DEDICATORIA
AGRADECIMIENTOS ESPECIALES
CONTENIDO
ANTECEDENTES
El presente trabajo surge debido a la demasiada contaminación que
existe al medio ambiente ocasionada por las descargas de Aguas
Negras, que son originadas por las casas habitación, desagües
clandestinos y las diferentes Compañías o industrias dedicadas a los
diferentes campos de trabajo, y que no cuentan con ninguna norma de
calidad o tipo de tratamiento ya sea, Químico, Físico o Biológico. Por
otra parte la salida a la superficie de Aguas Negras sanitarias trae
como consecuencia un alto grado de contaminación a habitantes de
una determinada comunidad, atentando contra la salud pública como a
la Ecología.
Señalando tambien, que el agua es un elemento indispensable para la
vida. El agua es uno de los recursos naturales más fundamentales, y
junto con el aire, la tierra y la energía constituye los cuatro recursos
básicos en que se apoya el desarrollo.
El agua es uno de los compuestos más abundantes de la naturaleza y
cubre aproximadamente las tres cuartas partes de la superficie de la
tierra. Sin embargo, en contra de lo que pudiera parecer, diversos
factores limitan la disponibilidad de agua para uso humano. Mas del
97% del agua total del planeta se encuentra en los océanos y otras
masas salinas, y no están disponibles para casi ningún propósito. Del
3% restante, por encima del 2% se encuentra en estado sólido, hielo,
resultando prácticamente inaccesible. Por tanto, podemos terminar
diciendo que para el hombre y sus actividades industriales y agrícolas,
sólo resta un 0,62 % que se encuentra en lagos, ríos y agua
subterráneas. La cantidad de agua disponible es ciertamente escasa,
aunque mayor problema es aún su distribución irregular en el planeta.
El ser humano siempre ha utilizado de ella para su nutrición, ya sea
como bebida o como una integrante de los alimentos, asi como
también para resolver numerosos problemas de la vida cotidiana.
La importancia de la calidad del agua ha tenido un lento desarrollo.
Hasta finales del siglo XIX no se reconoció el agua como origen de
numerosas enfermedades infecciosas. Hoy en día, la importancia tanto
de la cantidad como de la calidad del agua esta fuera de toda duda, en
otras palabras, la salud humana depende no solo de la cantidad sino
también de la calidad del agua que se utiliza, uno de los ejemplos de
utilización con gran calidad sería el de los hospitales. Es por eso que
día con día el hombre practica nuevos procesos de tratamientos para
su misma supervivencia.
El aspecto del agua no basta saber si es adecuada para el consumo
humano, hay que tener presente que debe de cumplir ciertos
requisitos para poder ser consumida ya que muchas veces a simple
vista no son detectadas bacterias o parásitos que producen
enfermedades causando con esto un grave problema en la salud
humana.
El problema de las descargas de aguas es que no solo afecta al ser
humano, sino también al sistema acuático, como ecológico. Es por eso
que para disminuir estas aguas es necesario que en cada comunidad,
industria o comercio deba de existir una planta de tratamiento para
remover las aguas negras, constituyentes orgánicos o cualquier otro
tipo de contaminante que pudiera poner en peligro la salud humana
como ecológica.
El uso de los recursos naturales provoca un efecto sobre los
ecosistemas de donde se extraen y en los ecosistemas en donde se
utilizan. El caso del agua es uno de los ejemplos más claros: un mayor
suministro de agua significa una mayor carga de aguas residuales. Si
se
entiende
por
desarrollo
sustentable
aquel
que
permita
compatibilizar el uso de los recursos con la conservación de los
ecosistemas.
Hay que considerar también que el hombre influye sobre el ciclo
del agua de dos formas distintas, bien directamente mediante
extracción de las mismas y posterior vertido de aguas contaminadas
como se ha dicho, o bien indirectamente alterando la vegetación y la
calidad de las aguas.
Nuestro mundo por muchos años ha sido descuidado y
maltratado por nosotros los seres humanos. La industrialización y el
modernismo son algunos factores que ayudan a la contaminación de
nuestro ambiente, pero debemos buscar una manera de crecer en
tecnología y modernidad sin alterar el ecosistema, este es el gran reto
del ser humano en la actualidad.
El crecimiento demográfico e industrial observado a partir de la década
de los cuarentas, aumentó significativamente el consumo del agua y
en consecuencia, aumentaron las aguas residuales que afectan
sensiblemente la calidad del recurso, el equilibrio ecológico y la
existencia de gran cantidad de especie de flora y fauna acuática en
ríos, lagos, lagunas, estuarios y zonas costeras. Con la contaminación
del recurso, se ha reducido la disponibilidad de agua superficial de
buena calidad, ocasionando una explotación mayor de los mantos
acuíferos y la importación de fuentes cada vez más lejanas a los
centros de desarrollo urbano-industrial, con el consecuente incremento
en los costos de suministros y el déficit constante en la dotación a los
sectores más pobres de la población. Por lo anterior, es de primordial
importancia clasificar los cuerpos receptores del país según el uso que
se les pretenda dar, además de hacer un manejo eficiente de la
formación de la calidad del agua de manera que con publicaciones
pueda el público estar enterado de la situación actual en materia de
agua, y con ello estar dispuestos a colaborar en los programas de
saneamiento que planteen las autoridades correspondientes.
JUSTIFICACIÓN
OBJETIVOS
MARCO TEÓRICO
CONTAMINACIÓN
Ahora que tanto se habla de contaminación del medio ambiente, de
polución, sabemos realmente
qué es la contaminación.
Podría afirmarse que cualquier cambio químico, físico o biológico
respecto a un nivel base “natural” constituye un fenómeno de
contaminación. En este sentido, la contaminación se considera como
una
consecuencia
del
progreso,
especialmente del
desarrollo
industrial.
Podríamos decir entonces, que la contaminación se considera un
cierto grado de impurificación del aire, agua o suelo, que pueda
originar efectos adversos a la salud de un número representativo de
personas durante períodos previsibles de tiempo.
Tipos de contaminación
Se clasifican según el factor ecológico que altere, aunque suelen
afectar a más de un factor.
Contaminación física
Las sustancias que modifican factores físicos, pueden no ser tóxicas
en sí mismas, pero modifican las características físicas del agua y
afectan a la biota acuática.
- Sólidos en suspensión, turbidez y color
- Agentes sensoactivos
- Temperatura
Contaminación química
Algunos efluentes cambian la concentración de los componentes
químicos naturales del agua causando niveles anormales de los
mismos. Otros, generalmente de tipo industrial, introducen sustancias
extrañas al medio ambiente acuático, muchos de los cuales pueden
actuar en detrimento de los organismos acuáticos y de la calidad del
agua en general. En este sentido es en el que puede hablarse
propiamente de contaminación.
- Salinidad
- pH
- Sustancias marcadamente tóxicas
- Desoxigenación
Contaminación por agentes bióticos
Son los efectos de la descarga de material biogénico, que cambia la
disponibilidad de nutrientes del agua, y por tanto, el balance de
especies que pueden subsistir. El aumento de materia orgánica origina
el crecimiento de especies heterótrofas en el ecosistema, que a su vez
provoca cambios en las cadenas alimentarias.
Un aumento en la concentración de nutrientes provoca el desarrollo de
organismos productores, lo que también modifica el equilibrio del
ecosistema.
TIPOS DE CONTAMINANTES
Actualmente, la contaminación de los cauces naturales tiene su
origen entres fuentes:
- vertidos urbanos
- vertidos industriales
- contaminación difusa (lluvias, lixiviados, etc.)
Clasificación de los contaminantes
Las sustancias contaminantes que pueden aparecer en un agua
residual son muchas y diversas.
Contaminantes orgánicos
Son compuestos cuya estructura química está compuesta
fundamentalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Son
los contaminantes mayoritarios en vertidos urbanos y vetados
generados en la industria agroalimentaria.
Los compuestos orgánicos que pueden aparecer en las aguas
residuales son:
a) Proteínas:
Proceden
humanas
fundamentalmente
o
alimentarios.
de
Son
desechos
de
excretas
de
productos
biodegradables,
bastante
inestables y responsables de malos olores.
b) Carbohidratos:
Incluimos en este grupo azúcares, almidones
y fibras celulósicas. Proceden, al igual que las
proteínas, de excretas y desperdicios.
c) Aceites y grasas: Altamente estables, inmiscibles con el agua,
proceden de desperdicios alimentarios en su
mayoría,
a
excepción
de
los
aceites
minerales que proceden de otras actividades.
d) Otros:
Incluiremos varios tipos de compuestos, como los
tensioactivos,
fenoles,
organoclorados
y
organofosforados, etc. Su origen es muy variable y
presentan elevada toxicidad.
Contaminantes inorgánicos
Son de origen mineral y de naturaleza variada: sales, óxidos, ácidos y
bases inorgánicos, metales, etc.
Aparecen en cualquier tipo de agua residual, aunque son más
abundantes en los vertidos generados por la industrial.
Los componentes inorgánicos de las aguas residuales estarán en
función del material contaminante así como de la propia naturaleza de
la fuente contaminante.
Aguas residuales
La contaminación actúa sobre el medio ambiente acuático alterando el
delicado equilibrio de los diversos ecosistemas integrado por
organismos productores, consumidores y descomponedores que
interactúan con componentes sin vida originando un intercambio
cíclico de materiales.
Aunque el hombre no es un ser acuático, ha llegado a depender
intensamente del medio ambiente acuático para satisfacer sus
necesidades tecnológicas y sociales.
El hombre continúa utilizando el agua con su contaminación. Es difícil
eliminar los contaminantes y si el agua original tiene gran proporción
de minerales, el problema se complica.
No se pretende afirmar que antes de llegar el hombre con su
tecnología, el agua era pura. Aún después de la aparición del hombre,
transcurrieron muchos años antes de que hubiera ningún cambio en el
ambiente. Cuando las poblaciones empezaron a verter sus desechos
en ríos y lagos fue cuando las aguas se deterioraron.
Las aguas residuales constituyen un importante foco de contaminación
de los sistemas acuáticos, siendo necesarios los sistemas de
depuración antes de evacuarlas, como medida importante para la
conservación de dichos sistemas.
Las aguas residuales, contaminadas, son las que han perdido su
calidad como resultado de su uso en diversas actividades. También se
denominan vertidos. Se trata de aguas con un alto contenido en
elementos contaminantes, que a su vez van a contaminar aquellos
sistemas en los que son evacuadas.
Del total de vertido generado por los focos de contaminación, sólo una
parte será recogida en redes de saneamiento, mientras que el resto
será evacuado a sistemas naturales directamente.
Tipos de aguas residuales
La clasificación se hace con respecto a su origen, ya que este origen
es el que va a determinar su composición.
Aguas residuales urbanas
Son los vertidos que se generan en los núcleos de población
urbana como consecuencia de las actividades propias de éstos.
Los aportes que generan esta agua son:
- aguas negras o fecales
- aguas de lavado doméstico
- aguas de limpieza de calles
- aguas de lluvia y lixiviados
Las aguas residuales urbanas presentan una cierta homogeneidad
cuanto a composición y carga contaminante, ya que sus aportes van
a ser siempre los mismos. Pero esta homogeneidad tiene unos
márgenes muy amplios, ya que las características de cada vertido
urbano van a depender del núcleo de población en el que se genere,
influyendo parámetros tales como el número de habitantes, la
existencia de industrias dentro del núcleo, tipo de industria, etc.
Aguas residuales industriales
Son aquellas que proceden de cualquier actividad o negocio en cuyo
proceso de producción, transformación o manipulación se utilice el
agua. Son enormemente variables en cuanto a caudal y composición,
difiriendo las características de los vertidos no sólo de una industria a
otro, sino también dentro de un mismo tipo de industria.
A veces, las industrias no emites vertido s de forma continua, si no
únicamente en determinadas horas del día o incluso únicamente en
determinadas épocas de año, dependiendo del tipo de producción y
del proceso industrial. También
son habituales las variaciones de
caudal y carga a lo largo del día.
Son mucho más contaminadas que las aguas residuales urbanas,
además, con una contaminación mucho más difícil de eliminar.
Su alta carga unida a la enorme variabilidad que presentan, hace que
el tratamiento de las aguas residuales industriales sea complicado,
siendo preciso un estudio específico para cada caso.
Contaminantes habituales en las aguas residuales
Arenas
Entendemos como tales una serie de particular de tamaño apreciable
y que en su mayoría son de naturaleza mineral, aunque pueden llevar
adherida materia orgánica. Las arenas enturbian las masas de agua
cuando están en movimiento, o bien forman depósitos de lodos si
encuentran condiciones adecuadas para sedimentar.
Grasas y aceites
Son todas aquellas sustancias de naturaleza lipídica, que al ser
inmiscibles con el agua, van a permanecer en la superficie dando lugar
a la aparición de natas y espumas. Estas natas y espumas entorpecen
cualquier tipo de tratamiento físico o químico, por lo que deben
eliminarse en los primeros pasos del tratamiento de un agua residual.
Residuos con requerimiento de oxígeno
Son compuestos tanto orgánicos como inorgánicos que sufren
fácilmente y de forma natural procesos de oxidación, que se van a
llevar a cabo con u con sumo de oxígenos del medio. Estas
oxidaciones van a realizarse bien por vía química o bien por vía
biológica.
Nitrógeno y fósforo
Tienen un papel fundamental en el deterioro de las masas acuáticas.
Su presencia en las aguas residuales es debida a los detergentes y
fertilizantes, principalmente. El nitrógeno orgánico también es aportado
a las aguas residuales a través de las excretas humanas.
Agentes patógenos
Son organismos que pueden ir en mayor o menor cantidad en las
aguas residuales y que son capaces de producir o transmitir
enfermedades.
Otros contaminantes específicos
Incluimos sustancias de naturaleza muy diversa que provienen de
aportes muy concretos: metales pesados, fenoles, petróleo, pesticidas,
etc.
CONSECUENCIAS QUE ACARREAN LOS VERTIDOS
Aparición de fangos y flotantes.
Existen en las aguas residuales sólidos en suspensión de gran tamaño
que cuando llegan a los cauces naturales pueden dar lugar a la
aparición de sedimentos de fango en el fondo de dichos cauces,
alterando seriamente la vida acuática a este nivel, ya que dificultará la
transmisión de gases y nutrientes hacia los organismos que viven en
el fondo.
Por otra parte, ciertos sólidos, dadas sus características, pueden
acumularse en las orillas formando capas de flotantes que resultan
desagradables a la vista y además, pueden acumular oro tipo de
contaminantes que pueden llevar a efectos más graves.
Agotamiento del contenido en oxígeno
Los organismos acuáticos precisan del oxígeno disuelto en el agua
para poder vivir. Cuando se vierten en las masas de agua residuos
que se oxidan fácilmente, bien por vía químico o por vía biológica, se
producirá la oxidación con el consiguiente consumo de oxígeno en el
medio.
Si el consumo de oxígeno es excesivo, se alcanzarán niveles por
debajo del os necesario para que se desarrolle la vida acuática,
dándose una muerte masiva de seres vivos.
Además, se desprenden malos olores como consecuencia de la
aparición de procesos bioquímicos anaerobios, que dan lugar a la
formación de compuestos volátiles y gases.
Daño a la salud pública.
Los vertidos de efluentes residuales a cauces públicos, pueden
fomentar la propagación de virus y bacterias patógenos para el
hombre.
Eutrofización
Un aporte elevado de nitrógeno y fósforo en los sistemas
acuáticos propicia un desarrollo masivo de los consumidores primarios
de estos nutrientes; zoo y fitoplanton y plantas superiores. Estas
poblaciones acaban superando la capacidad del ecosistema acuático,
pudiendo llegar a desaparecer la masa de agua.
Otros efectos.
Pueden ser muy variados y van a ser consecuencia de
contaminantes muy específicos, como valores de pH por encima o por
debajo de los límites tolerables, presencia de tóxicos que afecta
directamente a los seres vivos, etc.
Métodos analíticos para el control de la calidad del agua
Se analizan las aguas negras, para determinar aquellos constituyentes
de las mismas que puedan causar dificultades para su tratamiento o
evacuación, o para facilitar la elección del tipo de tratamiento más
conveniente. Se hacen análisis de muestras del líquido que pasa a
través de una instalación de tratamiento, para facilitar la vigilancia y el
funcionamiento de la misma. Se analizan los líquidos finales del
tratamiento y las aguas que puedan producir contaminación, para
comprobar el progreso de la polución y de la auto purificación. Se
emplea con frecuencia el término fuerza o concentración de las aguas
negras como un índice de su potencialidad para causar perjuicios. La
fuerza de un caudal de aguas negras, se mide por la capacidad
potencial de producción de perjuicios de su olor, contenido de sólidos
y su demanda bioquímica de oxígeno.
El análisis completo, puede clasificarse desde el punto de vista
sanitario en: análisis físico, análisis químico y análisis biológico.
Análisis Físico
Las determinaciones hechas en un análisis físico pueden comprender:
temperatura, color, olor y turbidez.
Temperatura
Es útil la observación de la temperatura, porque puede indicar los
antecedentes de las aguas negras, su efecto sobre las actividades
biológicas, la solubilidad de los gases y el efecto de la viscosidad
sobre la sedimentación. La temperatura normal de las aguas negras
es ligeramente mayor que las de aguas de abastecimiento, a causa
del calor agregado durante la utilización del agua.
A medida que aumenta la temperatura, disminuye la viscosidad, con el
incremento resultante en la eficacia de la sedimentación, siempre que
no se produzcan corrientes de convección desfavorables.
La temperatura ha de medirse con un termómetro de precisión
graduado en décimas de grado. La lectura se hace desusé de una
inmersión de diez minutos. Si no es posible realizar la operación
directamente, puede tomarse un volumen de agua entre 5 y 10 litros e
introducir el termómetro inmediatamente.
Color, olor y sabor
La coloración de un agua puede clasificarse en verdadera o real
cuando se debe sólo a las sustancias que tiene en solución, y
aparente cuando su color es debido a las sustancias que tiene en
suspensión. Los colores real y aparente son casi idénticos en el agua
clara y en aguas de escasa turbidez.
La coloración de un agua se compara con la de soluciones de
referencia de platino-cobalto en tubos colorimétricos, o bien con discos
de vidrio coloreados calibrados según los patrones mencionados.
El olor puede ser definido como el conjunto de sensaciones percibidas
por el olfato al captar ciertas sustancias volátiles. El procedimiento
normalmente utilizado es el de ir diluyendo el agua e examinar hasta
que o presente ningún olor perceptible. El resultado se da como un
número que expresa el límite de percepción del olor, y corresponde a
la dilucion que da olor perceptible. Debido al carácter subjetivo de la
medida, es recomendable que la medida la realicen al menos dos
personas distintas, comparando la percepción con la de un agua
desodorizado. Debe evitarse, como es lógico, en todo lo posible, la
presencia de otros olores en el ambiente.
Por último, la evaluación del sabor, se realiza por degustación del
agua a examinar, comenzando por grandes diluciones, que se van
disminuyendo hasta la aparición del sabor. Este ensayo no se realiza
mas que en aguas potables.
Turbidez
La turbidez de un agua se debe a la presencia de materias en
suspensión finamente divididas; arcillas, limos, partículas de sílice,
materias inorgánicas. La determinación de la turbidez tiene un gran
interés como parámetro de control en aguas contaminadas y
residuales. Se puede evaluar en el campo o en el laboratorio.
Las aguas negras son túrbidas normalmente; cuanto mayor es su
“fuerza” mayor es la turbidez. Es ésta luna característica física que
rara vez se indica.
Análisis Químico
Un análisis químico, con fines de sanidad o higiene, proporciona datos
útiles y específicos con respecto al estado de descomposición y la
fuerza de las aguas negras, para regular el funcionamiento de las
instalaciones de tratamiento, y para otros fines en el tratamiento y
evacuación de las aguas negras, y para prevención de la
contaminación de las corrientes. Hay algunas determinaciones que se
hacen en los análisis ordinarios para regular el funcionamiento de las
instalaciones
de
tratamiento
de
las
aguas
negras.
Dichas
determinaciones comprenden la de gases como el metano, el
anhídrido carbónico, el ácido sulfhídrico o sulfuro de hidrógeno, y
algunas determinaciones referentes a los lodos, como su mayor o
menor facilidad de drenaje y el contenido de los ácidos volátiles.
Sólidos
Los sólidos totales o residuos de la evaporación son importantes
como indicio de la concentración de las aguas negras.
La materia sólida presente en un agua suele agruparse en tres
categorías; materias decantables, materias en suspensión y residuos.
La materia decantable se determina dejando en reposo un litro
de agua en un cono o probeta graduada. El resultado se expresa
como mililitros de materia decantada por litro de agua.
La determinación de las materias en suspensión en el agua
puede realizarse por filtración o por centrifugación. La filtración se
realiza a vacío sobre un filtro. El filtro con el residuo es nuevamente
secado y pesado. La diferencia entre este peso y el que teníamos
antes del filtro solo, proporciona el valor de los sólidos.
Oxígeno
El oxígeno se da en los análisis de las aguas negras en forma de
oxígeno disuelto, oxigeno consumido o demanda de oxígeno. Entre los
tipos de oxígeno que existen mencionaremos los siguientes.
Oxígeno causado por la materia inorgánica.
La demanda bioquímica de oxígeno de la materia orgánica soluble y
en suspensión, expresada generalmente como oxígeno utilizado por
las acciones biológicas.
Y la demanda bioquímica de oxigeno de los depósitos de lodo
Oxigeno Disuelto
La solubilidad de oxígeno en el agua es afectada por la turbulencia en
la superficie, por la temperatura, por la presión atmosférica, por el
tanto por ciento de oxígeno en la atmósfera, por la deficiencia de
oxígeno en el agua, por el área de la superficie expuesta a la
atmósfera y por otras condiciones. El oxígeno es menos soluble en el
agua salina que en el agua dulce, y su solubilidad en aguas negras es
aproximadamente el 95% de la solubilidad en el agua dulce.
La concentración de oxígeno disuelto en una muestra puede
expresarse en miligramos por litro (mg/l), en partes por millón (ppm), o
como porcentaje de la saturación.
Si hay materia orgánica presente en el agua, puede reducir el
contenido de oxígeno en ella, hasta hacerlo igual a cero. Las aguas
negras carecen frecuentemente de oxígeno disuelto por esta razón. El
agua pura subterránea normal puede ser deficiente en oxígeno
disuelto, a causa de sus reacciones químicas, al ponerse en contacto
con minerales subterráneos. El agua superficial no contaminada por
polución debe estar saturada de oxígeno disuelto.
La determinación del oxígeno disuelto en aguas ligeramante
contaminadas por polución, es una de las pruebas químicas más
significativas, especialmente cuando se combina con las prueba de
BOD y de estabilidad relativa, pues mientras haya oxígeno disuelto en
el agua no tendrá lugar la putrefacción.
Demanda Bioquímica de Oxígeno (BOD)
La demanda bioquímica del oxígeno (BOD) de una agua negra o de
una agua contaminada por polución, es la cantidad de oxígeno
requerido para la descomposición biológica de los sólidos orgánicos
disueltos, en condiciones anaeróbicas y en un tiempo
y a una
temperatura determinada. Las masas de aguas muy contaminadas por
polución no contienen suficiente oxígeno en solución para mantener
condiciones
anaeróbicas
durante
la
descomposición
y
la
autopurificación.
La reducción del BOD en una masa de agua natural, difiere algo de su
reducción en el tratamiento de las aguas negras, porque en la masa
de agua natural, la reducción se debe a la descomposición de toda
materia orgánica susceptible de pudrición. En el tratamiento de las
aguas negras, se descompone toda la materia orgánica que puede
demandar oxígeno para ello, y el resto es eliminada con los líquidos
residuarios.
Estabilidad Relativa
La estabilidad relativa de una agua contaminada por polución, es una
expresión de la cantidad aproximada de oxígeno disponible en el
agua, en relación con el total necesario para una estabilización
completa. Solo puede determinarse satisfactoriamente, en el caso de
las aguas ligeramente contaminadas. La estabilidad relativa, suela
expresarse en tanto por ciento de la cantidad total de oxígeno
necesario y se calcula por medio de la expresión:
S= 100 (1-0.794t20)
S= 100 (1-0.605t37)
T20 y t37 = Tiempo en días para que una muestra tipo del agua
contaminada, decolore a un volumen n una solución de azul de
metileno.
La determinación de la estabilidad relativa tiene poca utilidad en el
estudio de las aguas negras brutas, por le efecto de ciertas sustancias
disueltas y coloides en la precipitación del colorante. Los resultados de
esta prueba son útiles principalmente, para hacer una estimación
rápida de la contaminación de una corriente por polución, o de las
condiciones del líquido resultante en una instalación de tratamiento,
pero no se puede sustituir a los resultados de la determinación de la
demanda bioquímica de oxígeno.
Nitrógeno
Las aguas negras recientes y frías, son relativamente ricas en
nitrógeno orgánico y pobres en amoniaco libre.. las aguas negras
alteradas y calientes, son relativamente ricas en amoniaco libre t
pobres en nitrógeno orgánico.
Los nitrilos (RNO2) y los nitratos (RNO3)
Los nitritos no son estables y se reducen dando amoniaco, o se oxidan
para formar nitratos. Su presencia en las aguas brutas suele indicar
que éstas son recientes, o que se ha agregado agua de dilución hace
algún poco tiempo, que no ha habido tiempo para la reducción de
nitratos y nitritos.
Cloros y cloruros
Los
cloruros
son
sustancias
inorgánicas
que
se
encuentran
comúnmente en la orina del hombre y de los animales. El contenido de
cloruros, puede ser afectados por ciertos desechos industriales. Como
los cloruros son sustancias inorgánicas en solución, no son afectados
por los procesos biológicos, ni por la sedimentación. Su disminución
en un proceso de tratamiento a una corriente, es indicio de dilución y
la reducción de la cantidad de cloruros será proporcional a la cantidad
de dilución sin cloruros, que se haya añadido.
El cloro libre solo se encuentra después de su aplicación durante el
tratamiento de aguas negras. Su presencia indica que ha sido
satisfecha la demanda de cloro y que la mayor parte de las formas
vivas ha sido destruida, salvo quizá algunas esporas u organismos
enquistados en los sólidos. La demanda de cloro o en otras palabras,
la cantidad de cloro que producirá un residuo, es una medida de la
cantidad de materia orgánica presente. En las aguas normales, puede
esperarse que varíe entre 5 y 50 mg/l.
Grasas
Las grasas tienen un valor comercial que puede recuperarse, cuando
están presentes en cantidades suficientes para poder recoger en la
superficie de las aguas negras. Generalmente, son constituyentes
nocivos de las aguas negras, se precipitan en ellas y obstruyen el
paso del líquido filtrante, formando una espuma objetable, en los
depósitos y corrientes. Aunque las grasas son compuestos del
carbono, no son indicadas en la prueba del consumo de oxígeno, por
que no se oxidan con facilidad.
Gases
Los tres gases que tienen especial interés en los problemas de aguas
negras son: el sulfuro de hidrógeno, el metano y el anhídrido
carbónico. Los olores del sulfuro de hidrógeno o ácido sulfhídrico, se
pueden apreciar por el simple olfato.
La presencia de este olor indica aguas negras alteradas y,
usualmente, putrefacción activa en condiciones anaeróbicas. Las altas
concentraciones son tóxicas. El sulfuro de hidrógeno en presencia de
la humedad, ataca al cemento y a ciertos metales. El metano y el
anhídrido carbónico se determinan en los análisis ordinarios de los
tanques de digestión de lodos, siendo conveniente una elevada
concentración de metano. El metano es un gas explosivo cuya
presencia en las aguas es peligrosa.
Concentración del pH
Las medidas de pH se realizan con un electrodo de vidrio, el cual
genera un potencial que varía linealmente con el pH de la solución en
la que está inmerso. El electrodo consiste en una célula con un
potencial controlado por la actividad del protón a cada lado de una
membrana de vidrio muy fina.
Este método se utiliza si se quiere obtener medidas muy
precisas y puede aplicarse a cualquier caso particular.
Conductividad eléctrica
Se define como la conductancia de una columna da agua
comprendida entre dos electrodos metálicas paralelos. La medida se
realiza en un donductímetro, basa en el principio de puente de
Wheatsttone. Se genera una diferencia de potencial de corriente
alterna entre los dos electrodos,
disolución,
aunque
corriente continúa.
Dureza
algunos
para evitar las electrólisis en la
dispositivos
emplean
normalmente
También llamada grado hidrotimétrico, la dureza corresponde a
la suma de las concentraciones de cationes metálicos excepto los
metales alcalinos y el ion hidrógeno En la mayoría de los casos se
debe principalmente a la presencia de iones calcio y magnesio, y
algunas veces también se unen hierro, aluminio, manganeso y
estroncio.
Algunos laboratorios, y, especialmente cuando el contenido en
calcio
y
magnesio
es
bajo,
realizan
la
determinación
por
espectrometría de absorción atómica.
Acidez y alcalinidad.
La acidez de un agua corresponde a la presencia de anhídrido
carbónico libre, ácidos minerales y sales de ácidos fuertes y bases
débiles.
La alcalinidad de una agua corresponde a la presencia de los
bicarbonatos, carbonatos de hidróxidos.
La determinación puede realizarse por dos métodos:
- volumétrico
- potenciométrico
Para la determinación de anhídrido carbónico total se emplean
estos métodos:
- evolución
- Van Slyke
Determinación del carbono orgánico total (TOC)
Mediante este ensayo se determinan los compuestos orgánicos
fijos o volátiles, naturales o sintéticos, presentes en el agua residual.
La determinación se realiza por oxidación catalítica a 950 C, en un
aparato diseñado a tal efecto, liberándose CO2 que se determina en
un analizador de infrarrojos. El carbono inorgánico se elimina
previamente o se determina por separado.
La lista se extendería demasiado si nombráramos aquí todos los
métodos para estudias la calidad del agua. Puesto que se pueden
estudiar infinitos factores que condicionan la calidad de la misma.
Métodos de tratamientos de Aguas Negras
Activación de Lodo
El proceso de activación de lodo de las aguas negras consiste en ña
aireación de las aguas negras, cribadas peviamente, sedimentadas o
sometidas a algún otro tratamiento primario, mezclado con un
pequeño volumen del lodo activado, que se ha recogido en un tanque
de sedimentación, poco antes de mezclarlo con aguas negras antes
de la aireación. La mezcla que se introduce en el tanque de aireación
recibe el nombre de licor mixto. El lodo activado es “lodos
sedimentado de aguas negras, agitados previamente en presencia de
una cantidad abundante de oxígeno atmosférico”. El flóculo de lodo
activado está compuesto de una matriz sintética gelatinosa. La
presencia de un gran número de protozuarios es indicio de buena
calidad de lodo. El lodo activado difiere de otros lodos, en su aspecto,
en sus características físicas y en su composición biológica. El lodo
bien activado, tiene un olor peculiar a tierra y a moho, cuando está
circulando en el tanque de aireación. A simple vista es un precipitado
de floculado de color pardo claro, que se asienta rápidamente en su
licor original dejando un líquido que es claro, incoloro, inodoro y
brillante.
La diferencia entre el proceso de activación de lodo y el de aireación
de las aguas negras merece comentarse. La aireación es la mezcla de
aire en las aguas negras. Cuando se agrega lodo activado procedente
para la recirculación de un tanque de sedimentación final, a las aguas
negras entrantes, para formar un licor uniforme que se hará
posteriormente y en el que se sedimentará más tarde el lodo activado,
se está realizando el proceso de activación de lodo de esta manera.
Se supone que el proceso bioquímico depende de la presencia de
oxigeno
aunque
pueda
lograrse la
floculación y
clarificación
satisfactoria con una aireación adecuada y con actividad biológica .
Tabla Nº 1. Algunos constituyentes químicos del lodo en aguas negras
Constituyentes
Sólidos en las Lodo Digerido*
Lodo activado*
aguas negras*
Nitrógeno total
4.50
2.25
6.20
Fosfórico P2O5
2.25
1.50
2.50
Potasa K2O
0.50
0.50
0.75
Sílice SiO2
13.80
27.60
8.50
Hierro Fe2O3
3.20
6.00
7.20
Aluminio Al2O3
2.10
4.30
3.20
Calcio CaO
2.70
5.70
1.70
Magnesio MgO
.60
1.00
1.40
Azufre SO3
1.20
2.50
2.40
Cloruro Cl
.0.50
0.50
0.50
Sodio Na2O
0.80
1.50
1.00
Plomo PBO
0.10
0.20
0.20
*Tanto % en la materia seca
Fosas Sépticas
La acción séptica es un proceso biológico natural, en el que las
bacterias u otros seres vivos microscópicos o submicroscópicos
actuando en ausencia de oxígeno, reducen las sustancias orgánicas a
formas poco oxidadas y algunos sólidos son disueltos o pasan al
estado liquido y éstos desprenden gases que contienen principalmente
anhídrido carbónico, metano y algunas veces una cantidad pequeña
de ácido sulfhidrico y algunos otros gases. El proceso biológico en las
fosas sépticas representa aquella parte del ciclo de la vida y muerte en
que los compuestos orgánicos complejos se reducen a formas más
simples que puedan servir como alimento a formas interiores de la
vida vegetal. El tratamiento de las aguas negras por la acción séptica,
cuando se puede emplear, ofrece la solución de todos los problemas
del tratamiento de las aguas negras existentes. En la actualidad, se ha
llegado a un mejor conocimiento de la acción séptica.
La principal ventaja de la acción séptica, en el tratamiento de las
aguas negras, es que tiene una cantidad relativamente pequeña de
lodos que se puede manejar con suma facilidad en comparación con
los que se producen en los procesos de sedimentación simple o de
tratamiento químico. Los resultados más importantes de la acción
séptica y la mayor actividad se registran en la materia orgánica
depositada en lodos. Las transformaciones biológicas debido a esta
acción, se registran en la parte líquida del tanque y éstos son de poco
o ninguna importancia. Entre otras ventajas figuran el poco costo de
los tanques y la facilidad y la habilidad con que se manejan. Las
fosas sépticas no se usan mucho en la práctica profesional, a causa
de los resultados que se logran con otros métodos de la descarga
ocasionando un líquido residual peor que el líquido inicial y de las
descargas presentes, también se puede decir que el líquido saliente
por efecto de una ebullición violenta de tipo séptico produce
turbulencia. La presencia de aguas negras sobre septizadas o
alteradas, se manifiesta por la aparición de grandes cantidades de
amoniaco, acompañada frecuentemente de ácido sulfhídrico y otros
gases de mal olor.
La demanda de oxígeno en aguas negras es mayor que las de las
aguas negras recientes o más cuidadosamente tratadas con otros
métodos.
TANQUE IMHOFF
Los tanques IMHOFF tienen la ventaja, sobre las fosas sépticas, de
que no descargan lodos en el líquido saliente salvo en casos
anormales. El tanque IMHOFF contribuye a la digestión del lodo, mejor
que una fosa séptica y produce por lo mismo un líquido residual mejor
que el de un tanque de sedimentación simple. Esto se debe a que
contiene de 90 a 95 % de humedad, cuando sale del tanque es casi
negro y se escurre libremente formando pequeñas burbujas de gases
que expande la cesar la presión que hay en el fondo del tanque.
Los tanques imhoffs producen a veces malos olores, aún cuando se
hagan funcionar debidamente. También tienen tendencia a estimular la
formación de espumas, esta formación de espumas es semejante a
veces a una ebullición y puede ser muy violenta, lanzando las
espumas por las ventilas o rejillas a través de la abertura, al interior de
la cámara de sedimentación con prejuicios para salir a la cámara
saliente o residual.
Proceso Químico
La precipitación química consiste en agregar a las aguas negras
alguna sustancia, que por reacción con otra y con los constituyentes
de las aguas negras, produzca un precipitado floculable y de este
modo se acelere la sedimentación. Las aguas negras que contengan
grandes cantidades de sustancias que puedan reaccionar con una
pequeña cantidad de producto químico agregado, para producir el
precipitado deseado son las más favorables para este tipo de
tratamiento. Los resultados, medidos por la reducción en la demanda
bioquímica de oxígeno, son mejores que los de la sedimentación
simple, pero no tan buenos como los que se logran con el tratamiento
biológico. El proceso es especialmente útil cuando sólo se necesita un
tratamiento ocasional como en una acumulación de verano o como
complemento de otros sistemas de tratamiento, o para residuos
industriales en condiciones favorables. El proceso puede ajustarse
rápidamente a una variación en las condiciones, y se adapta de un
modo especial al caso de instalaciones industriales que utilicen
procesos químicos en su funcionamiento.
Ente sus inconvenientes figuran, la acumulación de un gran volumen
de lodo, la necesidad de una atención hábil, el costo de los productos
químicos, y el riesgo de que una administración negligente sea
incapaz
de
obtener
los
fondos
que
se
necesitan
para
su
funcionamiento.
El producto químico se introduce inicialmente en un dispositivo de
mezcla, donde se pone en solución o en suspensión. La solución se
agrega después a las aguas negras, que se han hecho pasar
previamente por un tratamiento primario. La mezcla se pasa al
floculador, donde se remueve lentamente para inducir una buena
coagulación y floculación. Las aguas negras escurren desde el
floculador a un tanque de sedimentación o clarificador, donde se
reparan los líquidos que suben a la superficie, junto con el lodo, y el
proceso queda terminado, salvo en lo que se refiere al problema de la
eliminación del líquido resultante y del lodo
Los factores y fases que intervienen en el proyecto de una instalación
para el tratamiento químico de las aguas negras, comprende la
aireación, el removido, el tiempo de retención, la presedimentación, la
recuperación del lodo, y los diversos floculadores y clarificadores
mecánicos.
Tratamiento Químico Actual
El objetivo de la adición de productos químicos a las aguas negras, es
formar un precipitado floculable insoluble. El éxito del método
depende, en gran parte, de la cantidad y calidad del producto químico
usado y del método de aplicarlo y mezclarlo con las aguas negras.
Entre los productos químicos que se usan en los tratamientos de
aguas negras, ya sean solos o en combinación, pueden incluirse, el
alumbre, la cal, la caparrosa, el sulfato férrico, el ácido sulfúrico, el
cloruro ferroso, el silicato de sodio y el bióxido de azufre.
Cuando se agregan a las aguas negras algunos de estos productos
químicos, ya sea solo o en combinación adecuada, o en unión de
cloruro, aire, o un flóculo biológico, tiene lugar una reacción por la cual
se forma un precipitado insoluble que absorbe y precipita sólidos
coloidales y en suspensión, arrastrándolos hacia abajo, con el flóculo,
a través del contenido del tanque.
La obtención de la floculación más eficaz será la muestra de la
habilidad del operador. Su formación depende de una gran variedad
de condiciones, como el pH, la floculación, la mezcla, el periodo de
sedimentación y la circulación del lodo. Para cualquier tipo de aguas
negras y clase de producto químico, estas condiciones deben
regularse de acuerdo con los estudios del laboratorio y por la
experiencia basada en los registros del funcionamiento.
Entre los factores que hay que tener en cuenta para la elección de un
producto químico figuran, la cantidad necesaria, los requisitos para su
uso, su almacenamiento y su aplicación, y la eficacia con que puedan
producir los resultados deseados.
Las cantidades necesarias de los distintos productos químicos se
pueden calcular hipotéticamente a partir de ecuaciones, pero las
cantidades reales sólo se pueden determinar con precisión por medio
de pruebas. Dentro de lo que cabe para su aplicación existen
dispositivos para aplicar los productos químicos, en forma de gas,
como líquido, en solución o con sólidos en seco, tanto a mano, como
con regulación automática. El cloro y el bióxido de azufre, son casi los
únicos productos químicos que se aplican en forma gaseosa. El
funcionamiento de los dispositivos para la aplicación de líquido o
soluciones, se basa en diversos principios. Un tipo común regula la
carga sobre un orificio, tubo sumergido o sifón, por medio de una
válvula de flotador. Pueden lograrse modificaciones del gas mediante
cambios en la carga o en el tamaño del orificio, producidos ya sea a
mano o automáticamente.
Para lograr los mejores resultados, los productos químicos deben
mezclarse bien en solución antes de ser aplicados a las aguas negras.
La mezcla se consigue mediante una agitación violenta en un
mezclador, en un tanque aereado, o en algún otro aparato. No
conviene un periodo de mezcla demasiado largo, pues esto puede
perjudicar a la formación posterior del flóculo. El periodo de mezcla en
el aparato, debe de tener una duración comprendida entre 30 y 180
segundos.
Uso del carbón activado
Se ha comprobado que el uso del carbón activado en el tratamiento de
las aguas negras, es útil para el combate de olores, para la regulación
del pH en los tanques de digestión, para mejorar la digestión del lodo y
la calidad de éste, así como sus características de secado, para evitar
la formación de espuma en los tanques de digestión del lodo y en los
tanques IMHOFF, y para combatir el exceso de lodo.
Las propiedades peculiares del carbón activado se deben, en parte, a
la capacidad de adsorción de sus partículas, que exponen un área
superficial extremadamente grande a la materia coloidal de las aguas
negras, que es absorbida por las partículas de carbono.
El carbón activado se usa en forma de un polvo que puede ser
aplicado con una máquina de aplicación en seco, directamente a las
aguas negras o al lodo que se debe tratar. Se puede obtener
prácticamente todos los beneficios atribuidos al carbón activado
mediante un proceso simple.
Floculación
La floculación es la formación de un flóculo de materia sedimentable
con un gran área superficial en relación con el peso de la partícula del
floculo. A medida que éste se asienta, a través del líquido, empuja
hacia abajo a otras partículas sedimentables con él, aumentando así la
eficacia de la eliminación de las sustancias sedimentables y
reduciendo el tiempo necesario para ello. Las partículas floculables
pueden formarse por medios químicos, mecánicos o biológicos o por
la combinación de ellos.
El procedimiento más común de floculación, es la floculación química,
con o sin ayuda mecánica. En la floculación química el producto
químico debe mezclarse completamente con las aguas negras, antes
de que entren éstas en el tanque de floculación. Se cuente o no con
ayuda mecánica en el floculador, el periodo de retención en él debe de
estar comprendido entre 20 y 40 minutos, para dar tiempo suficiente
para la formación del flóculo. La velocidad del escurrimiento a través
del floculador, debe de ser mayor de 0.9 a 1.5 m por minuto, para
evitar sedimentación en el floculador. Después de haberse formado el
flóculo, el líquido se lleva a un tanque de sedimentación o clarificador,
donde tiene lugar la sedimentación y del que se separa el lodo.
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