica y materia en suspensión, de este modo se garantiza que los procesos bilógicos en las fuentes de agua donde se van a disponer no se vean alterados en mayor proporción de modo que si en algún momento una de las fuentes se retiene pos cambios de curso del rio en alguna parte no se sufran procesos de eutrofización ni excesos de sedimentos orgánicos o lodos.

Es necesario que estos procesos no se omitan en las plantas de tratamiento de agua residuales de ningún tipo ya que en ocasiones solo se hace un proceso de filtrado diferentes niveles con rejas de diferentes calibres y se usa la materia orgánica para usos como compost luego de recibir un posterior tratamiento en el que se adhieren ciertos componentes como cales y se pasan a una nueva descomposición controlada, aunque es una alternativa de bajo costo y modo general tiene un papel importante, no evita que muchos de los componentes más tóxicos sigan su rumbo, por lo que aumenta la D.B.O.5 la D.Q.O. o tiene efectos como bioacomulación y biomagnificación al entrar las redes tróficas que conforman el ecosistema acuático y no terminando con esto las cargas de espumas o tenso activos presentes alteran procesos de fotosíntesis al impedir la entrada de luz solar en el agua.

Tratamiento terciario, remoción de Nutrientes para el mantenimiento del Recurso Hídrico. El tratamiento de aguas residuales es muy importante pues sin este, los ríos que reciben las descargas de aguas contaminadas estarían más contaminados de lo normal. El tratamiento de aguas residuales (PTAR) consta de una serie de procesos físico-químicos y biológicos que tiene como fin eliminar los contaminantes físicos, químicos y biológicos presentes en el agua residual, el objetivo del tratamiento es producir agua limpia o volverla reutilizable en el ambiente y un residuo sólido para volverlo conveniente para una posterior disposición o reúso, hay diferentes tipos de aguas residuales tales como las residenciales, institucionales y locas comerciales e industriales.

Ahora bien la pregunta que se puede generar sería ¿Que tan importante es para el medio ambiente, hacer un tratamiento de aguas residuales? El tratamiento de aguas residuales consta de varios pasos y procesos que hay que seguir para que el agua no se vierta a los ríos con tan grande carga de contaminación; en este proceso existen tratamiento primario, secundario y terciario; pero en este escrito se enfocara el último tratamiento, el tratamiento terciario, simplemente es usado para aumentar la calidad del agua al estándar requerido antes de que este sea descargado al medio ambiente, en esta etapa uno de los procesos a seguir es la remoción de nutrientes que como su nombre lo indica es remover los nutrientes que puedan contener las aguas a tratar, mediante la precipitación química o biológica; la remoción del nitrógeno por lo general se realiza mediante la oxidación biológica del nitrógeno, del amoniaco a nitrato; y entonces mediante la reducción, el nitrato es convertido al gas nitrógeno donde finalmente es expulsado a la atmosfera, las lagunas, las camas y los filtros de arena también se pueden utilizar para reducir el nitrógeno de las aguas.

Para retirar el fosforo se puede efectuar biológicamente, este proceso es estrictamente bacteriano, pues lo que se hace es adicionar al agua residual unos microorganismos los Polyphosphate, estos microorganismos lo que hacen es absorber y acumular dentro de ellos grandes cantidades de fosforo, el fosforo también puede ser removido mediante precipitación química agregándole a este, sales de hierro o de aluminio como cloruro férrico o alumbre.

Como ya se ha mencionado las aguas residuales poseen nutrientes, y estos pueden contener altos niveles y entre más altos sean, más tóxicos serán al medio ambiente, cuando se reciben descargas de los ríos a los lagos o mares, estos nutrientes pueden causar grandes pérdidas al ambiente, los nutrientes encontrados en las aguas residuales son el nitrógeno y el fosforo, pero también está el carbono, estos nutrientes son esenciales para el crecimiento y cuanto estos se vierten al ecosistema acuático, pueden favorecer al desarrollo de formas de vida, pero de vida no deseables y aparte de que pueden contaminar los cuerpos de agua, pueden contaminar así mismo las aguas subterráneas.

Los impactos directos que tiene el tratamiento de aguas residuales incluyen la disminución de molestias y el peligro a la salud pública en las áreas de servicio, hay un mejoramiento en la calidad de aguas y aumento considerable en los usos de las aguas, los impactos

indirectos generados son la provisión de sitios de servicio para el desarrollo y existe una mayor productividad en actividades como la pesca y las actividades turísticas y recreativas y también hay mayor productividad agrícola y forestal.

Finalmente se sabe que es imposible no generar aguas residuales, pues son generados diariamente; y la remoción de nutrientes es muy importante en el proceso de tratamiento pues nos brinda el recurso hídrico más limpio y con estándares permitidos y aptos para la biota, saber y entender que el agua es un recurso natural, que aunque es un recurso renovable tenemos que cuidarlo y procurar no abusar de él, por eso para los tecnólogos ambientales es muy importante utilizar y efectuar el tratamiento terciario como lo es la remoción de nutrientes para darle un poco más de vida útil al agua.

Cloración

El sistema de desinfección mas utilizada a nivel mundial tanto en agua potable como en aguas residuales tratadas.

Se lo puede agregar por vía de cloración o hipo cloración “hipoclorito de sodio “.

Objetivos de la utilización del cloro

o Desinfección

o Reducción del DBO

o Reducción de olores y colores

o Oxidación de iones metálicos

El tratamiento preliminar

Filtración: Se utiliza principalmente para remover sólidos suspendidos de los suministros de agua. Estos sólidos pueden consistir de suciedad, cieno u otras partículas que puedan interferir con el uso intencionado del agua o una tecnología de tratamiento corriente abajo.

La decantaciónLa decantación permite eliminar muchos materiales en suspensión. Consiste en dejar reposar el agua durante varias horas, tiempo en el que las impurezas se acumulan en el fondo del recipiente. A continuación se recupera el agua clara, vertiéndola con suavidad

en el recipiente destinado a la cloración o filtrándola.Ozonización

Es una técnica en la cual se inyecta gas de ozono en cuerpos residuales para mediante el alto poder oxidante de dicho gas degradar los contaminantes presentes.

Mecanismos de acción

Oxidación directa de los compuestos mediante el ozono molecular

Oxidación por radicales libres hidróxido

1. El ozono puro reacciona libremente con las moléculas del agua y oxida a la materia contaminante.

2. Al reaccionar el ozono con el agua libera radicales de hidroxilo los cuales tienen un alto poder oxidativo.

La cloración solo es eficaz en agua clara. Si no es transparente y contiene impurezas visibles a simple vista, la cloración será mucho menos eficaz. En tal caso habrá que realizar un tratamiento preliminar.Si el agua está clara, se puede proceder directamente a la cloración