Composición del agua residual y criterios de diseño de redes de

Capítulo 1 – Composición del agua residual y criterios de diseño de redes
de saneamiento.
Tiempo: 2h
Contenidos
Introducimos el concepto de contaminación, y analizamos el uso urbano
del agua como caso particular de contaminación del agua. El objetivo de los
sistemas de saneamiento es recoger el agua contaminada, llevarla fuera de los
núcleos urbanos, reducir su nivel de contaminación y devolverla de forma
adecuada al medio acuático natural. Las redes de saneamiento son sólo una
parte de estos sistemas integrales de saneamiento y se diseñan para recoger y
conducir el agua residual. Analizamos los parámetros indicadores de
contaminación que caracterizan al agua residual, y estudiamos las
consecuencias que se derivan de su composición características para el diseño
de las redes de saneamiento. En particular, definimos el agua residual como
agua con alto contenido de sólidos en suspensión, una gran parte del cual es
materia orgánica, y con altos contenidos de microorganismos (representados
por los coniformes).
En primer lugar, estudiamos los procedimientos para separar las
distintas fracciones de sólidos en el agua y los distintos términos que utilizamos
para referirnos a estas fracciones: sólidos totales, disueltos y en suspensión,
fracciones volátil y fija. Para evitar el depósito de los sedimentos en la red, que
pudiera llegar a obstruir las conducciones, se diseñan las redes de forma que
las conducciones tengan unas pendientes mínimas o de forma que el agua
circule por ellas a una velocidad mínima. A esas velocidades o pendientes
mínimas se les llama de auto-limpieza. Las pendientes o velocidades mínimas
de auto-limpieza, a su vez, dependen del diámetro de las tuberías. Estudiamos
procedimientos sencillos, basados en los balances entre procesos de
sedimentación y resuspensión de partículas, que permiten explicar los criterios
de auto-limpieza. Resolvemos un ejercicio para determinar la velocidad mínima
necesaria para garantizar el lavado de partículas de arena de tamaño medio.
Introducimos el concepto de DBO, como una forma de estimar el
contenido en materia orgánica, y estudiamos la relación entre materia orgánica
y oxígeno disuelto. El gran contenido de materia orgánica en el agua residual
puede resultar en el desarrollo de condiciones de anoxia en las alcantarillas,
bajos potenciales redox y la consiguiente producción de sustancias ácidas
agresivas. Para evitar estas condiciones, el agua residual se transporta
rápidamente en conductos semi-llenos (esto es conducciones por gravedad)
bien aireados (de tal forma que exista una atmósfera que pueda re-oxigenar el
agua), y hechos de materiales poco corrosivos.
Por su alto contenido de microorganismos patógenos, el agua residual
supone una amenaza para la sanidad, y justifica algunas medidas en el diseño
de redes de saneamiento: por ejemplo, su localización espacial, bajo las redes
de abastecimiento, en los planos de distribución de servicios urbanos o la
evacuación rápida del agua residual se justifica por la necesidad de prevenir
riesgos de infección en casos de fugas o por exposición prolongada.
Referencias
-
[1] Delleur, J. W. 2001. Sediment movement in drainage systems. In
Mays, L. Stormwater collection systems design handbook. Chapter 14.
[2] Chapra, 1997. Surface Water Quality Modelling. McGraw-Hill.
[3] Orozco y otros. 2003. Contaminación Ambiental. Una visión desde la
Química. Ed. Thompson
[4] Butler and Davis, 2004. Urban Drainage. Second Edition.