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. MARCO REFERENCIAL