Universidad Tecnológica de Querétaro Digitally signed by Universidad Tecnológica de Querétaro DN: CN = Universidad Tecnológica de Querétaro, C = MX, O = UTEQ Date: 2004.12.17 12:38:04 -06'00' UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO Voluntad Conocimiento y Servicio Reporte de Estadía para obtener el título de TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN TECNOLOGÍA AMBIENTAL COLOMER MÉXICO, S.A. DE C.V. RECUPERACIÓN DE AGUA INDUSTRIAL EN AGUA DE RIEGO PRESENTA: YESIKA M. YAÑEZ VELAZQUEZ ING. Amaya Cevallos Peña BIOL. Maura O. García ASESOR DE LA EMPRESA ASESOR UTEQ SANTIAGO DE QUERÉTARO AGOSTO DEL 2004 1 DEDICATORIA Dedico el siguiente proyecto a quienes me acompañaron durante mi período de crecimiento de mi carrera profesional y que sin duda me proporcionaron apoyo para poder cumplir mis objetivos. Es por eso que en esta dedicatoria menciono a las personas que han sido un apoyo esencial en esta etapa de mi vida : Mi madre Martina Velázquez Silva que fue un ejemplo a seguir, a la Universidad Tecnológica de Querétaro por brindarme todo lo necesario para poder adquirir los mejores conocimientos tanto prácticos como teóricos, a los Maestros Lourdes Peña Cheng y Maura García Pineda que sin su ayuda no hubiese sido posible la realización de este proyecto, al Asesor de la industria la Ing. Amaya Cevallos Peña y la Química Hilda Ayala Reyes por proporcionarme toda la atención necesaria para el cumplimiento de mis objetivos y obtener la información clara, precisa y necesaria para la elaboración del proyecto, por último a mis abuelos Alfonso Velázquez Zavala y María del Refugio Silba García por su apoyo que día a día me brindaban para superar todas la barreras que se presentaran y lograr mis metas. 2 AGRADECIMIENTOS A DIOS Le agradezco a Dios por permitirme terminar esta etapa de mi vida, y darme las fuerzas necesarias en los momentos más difíciles. A MI MADRE A ti madre te doy las gracias por todos tus cuidados porque siempre creíste en mí. Eres el mejor ejemplo que me han podido dar para salir adelante, te dedico este trabajo porque es algo que sin ti nunca hubiese podido realizar. 3 ÍNDICE AGRADECIMIENTOS…………………………………………………………......2 DEDICATORIAS.............................................................................................3 INTRODUCCIÓN.............................................................................................6 CAPÍTULO I ASPECTOS GENERALES DE LA EMPRESA. 1.1 Antecedentes de la empresa.......................................……………….8-9 1.2 Misión...............................................................................…………….10 1.3 Visión..................................................................................................11 1.4 Clientes...............................................................................................11 1.5 Ubicación.........................................................................…………….12 CAPÍTULO II DEFINICIÓN DEL PROYECTO 2.1 Antecedentes......................................................................................14 2.2 Definición del problema.......................................................................15 2.3 Justificación...................................................................................15-16 2.4 Objetivos.............................................................................................17 CAPÍTULO III MARCO TEÓRICO CAPÍTULO IV DESARROLLLO DEL PROYECTO 4.1 Etapas en las que se planeo el desarrollo del problema.…………......59 4.2 Desarrollo del proyecto....................................………………………...59-60 CAPITULO V RESULTADOS Y CONCLUCIONES 1.1 Resultados y análisis………………………………………………….62-63 4 1.2 Conclusiones .................................................................................64-65 1.3 Recomendaciones........................................................................66-67 GLOSARIO...............................................................................................69-79 BIBLIOGRAFÍA.................................................................................……80-81 ANEXOS........................................................................................………78-85 5 INTRODUCCIÓN La compañía COLOMER MÉXICO S.A DE C.V se encuentra ubicada en Circuito Balvanera, No 3, Frac. Ind. Balvanera 76900 Corregidora, Querétaro. Colomer México S.A de C.V es una compañía dedicada a la elaboración de productos utilizados en el cuidado y aseo del cabello principalmente. Esta diversidad de productos comprende desde tratamientos capilares, shampoos, cremas acondicionadoras, fijadores, peróxidos y tintes. Cuenta con un sistema de tratamiento de agua residual industrial, sanitaria y doméstica. Todos los tanques, reactores y maquinaria usados en la fabricación y acondicionados son lavados, y el agua resultante dañaría seriamente al sistema ecológico si no se realiza una previa transformación química para obtener agua residual con un menor contenido de contaminantes, que puedan ser biodegradados dentro de la fosa séptica por bacterias anaeróbicas (crecimiento sin oxígeno) y completando el proceso en la planta de tratamiento de aguas residuales conteniendo lodos activados (bacterias aeróbicas). 6 CAPÍTULO I ASPECTOS GENERALES DE LA EMPRESA 7 CAPÍTULO I ASPECTOS GENERALES DE LA EMPRSA 1.1 ANTECEDENTES DE LA EMPRESA QUERÉTRO (MÉXICO) Colomer México S.A de C.V inicialmente denominada CORVETTA S.A de C.V comenzó en México DF en 1974 con la marca Fermodyl Tratamientos Capilares. Por el año 1988 adquieren en el Fraccionamiento Industrial Balvanera una planta la cual es adoptada para la producción de los Tratamientos Capilares en ampolletas de vidrio de 10 y 20ml, Shampoos aplicados para la limpieza y aseo del cabello según las características que presente y la elaboración de dos fijadores principalmente. Las oficinas administrativas y mercadotecnia se quedaron en la ciudad de México D.F. La marca Fermodyl es reconocida principalmente por sus tratamientos capilares su apoyo competidor más importante fue Folicure Tratamiento contra la caída del cabello. En 1982 fue adquirida por REVLON transformándose en REVLON PROFESIONAL S.A de C.V. En 1995 se convierte en Colomer México S.A. de C.V lo cual inició con los tintes de marca Loveling, Revlonisimo y Fiesta. Realiza maquila a Estados Unidos de tinte de marca Fermodyl Profesional y de Creme of Nature un tinte especializado para piel de color. Esta fábrica, recientemente remodelada, consta de unas instalaciones de más de 13.000m2 dotadas de los más avanzados sistemas de producción y de tratamiento medioambiental. En ella se fabrican diariamente 40.000 8 unidades, destacándose entre ellas: geles, ampolletas para tratamiento capilar, permanentes, acondicionadores, fijadores, tintes, cremas y champoos. Destacan las marcas: Fermodyl, Fiesta, Revlonisimo y Equave. Esta planta fue pionera en el ámbito mundial en la fabricación de las ampolletas para el tratamiento capilar. Desde esta planta se realizan exportaciones a países como Estados Unidos, Canadá, Centroamérica y Sudamérica. 9 1.2 MISIÓN La fuente de creatividad que inspira y sirve a los profesionales de la belleza y a los consumidores de todo el mundo. Doblaremos nuestras ventas en un periodo de cinco años al tiempo que creamos una empresa económicamente sólida y atractiva: ¾ Seleccionando y fidelizando empleados excepcionales apasionados por nuestro negocio, en una organización multicultural y basada en los méritos. ¾ Satisfaciendo a nuestros clientes. Reforzando el valor Colomer a través del conocimiento de cada una de sus marcas. ¾ Logrando la excelencia y las sinergias propias de una organización sin fronteras. Llegando a ser una marca líder con carácter emprendedor e innovador en el tratamiento de la belleza del cabello, de las uñas y el cuidado de la piel. 10 1.3 VISIÓN The Colomer Group será un líder global reconocido en el sector de la belleza por sus productos, formación técnica y servicios vanguardistas. 1.5 CLIENTES Esta empresa cuenta con 7,211 clientes entre los cuales cabe mencionar unos de los más importantes: COMERCIAL MEXICANA WALL - MART SALONES DE BELLEZA SORIANA AURRERA 11 1.6 UBICACIÓN Colomer México, S.A de C.V. Circuito Balvanera No 3, Frac. Ind. Balvanera, 76900. Corregidora, Querétaro Tel. 225-2106 225-0779 Corregidora Querétaro Puente Peatonal Km 9.1 Cerrretera libre Celaya Circuito Balvanera Glorieta Fábrica COLOMER MÉXICO S.A de C.V 12 CAPÍTULO II DEFINICIÓN DEL PROYECTO 13 CAPÍTULO II DEFINICIÓN DEL PROYECTO 2.1 ANTECEDENTES El sistema de tratamiento de aguas residuales de COLOMER MÉXICO S.A DE C.V ubicada en Circuito Balvanera, No 3, Frac. Ind. Balvanera 76900 Corregidora, Querétaro, comprende dos etapas: ¾ La primera etapa esta diseñada para que las aguas generadas en el proceso reciban un tratamiento preliminar basándose en reacciones físico-químicas conocidas como coagulación y floculación. ¾ La segunda etapa consiste en un reactor biológico diseñado para biodegradar los contaminantes que se encuentran en el agua de proceso y las aguas generadas en los servicios sanitarios, en el comedor, así como el efluente que resulta del tratamiento preliminar de las aguas de proceso Este estudio se realiza con un enfoque al mejoramiento de la eficiencia de la planta de tratamiento de agua residual, y estar acorde con el medio ambiente, esto con la finalidad de que en caso de presentarse un problema de ineficiencia debido al aumento de personal dentro de la empresa, se tenga conocimiento de todas sus funciones y saber qué hacer para tomar decisiones rápidas y seguras. 14 2.2 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA Se busca mejorar la eficiencia de la planta de tratamiento de agua, ya que los efectos que se podrían tener es que el agua reciba un tratamiento incorrecto debido a la diversidad de contaminantes contenidos en la misma, o un derrame de ella a causa del aumento de la cantidad de agua gastada. El agua industrial recibida en las piletas para ser tratada químicamente es variable ya que depende de la fabricación realizada diaria. Si consideramos que se utilizan detergentes para shampoos, pigmentos para tintes, compuestos orgánicos de alto peso molecular grasas y alcoholes derivados de ácidos grasos de alto peso molecular, hidróxido de amonio y peróxido de hidrógeno, los reactivos químicos para destruirlos o transformarlos deben variar y ser aplicados en las dosis correcta 2.3 JUSTIFICACIÓN Los beneficios que se obtendrán son los siguientes: ¾ Mejoramiento de la eficiencia del tratamiento del agua residual industrial, doméstica y sanitaria (Municipal). ¾ Mejoramiento del funcionamiento mecánico de la planta al darle mantenimiento. ¾ Mayor cuidado del medio ambiente al evitar su contaminación. ¾ Obtención de resultados satisfactorios de los análisis realizados al agua y lodos. ¾ Ahorro de dinero al tener un buen funcionamiento general de la planta, al ser arreglados todos los detalles que provocarán su ineficiencia. 15 Los beneficiarios con todo lo anterior serán: ¾ La empresa en general, al tener un ahorro de gastos innecesarios, como son de multas por la PROFEPA, e inspecciones por la SEMARNAT etc. ¾ La persona que opera la planta y el personal en general, si tiene todo en orden y se cuenta con toda la información documentada y precisa en caso de un problema. ¾ El más importante, el medio ambiente ya que no se contaminará por agua residual que no tenga un tratamiento eficaz. La utilidad que se le dará a la información es: ¾ Documentarla dentro de la empresa para en casos necesarios consultarla si es que se presentan dudas o problemas. ¾ Será de gran utilidad para las personas que tengan el interés de consultar esta información para tener conocimiento sobre plantas de tratamiento de agua ya que estará en disponibilidad para toda persona. ¾ Mejorar la eficiencia de la planta de tratamiento de agua. 16 2.4 OBJETIVOS Analizar el sistema de tratamiento de aguas residuales par determinar los mejores sistemas y procedimientos que aseguren la obtención de una agua de riego de buena calidad. 17 CAPÍTULO III MARCO TEÓRICO 18 CAPÍTULO III MARCO TEÓRICO Las aguas residuales son todos aquellos fluidos en un sistema de alcantarillado. El gasto o agua usada por una casa, una comunidad, una granja, o industria que contiene materia orgánica disuelta o suspendida. Mientras las aguas municipales son residuos líquidos, originados por una comunidad. Posiblemente han sido formados por aguas residuales domésticas o descargas industriales. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL AGUA Las propiedades físicas son relativamente fáciles de medir, algunas de las cuales se pueden observar rápidamente son las siguientes: 1.- TEMPERATURA: Básicamente importante por su efecto en otras propiedades, por ejemplo, aceleración de reacciones químicas, reducción en la solubilidad de los gases, intensificación de sabores y olores. 2.- SABOR Y OLOR: Se debe a las impurezas disueltas, frecuentemente de naturaleza orgánica. Por ejemplo, fenoles y cloro fenoles. 3.- COLOR: Es causado por sólidos suspendidos, material coloidal y sustancias en solución. El color causado por sólidos suspendidos se llama color aparente mientras que al color causado por sustancias disueltas y coloidales se le denomina color verdadero. El color verdadero se obtiene sobre una muestra filtrada. El color de una muestra de agua residual se determina comparando el color de la muestra y el color producido por soluciones de diferentes concentraciones de cloroplatinato de potasio. 4.- TURBIDEZ: La presencia de sólidos coloidales le da al líquido una apariencia nebulosa que es poco atractiva y puede ser dañina. La turbiedad en el agua pueden causarla particularmente arcilla y limo, descargas de 19 agua residual, desechos industriales o la presencia de numerosos microorganismos. 5.- TODOS LOS SÓLIDOS: Éstos pueden estar en suspensión, en solución o ambos y se dividen en materia orgánica y materia inorgánica. Los sólidos disueltos totales (SDT) se deben a materiales solubles, mientras que los sólidos en suspensión (SS) son partículas discretas que se pueden medir al filtrar una muestra a través de un papel fino. Los sólidos sedimentables son aquellos removidos en un procedimiento estándar de sedimentación con el uso de un cilindro de 1 litro. Se determinan con la diferencia entre los SS en el sobrenadante y los SS originales en la muestra. Los sólidos se dividen en: sólidos totales (ST), sólidos volátiles totales (SVT), sólidos fijos totales (SFT), sólidos suspendidos totales (SST), sólidos suspendidos volátiles (SSV), sólidos suspendidos fijos (SSF), sólidos disueltos totales (SDT), sólidos disueltos fijos totales (SDFT) y sólidos sedimentables. 6.- CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA: La conductividad eléctrica de una solución depende de la cantidad de sales disueltas presentes. 7.- OLOR: La determinación del olor es cada vez más importante. El olor de agua residual fresca es inofensivo, pero una gran cantidad de compuestos malolientes son liberados por medio de la degradación biológica bajo condiciones anaerobias de las aguas residuales. El principal compuesto de olor indeseable es el sulfuro de hidrógeno (olor a huevo podrido) .La medición del olor se puede realizar mediante métodos sensoriales e instrumentales. 8.- DENSIDAD: La densidad es una propiedad física de la materia que describe el grado de compacidad de una sustancia. La densidad describe cuán unidos están los átomos de un elemento o las moléculas de un compuesto. 20 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS INORGÁNICAS DEL AGUA 1.- pH: Expresión para medir la concentración del ion hidrógeno. Está íntimamente relacionada con la extensión de la reacción de disociación de las moléculas de agua. 2.- NITROGENO: El nitrógeno y el fósforo son esenciales para el crecimiento biológico, reciben el nombre de nutrientes o bioestimulantes. El nitrógeno es esencial para la síntesis de proteínas. En caso de que la concentración de nitrógeno sea insuficiente será necesario adicionarlo para lograr que el agua residual sea tratable. 3.- FÓSFORO: Es un elemento que tiene mucha interferencia en los estudios de la calidad del agua, debido a que influye muchos sobre los procesos de productividad acuática. Es difícil removerlo mediante tratamientos convencionales para obtener concentraciones bajas, forma gran variedad de compuestos y posee la característica de cambiar de una a otra forma en determinadas condiciones. El fósforo al igual que el hidrógeno, carbono, nitrógeno y azufre forman parte de los nutrientes primarios; si bien los nutrientes por sí mismos, normalmente no son tóxicos o peligrosos, pueden causar un crecimiento excesivo de algas y malezas en un cuerpo de agua. Estos crecimientos desmesurados pueden perjudicar algún uso en particular que tenga el agua, en especial el recreativo. 4.- DEMANDA BIOQUÍMICA CARBONÁCEA DE OXÍGENO A 5 DÍAS (DBOC5): Medida de la cantidad de oxígeno requerido para estabilizar biológicamente un residuo. 5.- DEMANDA BIOQUÍMICA CARBONÁCEA DE OXÍGENO DBOU (DBOu´L): Medida de la cantidad de oxígeno requerido para estabilizar biológicamente un residuo. 6.- DEMANDA DE OXÍGENO NITROGENÁCEA (DON): Medida de la cantidad de oxigeno requerido para oxidar biológicamente el nitrógeno amoniacal de un agua residual a nitratos. 21 7.- ESPECÍFICOS: Determinar la presencia de compuestos orgánicos específicos y estimar la necesidad de medidas especiales en el diseño para su remoción. 8.- DBO: Mide el carbón orgánico (compuestos orgánicos) presente en la muestra, susceptible de biodegradarse. La prueba consiste en poner en contacto la muestra de agua y un inocuo (semilla bacteriana), y medir la cantidad de oxígeno consumido por los microorganismos al oxidar la materia orgánica. La reacción se lleva a cabo en un sistema de lote, cerrado, (botella de DBO), y se supone una cinética de degradación del substrato o materia orgánica de primer orden. Para comprender que es lo que sucede en una botella de DBO, se mide la variación que sufre la concentración del contaminante a degradar (C), a través de contabilizar el oxígeno consumido. CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS INORGÁNICAS 1.- AMONIO LIBRE 2.- NITRÓGENO ORGÁNICO 3.- NITRÓGENO TOTAL 4.- NITRITOS 5.- NITRATOS 6.- FÓSFORO INORGÁNICO 7.- FÓSFORO TOTAL 8.- FÓSFORO ORGÁNICO Los anteriores son usados como medida de nutrientes y para establecer el grado de descomposición del agua residual; las formas oxidadas pueden tomarse como una medida de grado de oxidación. Usado como medida de nutrientes. 9.- pH: Medida de la acidez o basicidad de una solución acuosa. 22 10.- ALCALINIDAD: Medida de la capacidad amortiguadora del agua residual. 11.- CLORURO: Evaluar la posibilidad de ser empleada en el uso agrícola. 12.- SULFATOS: Estimar la formación potencial de los olores y de tratamientos apropiados de lodos residuales. 13.- METALES (As, Cd, Ca, Cr, Co, Cu, Pb, Mg, Hg, Mo, Ni, Se, Na, Zn): Estimar la posibilidad de reutilizar el agua residual y los posibles efectos tóxicos en el tratamiento. Las cantidades de metales son importantes en el tratamiento biológico. 14.- COMPUESTOS Y ELEMENTOS INORGÁNICOS ESPECÍFICOS: Evaluar la presencia o ausencia de un constituyente específico. 15.- GASES (O2´, CO2´, NH3´, H2S´, CH4): Presencia o ausencia de un gas específico. CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS 1.- ORGANISMOS COLIFORMES NMP (NÚMERO MÁS PROBABLE): Estimar la presencia de bacterias patógenas y la eficiencia del proceso de desinfección. 2.- MICROORGANSMOS ESPECÍFICOS (BACTERIA, PROTOZOS, HELMINTOS Y VIRUS): Estimar la presencia de organismos específicos en conexión con la operación de la planta de tratamiento y la reutilización del agua. 3.- TOXICIDAD (UT A y UT C): Unidad tóxica aguda, unidad tóxica crónica. La toxicidad crónica son los efectos que se producen a largo plazo por el consumo continuado. La toxicidad aguda tiene por objeto determinar los efectos de una dosis única y muy elevada de una sustancia. Usualmente, el punto final del estudio es la muerte del animal y la toxicidad aguda se expresa por la dosis letal 50, que viene a representar más o menos la dosis de la sustancia que produce la muerte en el 50% de los animales. 23 CONTAMINACIÓN DEL AGUA Se entiende por contaminación: la presencia en el medio ambiente de uno o más contaminantes, o cualquiera combinación de ellos, que perjudiquen o molesten la vida, salud y el bienestar humanos, flora y fauna, o degraden la calidad del aire, del agua, de la tierra, de los bienes, de los recursos de la nación en general o de particulares. Se considera que se genera contaminación en el agua por la adición de cualquier sustancia en cantidad suficiente para que cause efectos dañinos mensurables en la flora, la fauna (incluido el humano) o en los materiales de utilidad u ornamentales. Según el origen se considera que la contaminación es de dos tipos: a) La contaminación producida por causas naturales o geoquímicas y que generalmente no está influenciada por el hombre, y b) la contaminación provocada por las actividades del hombre y se le llama contaminación antropogénica. Los contaminantes más frecuentes de las aguas son: materias orgánicas y bacterias, hidrocarburos, desperdicios industriales, productos pesticidas y otros utilizados en la agricultura, productos químicos domésticos y desechos radioactivos. TIPOS DE CONTAMINATES DEL AGUA Contaminantes físicos: Afectan el aspecto del agua y cuando flotan o se sedimentan interfieren con la flora y fauna acuáticas. Son líquidos insolubles o sólidos de origen natural y diversos productos sintéticos que son arrojados al agua como resultado de las actividades del hombre, así como, espumas, residuos oleaginosos y el calor (contaminación térmica). 24 Contaminantes químicos: Incluyen compuestos orgánicos e inorgánicos disueltos o dispersos en el agua. Los contaminantes inorgánicos son diversos productos disueltos o dispersos en el agua que provienen de descargas domésticas, agrícolas e industriales o de la erosión del suelo. Los principales son cloruros, sulfatos, nitratos y carbonatos. También desechos ácidos, alcalinos y gases tóxicos disueltos en el agua como los óxidos de azufre, de nitrógeno, amoníaco, cloro y sulfuro de hidrógeno (ácido sulfhídrico). Gran parte de estos contaminantes son liberados directamente a la atmósfera y bajan arrastrados por la lluvia. Esta lluvia ácida, tiene efectos nocivos que pueden observarse tanto en la vegetación como en edificios y monumentos de las ciudades industrializadas. Los contaminantes orgánicos: Son compuestos disueltos o dispersos en el agua que provienen de desechos domésticos, agrícolas, industriales y de la erosión del suelo. Son desechos humanos y animales, de rastros o mataderos, de procesamiento de alimentos para humanos y animales, diversos productos químicos industriales de origen natural como aceites, grasas, breas y tinturas, y diversos productos químicos sintéticos como pinturas, herbicidas, insecticidas, etc. Los contaminantes orgánicos consumen el oxígeno disuelto en el agua y afectan a la vida acuática (eutroficación). Las concentraciones anormales de compuestos de nitrógeno en el agua, tales como el amoniaco o los cloruros se utilizan como índice de la presencia de dichas impurezas contaminantes en el agua. Contaminantes biológicos: Incluyen hongos, bacterias y virus que provocan enfermedades, algas y otras plantas acuáticas. Algunas bacterias son inofensivas y otras participan en la degradación de la materia orgánica contenida en el agua. 25 Ciertas bacterias descomponen sustancias inorgánicas. La eliminación de los virus que se transportan en el agua es un trabajo muy difícil y costoso. Contaminantes como los metales pesados: (plomo, cadmio, mercurio), ciertos plaguicidas, los cianuros, los hidrocarburos, el arsénico y el fenol provocan prácticamente la destrucción de los ecosistemas acuáticos y también serios daños a las personas que consuman agua o sus productos contaminados por esta clase de productos químicos. La putrefacción de la materia orgánica en el agua produce una disminución de la cantidad de oxígeno (la cual es evaluada mediante la Demanda Bioquímica de Oxígeno, DBO) que causa graves daños a la flora y fauna acuática, pero que desaparece al término del proceso de putrefacción. PRINCIPALES CONTAMINANTES DEL AGUA. Contaminantes orgánicos demandantes de oxígeno: Aguas residuales domésticas, estiércol, residuos alimenticios y algunos residuos industriales. Compuestos orgánicos refractarios: Plaguicidas, plásticos, detergentes, residuos industriales y aceites. Iones inorgánicos: Ácidos, sales, metales tóxicos y nutrientes vegetales. Sedimentos: Cenizas, arenas, gravillas y otros sólidos provenientes de la erosión de los suelos. Material radiactivo: Residuos de nucleoeléctricas y medicina nuclear. Organismos patógenos: Bacterias y virus. Maleza acuática: Lirios, algas y otros vegetales. 26 CONTAMINACIÓN POR MATERIA ORGÁNICA Y MICROORGANISMOS La mayoría de la materia orgánica que contamina el agua procede de desechos de alimentos, de aguas negras domésticas y de fábricas y es descompuesta por bacterias, protozoarios y diversos organismos mayores. Ese proceso de descomposición ocurre tanto en el agua como en la tierra y se lleva a cabo mediante reacciones químicas que requieren oxígeno para transformar sustancias ricas en energía en sustancias pobres en energía. El oxígeno disuelto en el agua puede ser consumido por la fauna acuática a una velocidad mayor a la que es reemplazado desde la atmósfera, lo que ocasiona que los organismos acuáticos compitan por el oxígeno y en consecuencia se vea afectada la distribución de la vida acuática. Una medida cuantitativa de la contaminación del agua por materia orgánica (sirve como nutriente y requiere oxígeno para su descomposición) es la determinación de la rapidez con que la materia orgánica nutritiva consume oxígeno por la descomposición bacteriana y se le denomina Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO). La DBO es afectada por la temperatura del medio, por las clases de microorganismos presentes, por la cantidad y tipo de elementos nutritivos presentes. Si estos factores son constantes, la velocidad de oxidación de la materia orgánica se puede expresar en términos del tiempo de vida media (tiempo en que descompone la mitad de la cantidad inicial de materia orgánica) del elemento nutritivo. La DBO de una muestra de agua expresa la cantidad de miligramos de oxígeno disuelto por cada litro de agua, que se utiliza conforme se consumen los desechos orgánicos por la acción de las bacterias en el agua. La demanda bioquímica de oxígeno se expresa en partes por millón (ppm) de oxígeno y se determina midiendo el proceso de reducción del oxígeno disuelto en la muestra de agua manteniendo la temperatura a 20 ºC en un periodo de 5 días. Una DBO grande indica que se requiere una gran 27 cantidad de oxígeno para descomponer la materia orgánica contenida en el agua. El agua potable tiene una DBO de 0.75 a 1.5 ppm de oxígeno y se considera que el agua está contaminada si la DBO es mayor de 5 ppm. Las aguas negra municipales contienen entre 100 y 400 ppm pero los desechos industriales y los agrícolas contienen niveles de DBO del orden de miles de ppm. La reducción de los niveles de DBO se hace mediante tratamiento de aguas negras. Valores típicos de Demanda Bioquímica de Oxígeno para aguas de diferente calidad. Tipo de agua Agua potable Agua poco contaminada Agua potable negra municipal Residuos industriales DBO mg/L 0.75 a 1.5 5 a 50 100 a 400 5 00 a 10 000 A la descomposición de la materia orgánica en presencia de oxígeno se le llama aerobiosis y es el proceso más eficiente para liberar la energía de la materia orgánica. Por ejemplo, la aerobiosis de la glucosa (C6H12O6) se puede representar mediante la ecuación química: C6H12O6 + 6 O2 -----> 6 CO2 + 6 H 2O DH = - 3600 cal/g La descomposición aeróbica de las proteínas que contienen nitrógeno y azufre (representadas por la fórmula general (CxHyOzN2S ) se puede representar mediante la ecuación química no balanceada: CxHyOzN2S + O2 --------> CO2+ H2O + NH4+ + SO42proteína + oxígeno -----> bióxido de carbono + agua + ion amonio + ion sulfato DH = - 5090 cal/g 28 Cuando la materia orgánica que contamina al agua se ha agotado, la acción bacteriana de la desoxigenación de las aguas contaminadas oxida al ion amonio, proceso denominado nitrificación, se puede representar mediante la ecuación química iónica: NH4+ + 2 O2 ------> 2 H+ + H2O + NO3ion amonio + oxígeno ion hidrógeno + agua + ion nitrato DH = - 4350 cal/g A los procesos de descomposición bacteriana anaeróbica (en ausencia de oxígeno) de la materia orgánica se le llama anaerobiosis. La descomposición anaeróbica (por enzimas producidas por levaduras) de los carbohidratos o azúcares se le llama fermentación y a la descomposición bacteriana anaeróbica de las proteínas se le llama putrefacción. La fermentación de un azúcar por enzimas de levaduras, por ejemplo de la glucosa, se puede representar en términos generales, mediante la ecuación química: C6H12O6 + enzimas de levadura ----> 2 CO2 + 2 CH3-CH2-OH Glucosa Alcohol Etílico o Etanol l La putrefacción de las proteínas puede representarse mediante la ecuación química no balanceada: CxHyOzN2S + H2O ---bacterias----> CO2 +CH4 + H2S + NH4+ proteína + agua -----> bióxido de carbono + metano + sulfuro de hidrógeno + ion amonio DH = - 368 cal/g Se puede observar que se libera mayor cantidad de energía en la aerobiosis que en la putrefacción. 29 En el proceso de putrefacción, como el metano es insoluble en agua se libera en forma de gas. El sulfuro de hidrógeno es un gas incoloro, de mal olor (a huevo podrido) y tóxico (en concentraciones de 5 % es nocivo para la vida), por lo que la putrefacción desprende olor fétido y los peces y otros animales que requieren del oxígeno no pueden vivir en aguas contaminadas donde ocurra la putrefacción (se le considera la forma peor de contaminación bacteriana). CONTAMINACIÓN DEL AGUA POR MICROORGANISMOS PATÓGENOS Por regla general, se considera que el agua es aceptable para beber si: a) Contiene menos de 10 bacterias intestinales en cada litro de agua. b) Si no presenta mal sabor, olor, color o turbiedad. c) Si no contiene impurezas químicas en concentraciones que puedan ser peligrosas para la salud del consumidor. d) Si no son corrosivas con respecto al sistema de conducción del agua. e) Si no provienen de sistemas acuíferos sujetos a contaminación por aguas negras u otros contaminantes. El hombre vive en relación íntima con los microorganismos sobre su piel y en su sistema digestivo. En estado de salud, los humanos y los microbios viven juntos para beneficio mutuo. Sin embargo, algunas personas sanas viven en armonía con organismos que pueden resultar patógenos para otros. Por ejemplo, algunas personas están adaptadas a las aguas con bacilos que provocan disentería en otras personas. Por otra parte, resulta muy fácil contaminar el agua con microorganismos como las bacterias intestinales por lo que es muy difícil mantener el agua potable libre de bacterias intestinales y además eliminarlas no es posible, ni benéfico y resulta muy costoso. 30 Las bacterias coliformes son microorganismos inofensivos para el hombre y residen en su intestino grueso y abundan en la materia fecal. Forman parte de los desechos de las aguas negras y no se desarrollan en el agua, de manera que un recuento de las bacterias coliformes constituye un indicio del grado de contaminación de esas aguas. Se considera que el número de microorganismos portadores de enfermedad en el agua es proporcional al número total de 56 cantidad total baja representa un menor riesgo de contraer una enfermedad. Sin embargo, se han dado casos en que enfermedades virales han sido trasmitidas por aguas que cumplen estrictamente con las normas de control de bacterias. Por consiguiente, la presencia de que cualquier impureza típica de las aguas negras, inclusive si no son perjudiciales en sí mismas, implica que el agua en que se encuentran no deja de ser fuente peligrosa de enfermedad. El agua contaminada puede estar sucia, mal oliente, ser corrosiva, de mal sabor o poco apta para lavar la ropa con ella. Sin embargo, para el hombre el efecto más perjudicial del agua contaminada ha sido la transmisión de enfermedades por microorganismos que pueden habitar en ella. Por ejemplo, la fiebre tifoidea causada por la bacteria salmonella typhi, el cólera causada por la bacteria Vibrio cholerae , la disentería provocada por parásitos como las amibas Entamoeba histolítica y la bacteria Shigella, la gastroenteritis causada por virus, bacterias y protozoarios, la hepatitis infecciosa causada por el virus de la hepatitis y la poliomielitis causada por el virus de la poliomielitis. 31 TIPOS DE TRATAMIENTO. PRETRATAMIENTO Es un proceso en el que usando rejillas y cribas se separan restos voluminosos como palos, telas, plásticos, etc. A) FÍSICO: Hace sedimentar los materiales suspendidos usando tratamientos físicos o físico-químicos. En algunos casos dejando, simplemente, las aguas residuales un tiempo en grandes tanques o, en el caso de los tratamientos primarios mejorados, añadiendo al agua contenida en estos grandes tanques, sustancias químicas que hacen más rápida y eficaz la sedimentación. También se incluyen en estos tratamientos la neutralización del pH y la eliminación de contaminantes volátiles como el amoniaco (desorción). Las operaciones que incluye son el desaceitado y desengrase, la sedimentación primaria, la filtración, neutralización y la desorción. Las aguas residuales que entran en una depuradora contienen materiales que podrían atascar o dañar las bombas y la maquinaria. Estos materiales se eliminan por medio de enrejados o barras verticales, y se queman o se entierran tras ser recogidos manual o mecánicamente. El agua residual pasa a continuación a través de una trituradora, donde las hojas y otros materiales orgánicos son triturados para facilitar su posterior procesamiento y eliminación. En la primaria, se elimina un gran porcentaje de sólidos en suspensión y materia inorgánica. Hay distintos tipos de tratamiento de las aguas residuales para lograr retirar contaminantes. Se pueden usar desde sencillos procesos físicos como la sedimentación, en la que se deja que los contaminantes se depositen en el fondo por gravedad, hasta complicados procesos químicos, biológicos o térmicos. Hay distintos tipos de tratamiento de las aguas residuales para lograr retirar contaminantes. Se pueden usar desde sencillos procesos físicos como la sedimentación, en la que se deja que los contaminantes se depositen en el 32 fondo por gravedad, hasta complicados procesos químicos, biológicos o térmicos. Entre ellos, los más usuales son: • Sedimentación. • Flotación: Natural o provocada con aire. • Filtración: Con arena, carbón, cerámicas, etc. • Evaporación. • Adsorción: Con carbón activo, zeolitas, etc. • Deserción: Se transfiere el contaminante al aire (amoniaco). • Extracción: Con líquido disolvente que no se mezcla con el agua. Cámara de arena Se usaban tanques de deposición, largos y estrechos, en forma de canales, para eliminar materia inorgánica o mineral como arena, sedimentos y grava. Estas cámaras estaban diseñadas de modo que permitieran que las partículas inorgánicas de 0,2 mm o más se depositaran en el fondo, mientras que las partículas más pequeñas y la mayoría de los sólidos orgánicos que permanecen en suspensión continuaban su recorrido. Hoy en día las más usadas son las cámaras aireadas de flujo en espiral con fondo en tolva, o clarificadores, provistos de brazos mecánicos encargados de raspar. Se elimina el residuo mineral y se vierte en vertederos sanitarios. La acumulación de estos residuos puede ir de los 0,08 a los 0,23 m3 por cada 3,8 millones de litros de aguas residuales. Sedimentación Una vez eliminada la fracción mineral sólida, el agua pasa a un depósito de sedimentación donde se depositan los materiales orgánicos, que son retirados para su eliminación. El proceso de sedimentación puede reducir de un 20 a un 40% la DBO5 y de un 40 a un 60% los sólidos en suspensión. La tasa de sedimentación se incrementa en algunas plantas de tratamiento industrial incorporando procesos llamados coagulación y floculación 33 químicas al tanque de sedimentación. La coagulación es un proceso que consiste en añadir productos químicos como el sulfato de aluminio, el cloruro férrico o polielectrolitos a las aguas residuales; esto altera las características superficiales de los sólidos en suspensión de modo que se adhieren los unos a los otros y precipitan. La floculación provoca la aglutinación de los sólidos en suspensión. Ambos procesos eliminan más del 80% de los sólidos en suspensión. Flotación Una alternativa a la sedimentación, utilizada en el tratamiento de algunas aguas residuales, es la flotación, en la que se fuerza la entrada de aire en las mismas, a presiones de entre 1,75 y 3,5 Kg por cm2. El agua residual, supersaturada de aire, se descarga a continuación en un depósito abierto. En él, la ascensión de las burbujas de aire hace que los sólidos en suspensión suban a la superficie, de donde son retirados. La flotación puede eliminar más de un 75% de los sólidos en suspensión. Digestión La digestión es un proceso microbiológico que convierte el lodo, orgánicamente complejo, en metano, dióxido de carbono y un material inofensivo similar al humus. Las reacciones se producen en un tanque cerrado o digestor, y son anaerobias, esto es, se producen en ausencia de oxígeno. La conversión se produce mediante una serie de reacciones. En primer lugar, la materia sólida se hace soluble por la acción de enzimas. La sustancia resultante fermenta por la acción de un grupo de bacterias productoras de ácidos, que la reducen a ácidos orgánicos sencillos, como el ácido acético. Entonces los ácidos orgánicos son convertidos en metano y dióxido de carbono por bacterias. Se añade lodo espesado y calentado al digestor tan frecuentemente como sea posible, donde permanece entre 10 y 30 días hasta que se descompone. La digestión reduce el contenido en materia orgánica entre un 45 y un 60 por ciento. 34 Desecación El lodo digerido se extiende sobre lechos de arena para que se seque al aire. La absorción por la arena y la evaporación son los principales procesos responsables de la desecación. El secado al aire requiere un clima seco y relativamente cálido para que su eficacia sea óptima, y algunas depuradoras tienen una estructura tipo invernadero para proteger los lechos de arena. El lodo desecado se usa sobre todo como acondicionador del suelo; en ocasiones se usa como fertilizante, debido a que contiene un 2% de nitrógeno y un 1% de fósforo. QUÍMICO • Coagulación-floculación: Agregación de pequeñas partículas usando coagulantes y floculantes (sales de hierro, aluminio, polielectrolitos, etc.) • Precipitación química: Eliminación de metales pesados haciéndolos insolubles con la adición de lechada de cal, hidróxido sódico u otros que suben el pH. • Oxidación-reducción: Con oxidantes como el peróxido de hidrógeno, ozono, cloro, permanganatos potásicos o reductores como el sulfito sódico. • Reducción electrolítica: Provocando la deposición en el electrodo del contaminante se usa para recuperar elementos valiosos. • Intercambio iónico: Con resinas que intercambian iones. Se usa para quitar dureza al agua. • Osmosis inversa: Haciendo pasar al agua a través de membranas semipermeables que retienen los contaminantes disueltos. 35 B) BIOLÓGICO: Elimina las partículas coloidales y similares. Puede incluir procesos biológicos y químicos. El proceso secundario más habitual es un proceso biológico en el que se facilita que bacterias aerobias* digieran la materia orgánica que llevan las aguas. Este proceso se suele hacer llevando el efluente que sale del tratamiento primario a tanques en los que se mezcla con agua cargada de lodos activos (microorganismos). Estos tanques tienen sistemas de burbujeo o agitación que garantizan condiciones aerobias para el crecimiento de los microorganismos. Posteriormente se conduce este líquido a tanques cilíndricos, con sección en forma de tronco de cono, en los que se realiza la decantación de los lodos. Separados los lodos, el agua que sale contiene muchas menos impurezas. Una vez eliminados de un 40 a un 60% de los sólidos en suspensión y reducida de un 20 a un 40% la DBO5 por medios físicos en el tratamiento primario, el tratamiento secundario reduce la cantidad de materia orgánica en el agua. Por lo general, los procesos microbianos empleados son aeróbicos, es decir, los microorganismos actúan en presencia de oxígeno disuelto. El tratamiento secundario supone, de hecho, emplear y acelerar los procesos naturales de eliminación de los residuos. En presencia de oxígeno, las bacterias aeróbicas convierten la materia orgánica en formas estables, como dióxido de carbono, agua, nitratos y fosfatos, así como otros materiales orgánicos. La producción de materia orgánica nueva es un resultado indirecto de los procesos de tratamiento biológico, y debe eliminarse antes de descargar el agua en el cauce receptor. Hay diversos procesos alternativos para el tratamiento secundario, incluyendo el filtro de goteo, el lodo activado y las lagunas. En la secundaria se trata de reducir el contenido en materia orgánica acelerando los procesos biológicos naturales. 36 Usan microorganismos que se nutren con diversos compuestos de los que contaminan las aguas. Los flóculos que se forman por agregación de microorganismos son separados en forma de lodos. • Lodos activos: Se añade agua con microorganismos a las aguas residuales en condiciones aerobias (burbujeo de aire o agitación de las aguas). • Filtros bacterianos: Los microorganismos están fijos en un soporte sobre el que fluyen las aguas a depurar. Se introduce oxígeno suficiente para asegurar que el proceso aerobio. • Biodiscos: Intermedio entre los dos anteriores. Grandes discos dentro de una mezcla de agua residual con microorganismos facilitan la fijación y el trabajo de los microorganismos. • Lagunas aireadas: Se realiza el proceso biológico en lagunas de grandes extensiones. • Degradación anaerobia: Procesos con microorganismos que no necesitan oxígeno para su metabolismo. Filtro de goteo En este proceso, una corriente de aguas residuales se distribuye intermitentemente sobre un lecho o columna de algún medio poroso revestido con una película gelatinosa de microorganismos que actúan como agentes destructores. La materia orgánica de la corriente de agua residual es absorbida por la película microbiana y transformada en dióxido de carbono y agua. El proceso de goteo, cuando va precedido de sedimentación, puede reducir cerca de un 85% la DBO5. Fango activado Se trata de un proceso aeróbico en el que partículas gelatinosas de lodo quedan suspendidas en un tanque de aireación y reciben oxígeno. Las partículas de lodo activado, llamadas floc, están compuestas por millones de bacterias en crecimiento activo aglutinadas por una sustancia gelatinosa. 37 El floc absorbe la materia orgánica y la convierte en productos aeróbicos. La reducción de la DBO5 fluctúa entre el 60 y el 85 por ciento. Un importante acompañante en toda planta que use lodo activado o un filtro de goteo es el clarificador secundario, que elimina las bacterias del agua antes de su descarga. Estanque de estabilización o laguna Otra forma de tratamiento biológico es el estanque de estabilización o laguna, que requiere una extensión de terreno considerable y, por tanto, suelen construirse en zonas rurales. Las lagunas opcionales, que funcionan en condiciones mixtas, son las más comunes, con una profundidad de 0,6 a 1,5 m y una extensión superior a una hectárea. En la zona del fondo, donde se descomponen los sólidos, las condiciones son anaerobias; la zona próxima a la superficie es aeróbica, permitiendo la oxidación de la materia orgánica disuelta y coloidal. Puede lograrse una reducción de la DBO5 de un 75 a un 85 por ciento. Fosa séptica Un proceso de tratamiento de las aguas residuales que suele usarse para los residuos domésticos es la fosa séptica: una fosa de cemento, bloques de ladrillo o metal en la que sedimentan los sólidos y asciende la materia flotante. El líquido aclarado en parte fluye por una salida sumergida hasta zanjas subterráneas llenas de rocas a través de las cuales puede fluir y filtrarse en la tierra, donde se oxida aeróbicamente. La materia flotante y los sólidos depositados pueden conservarse entre seis meses y varios años, durante los cuales se descomponen anaeróbicamente. 38 PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS La acción de una gran variedad de microorganismos, principalmente bacterias, conllevan a: • La eliminación de la DBO carbonosa. • Coagulación de los sólidos no sedimentables. • Estabilización de la materia orgánica. Requerimientos: Fuente de energía, carbono y nutrientes orgánicos y elementos inorgánicos. PROCESO ANAEROBIO El proceso anaerobio ó de fermentación es la descomposición u oxidación de compuestos orgánicos, en ausencia de oxígeno libre, para obtener la energía requerida para el crecimiento y mantenimiento de los organismos aerobios. BIODEGRADACIÓN (DESCOMPOSICIÓN ORGÁNICA) Es el resultado de los procesos de digestión, asimilación y metabolización de un compuesto orgánico llevado a cabo por bacterias, hongos, protozoos y otros organismos. En principio, todo compuesto sintetizado biológicamente puede ser descompuesto biológicamente. Sin embargo, muchos compuestos biológicos (lignina, celulosa, etc.) son difícilmente degradados por los microorganismos debido a sus características químicas. La biodegradación es un proceso natural, ventajosa no sólo por permitir la eliminación de compuestos nocivos impidiendo su concentración, sino que además es indispensable para el reciclaje de los elementos en la biosfera, permitiendo la restitución de elementos esenciales en la formación y crecimiento de los organismos (carbohidratos, lípidos, proteínas). La descomposición puede llevarse a cabo en presencia de oxígeno (aeróbica) o en su ausencia (anaeróbica). La primera es más completa y libera energía, dióxido de 39 carbono y agua, es la de mayor rendimiento energético. Los procesos anaeróbicos son oxidaciones incompletas y liberan menor energía. El origen de la materia orgánica que se encuentra en una masa de agua puede ser autóctono o alóctono. El primero consiste en cadáveres de organismos, mudas, excreciones, productos de la senescencia y muerte de plantas acuáticas, secreciones de algas y plantas acuáticas. En las aguas dulces, frecuentemente la materia orgánica proviene de fuentes alóctonas o litorales, transportadas hasta el cuerpo de agua por acción del viento o por la escorrentía y consiste fundamentalmente en hojas, ramas, frutos, polen y materia orgánica disuelta de muy diversos orígenes (fertilizantes, aguas residuales, etc.). Por el contrario, son volcados al medio compuesto que no pueden ser degradados por los organismos, ya que estos no poseen la batería enzimática capaz de hacerlo, son los compuestos no biodegradables (metales pesados, plaguicidas, compuestos del petróleo). Estos compuestos se acumulan en los tejidos de reserva de los organismos, aumentando su concentración a medida que avanzamos en la red trófica hacia eslabones superiores. Distintos tóxicos actuando simultáneamente pueden atenuar (efecto antagónico) o contrariamente acentuar su efecto (efecto sinérgico) sobre los organismos afectados. TRATAMIENTO ANAEROBIO • La descomposición anaerobia es posible con todos los compuestos orgánicos que contienen oxígeno en sus moléculas. • Los procesos básicos que allí ocurren son: Desnitrificación de nitratos. Respiración de Sulfatos. 40 VENTAJAS DE L PROCESO ANAEROBIO • Poca producción de lodos. • Lodos estables de y pueden secarse y disponerse por métodos convencionales. • No requiere oxígeno (bajo consumo de energía. • Es específicamente adaptable a aguas residuales de alta concentración orgánica. • Produce metano CH3. DESVENTAJAS DEL PROCESO ANAEROBIO • Requiere concentraciones altas de alcalinidad, y el medio es corrosivo • Es sensible a la contaminación con O2. • Puede presentar olores desagradables por H2S, ácidos grasos. • Requiere T altas, para obtener grados altos de tratamiento. • Tiene riesgos de salud por H2S. • Intervalo de pH bastante restringido. TRATAMIENTO AEROBIO Un tratamiento aerobio es aquel en el cual hay que inducirle aire al sistema. Digamos que los tratamientos lagunares ocupan un área muy, muy grande; los tratamientos aerobios ocupan un área muy pequeña, sobre todo la de lodos activados, porque estamos induciendo el oxígeno forzándolo a disolverse. Otros tratamientos son los anaerobios. Estos son los tanques sépticos y los reactores anaerobios que tratan el agua en un sistema de cero luz, cero oxigeno y cero movimiento. El proceso anaerobio es el tratamiento secundario 41 C) TRATAMIENTO TERCIARIO O AVANZADO DE LAS AGUAS RESIDUALES: Si el agua que ha de recibir el vertido requiere un grado de tratamiento mayor que el que puede aportar el proceso secundario, o si el efluente va a reutilizarse, es necesario un tratamiento avanzado de las aguas residuales. A menudo se usa el término tratamiento terciario como sinónimo de tratamiento avanzado, pero no son exactamente lo mismo. El tratamiento terciario, o de tercera fase, suele emplearse para eliminar el fósforo, mientras que el tratamiento avanzado podría incluir pasos adicionales para mejorar la calidad del efluente eliminando los contaminantes recalcitrantes. Hay procesos que permiten eliminar más de un 99% de los sólidos en suspensión y reducir la DBO5 en similar medida. Los sólidos disueltos se reducen por medio de procesos como la ósmosis inversa y la electrodiálisis. La eliminación del amoníaco, la desnitrificación y la precipitación de los fosfatos pueden reducir el contenido en nutrientes. Si se pretende la reutilización del agua residual, la desinfección por tratamiento con ozono es considerada el método más fiable, excepción hecha de la cloración extrema. Entre las operaciones que se utilizan en el tratamiento terciario de aguas contaminadas están: la microfiltración, la coagulación y precipitación, la adsorción por carbón activado, el intercambio iónico, la ósmosis inversa, la electrodiálisis, la remoción de nutrientes, la cloración y la ozonización. A cualquier tratamiento de las aguas negras que se realiza después de la etapa secundaria se le llama tratamiento terciario y en este, se busca eliminar los contaminantes orgánicos, los nutrientes como los iones fosfato y nitrato o cualquier exceso de sales minerales. En el tratamiento terciario de aguas negras de desecho se pretende que sea lo más pura posible antes de ser arrojadas al medio ambiente. Dentro del tratamiento de las aguas de desecho para la eliminarles los nutrientes están la precipitación, la sedimentación y la filtración. Actualmente se aplican muy pocos tratamientos terciarios a las aguas negras domésticas. 42 La terciaria es necesaria cuando el agua va a ser reutilizada; elimina un 99% de los sólidos y además se emplean varios procesos químicos para garantizar que el agua esté tan libre de impurezas como sea posible. Proceso de cloración El método de cloración es el más utilizado, pero como el cloro reacciona con la materia orgánica en las aguas de desecho y en el agua superficial produce pequeñas cantidades de hidrocarburos cancerígenos. Otros desinfectantes como el ozono, el peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) y luz ultravioleta empiezan a ser empleados en algunos lugares, pero son más costosos que el de cloración. El proceso más utilizado para la desinfección del agua es la cloración porque se puede aplicar a grandes cantidades de agua y es relativamente barato. El cloro proporciona al agua sabor desagradable en concentraciones mayores de 0.2 ppm aunque elimina otros sabores y olores desagradables que le proporcionan diferentes materiales que se encuentran en el agua. Aunque el cloro elemental o en forma atómica se puede usar para la desinfección del agua, son más utilizados algunos de los compuestos de cloro como el ácido hipocloroso, el hipoclorito de sodio, el hipoclorito de calcio y el peróxido de cloro. El cloro puede formar con el amoníaco las cloraminas que también tienen acción desinfectante. El peróxido de cloro también es capaz de oxidar a los fenoles. El cloro tiene una acción tóxica sobre los microorganismos y actúa como oxidante sobre la materia orgánica no degradada y sobre algunos minerales. El cloro no esteriliza porque aunque destruye microorganismos patógenos no lo hace con los saprofitos. Vertido del líquido El vertido final del agua tratada se realiza de varias formas. La más habitual es el vertido directo a un río o lago receptor. En aquellas partes del mundo que se enfrentan a una creciente escasez de agua, tanto de uso doméstico 43 como industrial, las autoridades empiezan a recurrir a la reutilización de las aguas tratadas para rellenar los acuíferos, regar cultivos no comestibles, procesos industriales, recreo y otros usos. El proceso de tratamiento comprende los tratamientos convencionales primario y secundario, seguidos de una limpieza por cal para eliminar los compuestos orgánicos en suspensión. Durante este proceso, se crea un medio alcalino (pH elevado) para potenciar el proceso. En el paso siguiente se emplea la recarbonatación para volver a un pH neutro. A continuación se filtra el agua a través de múltiples capas de arena y carbón vegetal, y el amoníaco es eliminado por ionización. Los pesticidas y demás compuestos orgánicos aún en suspensión son absorbidos por un filtro granular de carbón activado. Los virus y bacterias se eliminan por ozonización. En esta fase el agua debería estar libre de todo contaminante pero, para mayor seguridad, se emplean la segunda fase de absorción sobre carbón y la ósmosis inversa y, finalmente, se añade dióxido de cloro para obtener un agua de calidad máxima. TRANSPORTE DEL AGUA RESIDUAL Las aguas residuales son transportadas desde su punto de origen hasta las instalaciones depuradoras a través de tuberías, generalmente clasificadas según el tipo de agua residual que circule por ellas. Los sistemas que transportan tanto agua de lluvia como aguas residuales domésticas se llaman combinados. Generalmente funcionan en las zonas viejas de las áreas urbanas. Al ir creciendo las ciudades e imponerse el tratamiento de las aguas residuales, las de origen doméstico fueron separadas de las de los desagües de lluvia por medio de una red separada de tuberías. Esto resulta más eficaz porque excluye el gran volumen de líquido que representa el agua de escorrentía. Permite mayor flexibilidad en el trabajo de la planta depuradora y evita la contaminación originada por escape o desbordamiento que se produce cuando el conducto no es lo bastante grande para transportar el flujo combinado. 44 Las instalaciones domésticas suelen conectarse mediante tuberías de arcilla, hierro fundido o PVC de entre 8 y 10 cm de diámetro. El tendido de alcantarillado, con tuberías maestras de mayor diámetro, puede estar situado a lo largo de la calle a unos 1,8 m o más de profundidad. Los tubos más pequeños suelen ser de arcilla, hormigón o cemento, y los mayores, de cemento reforzado con o sin revestimiento. A diferencia de lo que ocurre en el tendido de suministro de agua, las aguas residuales circulan por el alcantarillado más por efecto de la gravedad que por el de la presión. Es necesario que la tubería esté inclinada para permitir un flujo de una velocidad de al menos 0,46 m por segundo, ya que a velocidades más bajas la materia sólida tiende a depositarse. Los desagües principales para el agua de lluvia son similares a los del alcantarillado, salvo que su diámetro es mucho mayor. En algunos casos, como en el de los sifones y las tuberías de las estaciones de bombeo, el agua circula a presión. 45 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 46 PROCESO DE TRATAMIENTO PARA AGUA INDUSTRIAL Las Plantas de Tratamiento de Aguas Industriales tienen como fin cumplir unas determinadas normas de vertido que se refieren no solo a la DBO, DQO y materias en suspensión, sino también a diferentes compuestos orgánicos y minerales. La determinación del tipo de tratamiento vendrá condicionada por los siguientes factores: • Contaminantes presentes • Exigencias de vertido • Separación de efluentes y organización de los desagües • Elección del método de depuración TRATAMIENTO FÍSICO QUÍMICO O TRATAMIENTO MÁS AVANZADO. Químicos • Coagulación-floculación: Agregación de pequeñas partículas usando coagulantes y floculantes (sales de hierro, aluminio, polielectrolitos, etc.) • Precipitación química: Eliminación de metales pesados haciéndolos insolubles con la adición de lechada de cal, hidróxido sódico u otros que suben el pH. • Oxidación-reducción: Con oxidantes como el peróxido de hidrógeno, ozono, cloro, permanganato potásico o reductor como el sulfito sódico. • Reducción electrolítica: Provocando la deposición en el electrodo del contaminante. Se usa para recuperar elementos valiosos. • Intercambio iónico: Con resinas que intercambian iones. Se usa para quitar dureza al agua. 47 Osmosis inversa: Haciendo pasar al agua a través de membranas semipermeables que retienen los contaminantes disueltos. El tratamiento físico químico, compuesto por una fase de coagulación, otra de floculación y una decantación final, tiene como objetivo la alteración del estado físico de estas sustancias mediante la adición de productos químicos para convertirlas en partículas capaces de ser separadas por sedimentación. Concretamente consiste en adicionar compuestos para neutralizar la carga del coloide y romper su estabilidad. En el primer paso, la coagulación, se desestabilizan los coloides por neutralización de sus cargas, dando lugar a la formación de partículas de mayor tamaño. Posteriormente, en la floculación, se unen los coágulos para aumentar su volumen y peso de forma que puedan decantar. El proceso de coagulación se basa en añadir al agua un electrolito, llamado coagulante, el cual es habitualmente una sal de hierro o aluminio. Su forma de actuación es la liberación de iones positivos capaces de atraer a las partículas coloidales y neutralizar su carga o, mediante la formación de productos de baja solubilidad que precipitan arrastrando los coloides. La optimización del proceso de coagulación depende de tres factores determinantes; pH, agitación y tipo de coagulante. EL pH es un factor crítico en el proceso de coagulación. Para cada electrolito existe un margen de trabajo, fuera del cual se desaprovecha el producto y disminuye el rendimiento del proceso. Para la corrección de los márgenes de trabajo, es posible la adición de coadyuvantes, como por ejemplo cal viva o apagada, carbonato sódico, sosa cáustica o ácidos minerales. Por otro lado, la agitación de la mezcla permitirá una distribución homogénea de los reactivos antes de que comience a formarse el coágulo. Teniendo en cuenta que el tiempo de coagulación es muy corto, esta mezcla debe 48 realizarse en el menor tiempo posible mediante la aplicación de agitación mecánica. El segundo paso del tratamiento físico-químico, la floculación, pretende unificar los coágulos formados en grandes partículas capaces de sedimentar con mayor velocidad. Para ello, se introduce un agente floculante y se somete el agua a tratar a una agitación muy lenta, que asegure la mezcla de los reactivos a la vez que no rompe los flóculos formados. Los floculantes empleados pueden ser minerales, como por ejemplo, la sílice activada, u orgánicos, caracterizados ambos por ser macromoléculas de cadena larga y alto peso molecular. Los de origen sintético se obtienen a partir de monómeros simples sintéticos y, los naturales, de menor eficacia, se obtienen a partir de extractos de algas, almidones y derivados de la celulosa. Los más empleados son los minerales, también denominados polielectrolitos por sus cargas eléctricas. Según su naturaleza será no iónicos, aniónicos o catiónicos y su elección dependerá siempre de ensayos de laboratorio. Los floculantes minerales actúan de forma similar a los coagulantes; rebajando la carga de las partículas para desestabilizarlas y unirlas, o mediante la formación de puentes entre las partículas para crear un gran polímero que decanta por aumento de densidad. Todo este proceso se estimula por una correcta coagulación, una agitación lenta y temperaturas ambientales medias o altas. En la práctica, estos procesos se realizan habitualmente en cámaras separadas. La adición de coagulantes se efectúa en un mezclador rápido o coagulador dotado de hélice o turbina con unos tiempos de retención de 20 segundos a 5 minutos. La floculación puede tener lugar en un floculador provisto de un sistema de agitación lenta o en el interior de un decantador, 49 en el que, finalmente, se recogen en su fondo los fangos decantados mediante un sistema de bomba de fangos. El agua clarificada se elimina por la parte superior del decantador y se conduce al siguiente paso en su depuración; el tratamiento secundario o biológico. Para pequeñas depuradoras, existe la posibilidad de realizar todo el proceso en un mismo decantador separado en tres zonas, además de contar con un sistema de recirculación de fangos para mejorar el crecimiento de las partículas y facilitar su sedimentación. Las Plantas de Tratamiento de Aguas Industriales tienen como fin cumplir unas determinadas normas de vertido que se refieren no solo a la DBO, DQO y materias en suspensión, sino también a diferentes compuestos orgánicos y minerales. La determinación del tipo de tratamiento vendrá condicionada por los siguientes factores: • Contaminantes presentes • Exigencias de vertido • Separación de efluentes y organización de los desagües • Elección del método de depuración TIPOS DE COAGULANTES QUE SE DEBEN DE UTILIZAR ¾ Sulfato de aluminio. ¾ Sulfato ferroso y cloro. ¾ Cloruro férrico. ¾ Cal. PARÁMETROS ÓPTIMOS PARA LA COAGULACIÓN ¾ pH ¾ Alcalinidad ¾ Temperatura ¾ Relación de combinación de coagulantes. ¾ Manejo de coagulantes. ¾ Características generales de los coagulantes. 50 Para el tratamiento del agua sanitaria, de comedor (municipal) se utiliza el tratamiento biológico explicado anteriormente. A continuación se presentan el proceso de abastecimiento de agua, el tratamiento físico-químico, biológico, la contaminación del suelo y las emisiones a la atmósfera que se tiene dentro de la compañía COLOMER MÉXICO S.A DE C.V. El agua de abastecimiento que llega a la compañía es almacenada en cisternas y se le determinan diferentes parámetros ver anexo C, que son realizados por la industria de Ecosistemas, también determina los diferentes parámetros del tratamiento físico-químico y biológico que deben de cumplir de acuerdo a las normas mexicanas ver anexo A y B. Se presenta el plano de la planta de tratamiento ver anexo D para tener un mejor seguimiento del proceso completo desde que llega el agua hasta su disposición final. 51 ABASTECIMIENTO DEL AGUA DE COLOMER MÉXICO S.A DE C.V Agua Abastecimiento Pozo Red CNA Pagar Agua Residual Proceso Servicio (comedor, baño) Residual Rehúso Descarga Riego Descarga CNA CEA 52 PROCEDIMIENTO DEL TRATAMIENTO FÍSICO-QUÍMICO DEL AGUA RESIDUAL INDUSTRIAL DE LA COMPAÑÍA COLOMER MÉXICO S.A DE C.V. PROCESO Lavado de cubetas Lavado de tanques Laboratorio TRATAMIENTO FÍSICO-QUÍMICO Agua Alcalina Agua Ácida Neutraliza Polímero Floculante Agua Decantada Tanque de Cloración Lodos Secado PT (CEA) 53 PROCEDIMIENTO DEL TRATAMIENTO BIOLÓGICO DEL AGUA RESIDUAL DE SERVICIO DE LA COMPAÑÍA COLOMER MÉXICO S.A DE C.V. PROCESO SERVCIO Baño Comedor TRATAMIENTO BIOLÓGICO Carcamo Fosa Séptica Reactor Biológico Sedimentador o clarificador Pileta con contacto con cloro Agua de Riego 54 CONTAMINACIÓN DEL SUELO RESIDUOS PELIGROSOS CRETIB Alta como generador de residuos ante la SEMARNAT Mandar a confinamiento Realización del reporte ante la SEMARNAT RESIDUOS MUNICIPALES Basura común (papel, resto de comida). Madera. Cartón. Metal. Rebaba. RESIDUOS DE MANEJO ESPECIAL Es todo el material que se encuentra en buen estado pero que no se puede desechar. RESIDUOS PELIGROSOS Aceite. 55 Pintura. Envases de reactivos utilizados. EMISIONES A LA ATMOSFERA Se tienen gases de combustión controlados por la NOM-085-ECOL-1985 y amoniaco. Lic. de Funcionamiento ambiental Alto Riesgo Bajo Riesgo SEMARNAT Estado (LGEPA) (LGEOPA) Reglamento de No tiene reglamento carácter obligatorio puedo o no tenerla LAU LOA COA COA Caldera 100 caballos Gas LP Caldera de 30 caballos Disel Caldera de 60 caballos Disel 56 Se determina el %de exceso de aire y el número de mancha y se analiza cada 3 meses. El % de exceso de aire controla la cantidad de aire par ala combustión si existe bastante aire se diluyen los gases de combustión. Los gases que se obtienen son: Monóxido de Carbono (Co), Óxido de Azufre (SO2) y Óxido de Nitrógeno (NOx). El número de mancha es donde salen los gases. 57 CAPÍTULO IV DESARROLLO DEL PROYECTO 58 CAPÍTULO IV DESARROLLO DEL PROYECTO 4.1 ETAPAS EN LAS QUE SE PLANEÓ EL DESARROLLO DEL PROYECTO El desarrollo del proyecto se llevó a cabo mediante 3 etapas: 1.- Consulta de información de referencia y bibliográfica. 2.- Análisis de laboratorio. 3.- Recopilación y ordenamiento de la información obtenida. 4.2 DESARROLLO DEL PROYECTO Se inició con la búsqueda de información por vía internet para adquirir información de la empresa, como son su visión, misión, antecedentes, política etc. También se adquirió información de libros, entrevistas con el operador de la planta, y con la encargada del cuidado y cumplimiento de tratamiento del agua, para así obtener una información clara y precisa y una referencia bibliográfica. Enseguida se le aplicó un tratamiento físico-químico al agua industrial de la planta de tratamiento de Colomer, México S.A. de C.V. para tener información precisa sobre este tratamiento. Pasos que se siguieron para realizar el tratamiento de agua residual industrial de Colomer. Cuando la pileta de tratamiento 2 esté llena de agua se empezó el procedimiento. 1.-Se encendió el agitador. 2.-Se checo el pH y dependiendo del resultado se neutralizo. 59 3.-Si el pH se encuentra entre 8 y 14 el agua se encuentra alcalina y se deberá de neutraliza con ácido. 4.-Cuando el pH se encuentra entre 0 y 6 indica que el agua se encuentra ácida y se deberá neutraliza con cal química o hidróxido de calcio. 5.-Se dejo el agua con un pH de 7 considerado como neutro. 6.-Cuando el agua se en encuentro con pH neutro se empiezo el tratamiento. 7.-Se agregaron 5 lts de E-750 coagulante y se dejo mezclar por 3 min. 8.-Se agregaron 200 ml de E-3040-l floculante disueltos en 20 lts de agua y se agrego. 9.-De inmediato se empezó a observar la separación de los lodos en el agua. 10.-En ese momento se apago el agitador. 11.-Se dejo sedimentar por 30 -45 min. 10.- Como último paso fue tiempo de sacar el agua y los lodos. 11.-Se descargo el agua y los lodos fueron separados por decantación a su lugar correspondiente para que se sequen y sean llevados a la planta de tratamiento de agua residual de la CEA para darles un tratamiento de acuerdo al CRETIB lo cual se ha demostrado que no son contaminantes peligrosos. El siguiente paso fue la visita a la planta de tratamiento de aguas municipales en Corregidora, donde se proporción una breve explicación de todo el proceso que se lleva a cabo para el tratamiento de agua de la planta con la finalidad de que sea más entendible la parte teórica de este estudio. Como último paso es la revisión de toda la información obtenida, llevada a cabo por el asesor de la escuela y de la empresa donde se labora. Lo cual se busca que la información sea sólo la necesaria, clara y precisa y eliminar la innecesaria. 60 CAPÍTULO V RESULTADOS Y CONCLUSIONES 61 RESULTADOS Y ANÁLISIS Se llevo a cabo el siguiente tratamiento físico-químico para comprobar la eficiencia de tratamiento del agua. Cuando la pileta de tratamiento 2 esté llena de agua se empezó el procedimiento. 1.-Se encendió el agitador. 2.-Se checo el pH y dependiendo del resultado se neutralizo. 3.-Si el pH se encuentra entre 8 y 14 el agua se encuentra alcalina y se deberá de neutraliza con ácido. 4.-Cuando el pH se encuentra entre 0 y 6 indica que el agua se encuentra ácida y se deberá neutraliza con cal química o hidróxido de calcio. 5.-Se dejo el agua con un pH de 7 considerado como neutro. 6.-Cuando el agua se en encuentro con pH neutro se empiezo el tratamiento. 7.-Se agregaron 5 lts de E-750 coagulante y se dejo mezclar por 3 min. 8.-Se agregaron 200 ml de E-3040-l floculante disueltos en 20 lts de agua y se agrego. 9.-De inmediato se empezó a observar la separación de los lodos en el agua. 10.-En ese momento se apago el agitador. 11.-Se dejo sedimentar por 30 -45 min. 10.- Como último paso fue tiempo de sacar el agua y los lodos. 11.-Se descargo el agua y los lodos fueron separados por decantación a su lugar correspondiente para que se sequen y sean llevados a la planta de tratamiento de agua residual de la CEA para darles un tratamiento de acuerdo al CRETIB lo cual se ha demostrado que no son contaminantes peligrosos. Como resultados obtenidos son los siguientes: ¾ Un agua con pH neutro debido a la utilización correcta de los reactivos anteriormente mencionados. 62 ¾ Baja cantidad de espuma al utilizar ácido férrico para su eliminación. ¾ Un floc consistente y pesado, pero no se obtuvo una excelente clarificación pero cumple con los parámetros especificados dentro de la NOM-AA-42-SCFI 2001, una buena sedimentación gracias al uso correcto del floculante y coagulante. 63 CONCLUSIONES La obtención de los resultados anteriores fue gracias al cumplimiento del proceso de tratamiento a seguir, así como el cumplimiento de las cantidades de los reactivos y de tiempos requeridos que se deben de tomar en cuenta entre cada paso a seguir. Respecto a la clarificación no se obtuvo al 100 % ya que depende del producto que se este fabricando, en este se estaba fabricando tintes por lo tanto se obtenía un agua con bastante color, y no se logro eliminarlo por completo. Durante la elaboración de shampoos el problema que se puede presentar es la eliminación de espuma debido al jabón y el color disminuye a comparación al agua de los tintes. Actualmente COLOMER MÉXICO S.A DE C.V cuenta con todo lo necesario para mantener una eficiencia de tratamiento de agua y ser utilizada como riego de sus áreas verdes. Cumple con toda la documentación legal que le presenta a la CEA, PROFEPA y SEMARNAT. No cuenta con la información necesaria de los tipos de tratamientos que existen y con su disponibilidad para consultar en caso de presentarse un problema de tratamiento y darle una solución rápida y obtener resultados satisfactorios que permitan obtener un agua de buena calidad para riego de áreas verdes. Los registros en bitácoras son de suma importancia para consultar y obtener información sobre el funcionamiento de la planta. En ellas se deben registrar 64 todas las actividades que se realizan diariamente en la planta de tratamiento así como los problemas o anomalías encontradas. Actualmente Colomer no cuenta con un registro de esta naturaleza, por lo que se recomienda ampliamente empezar a llevar todos los registros pertinentes. Otra área de oportunidad se encuentra en el hecho de que no cuenta con una pileta suficiente para el almacenamiento de agua a tratar, provocando que los tratamientos se realicen muy rápidos que permita obtener resultados satisfactorios, esto se debe principalmente al ritmo de crecimiento de la empresa en los últimos tres años, que se ha traducido en un alto aumento de personal y de productos producidos y que la planta ya no es capaz de absorber de forma adecuada. En la actualidad existe un proyecto a corto plazo para ampliar la planta para así lograr una mayor eficiencia en el tratamiento y no tener ningún problema de almacenamiento del agua. De la misma manera, se pretende iniciar un registro de todas las actividades que se realicen en la planta de tratamiento. 65 RECOMENDACIONES REDUCIR EL VOLUMEN DE LAS AGUAS RESIDUALES ¾ Clasificar las aguas de desecho. ¾ Reutilización de las aguas residuales municipales e industriales tratadas. ¾ Recuperar, ahorrar, cuidar el agua de suministro y de abastecimiento. REDUCIR LA CONCENTRACIÓN DE CONTAMINANTES DE LAS AGUAS RESIDUALES ¾ Realizar cambios en los procesos para mejorar su eficiencia. ¾ Realizar modificaciones a los equipos. ¾ Homogenizar las aguas residuales. ¾ Monitorear las corrientes residuales. ¾ Controlar las fugas y derrames por accidente, o debido al tiempo que tiene el material utilizado. ¾ Reducir desperdicios de agua. ¾ Ver antes de mezclar una pequeña corriente altamente contaminada con la corriente principal de desecho, y ver si es posible rehusarla o tratarla por separado ya que es menos costoso eliminar el contaminante en un volumen pequeño de residuos que en uno grande. ¾ Disminuir el volumen de agua en los procesos ya que el no sólo el costo del agua es lo importante, si no que el agua desperdiciada aumenta el caudal de desecho requiriendo mayores instalaciones de desagüe y de tratamiento. ¾ Se recomienda que las mismas industrias realicen diagnósticos, auditorias de su propia planta y procesos, planes y programas de sus metas/objetivos para controlar y disminuir la contaminación de las aguas. ¾ Que las descargas de aguas industriales a los drenajes sanitarios tengan un pre-tratamiento y cumplir con los máximos permisibles, para no dañar y proteger al alcantarillado y a las plantas de control. ¾ No descargar ningún contaminante que no se pueda remover en las plantas de tratamiento municipales. 66 ¾ Las descargas de las aguas industriales deberán ser registradas y obtener el permiso correspondiste. ¾ Que las industrias lleven un control de las descargas realizadas y medir el flujo o gasto volumétrico de agua. ¾ Que los laboratorios que se escojan y se contraten para la realización de los análisis de las aguas, a parte de buscar servicio y seriedad, deberán ser muy responsables al certificar que los resultados de análisis son verdaderos y confiables. ¾ No utilizar las aguas industriales y domésticas para riego de cultivos sin un tratamiento previo adecuado que garantice una calidad de agua dentro de los limites máximos permisibles. ¾ Para el aprovechamiento seguro e integral de las aguas residuales es conveniente su tratamiento avanzado por los riesgos que implican a la salud humana y su contacto directo e indirecto. ¾ Conscientizar y educar a trabajadores y empleados que colaboren con el desarrollo de la empresa. ¾ Reducir al mínimo las materias primas, los materiales en proceso o los productos que se pierden por la ineficiencia de los equipos o por errores de producción, teniendo mayor cuidado con lo que se hacer y arreglar los equipos y si es necesario cambiarlos. ¾ Regular, controlar la aplicación, uso y abuso de fertilizantes y sustancias tóxicas. ¾ Mantener un registro de los procesos para llevar a cabo los tratamientos del agua para su realización más rápida y eficiente. ¾ La metodología de los procesos para mejorarlos cada vez más y ser documentados para en caso necesario tener acceso a esta información de manera rápida. ¾ Cambiar toda la tubería que se encuentre en mal estado. ¾ Dar mantenimiento a toda la planta por lo menos cada tercer día. ¾ Organización de tiempos para las actividades a realizar. 67 GLOSARIO. BIBLIOGRAFÍA. ANEXOS 68 GLOSARIO ÁCIDEZ: La capacidad cuantitativa del agua de neutralizar una base, expresada en equivalente de carbonato de calcio en PPM o del mg/l. El número de los átomos de hidrógeno que están presente determina esto. Es medido generalmente por medio de una valoración con una solución de hidróxido sódico estándar. ÁCIDO: Se reconoce por su sabor agrio (ácido acético-vinagre) y porque reacciona con la piedra caliza liberando sustancias gaseosa (bióxido de carbono) y porque se neutraliza debido a su interacción con las soluciones alcalinas. Liberan iones de hidrógeno al ser disuelto en agua. ACUOSO: Algo compuesto por agua AFINIDAD: La agudeza con la que un cambiador de un ion toma y se aferra a un contador-ion. Las afinidades se ven muy afectadas por la concentración del electrolito que rodea al cambiador del ion. AGENTES CONTAMINANTES BIODEGRADABLES: Agentes contaminantes que son capaces de ser descompuestos bajo condiciones naturales. AGENTES QUELATOS: Compuestos orgánicos que tienen la habilidad de atrapar iones que están disueltos en el agua convirtiéndolos en sustancias solubles. AGLOMERACIÓN: Proceso de unir partículas más pequeñas para formar una masa más grande. AGUA ÁCIDA: Agua que contiene una cantidad de sustancias ácidas que hacen al pH estar por debajo de 7,0. AGUA BLANDA: Cualquier agua que no contiene grandes concentraciones de minerales disueltos como calcio y magnesio. AGUA CONTAMINADA: La presencia en el agua de suficiente material perjudicial o desagradable para causar un daño en la calidad del agua. AGUA DESMINERALIZADA: Agua que es tratada contra contaminante, minerales y está libre de sal. AGUA DURA: Agua que contiene un gran número de iones positivos. La dureza está determinada por el número de átomos de calcio y magnesio 69 presentes. El jabón generalmente se disuelve malamente en las aguas duras. AGUA POTABLE: Agua que es segura para beber y para cocinar AGUA PRODUCTO: Agua que ha sido pasada a través de una planta de tratamiento de aguas residuales y está lista para ser entregada a los consumidores. AGUA SALOBRE: Agua que no está contenida en la categoría de agua salada, ni en la categoría de agua dulce. Esta agua está contenida entre las dos anteriores. AGUA SEGURA: Agua que no contiene bacterias peligrosas, metales tóxicos, o productos químicos, y es considerada segura para beber. AGUA SUBTERRÁNEA: Agua que puede ser encontrada en la zona satura del suelo; zona que consiste principalmente en agua. Se mueve lentamente desde lugares con alta elevación y presión hacia lugares de baja elevación y presión, como los ríos y lagos. AGUA SUPERFICIAL: Toda agua natural abierta a la atmósfera, concerniente a ríos, lagos, reservorios, charcas, corrientes, océanos, mares, estuarios y humedales. AGUAS BRUTAS: Entrada antes de cualquier tratamiento o uso. AGUAS GRISES: Aguas domésticas residuales compuestas por agua de lavar procedente de la cocina, cuarto de baño, aguas de los fregaderos, y lavaderos. AGUAS HIPOANÓXICAS: Aguas con una concentración de oxígeno disuelto menor que 2mg/L, el nivel generalmente aceptado como mínimo requerido para la vida y la reproducción de organismos acuáticos. AGUAS NEGRAS: Aguas que contiene los residuos de seres humanos, de animales o de alimentos. AGUA ULTRA PURA: Una manera de trabajo especializado que demanda la creación de un agua ultra pura. Un número de técnicas son usadas, entre otras; filtración por membrana, intercambio iónico, filtros submicroscópicos, ultra violeta y sistemas de ozono. El agua producto es extremadamente pura 70 y no contiene mucha concentración de sal, componentes orgánicos o pirogénicos, oxígeno, sólidos en suspensión y bacterias. AGUAS RESIDUALES: Fluidos residuales en un sistema de alcantarillado. El gasto o agua usada por una casa, una comunidad, una granja, o industria que contiene materia orgánica disuelta o suspendida. AGUAS RESIDUALES BRUTAS: Aguas residuales sin tratar y sus contenidos. AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES: Residuos líquidos, originados por una comunidad. Posiblemente han sido formados por aguas residuales domésticas o descargas industriales. ALCALINIDAD: Es una medida de su capacidad para neutralizar ácidos, se debe principalmente a las sales de ácidos débiles, contribuyendo también las bases débiles y fuertes. Evitar que los niveles de pH del agua lleguen a ser demasiado básico o ácido. Es También añadir carbón al agua. La alcalinidad estabiliza el agua en los niveles del pH alrededor de 7. Sin embargo, cuando la acidez es alta en el agua la alcalinidad disminuye, puede causar condiciones dañinas para la vida acuática. En química del agua la alcalinidad se expresa en PPM o el mg/l de carbonato equivalente del calcio. La alcalinidad total del agua es la suma de las tres clases de alcalinidad; alcalinidad del carbonato, del bicarbonato y del hidróxido. AGUA DURA: son aquellas que requieren de cantidades considerables de jabón para producir espuma y provocan incrustaciones en las tuberías de agua caliente, calderas, evaporadores, intercambiadores de calor. AIREACIÓN: Técnica que se utiliza en el tratamiento de aguas que exige una fuente de oxígeno, conocida comúnmente como purificación biológica aeróbica del agua. El agua es traída para ponerla en contacto con las gotitas de aire o rociando el aire se trae en contacto con agua por medio de instalaciones de la aireación. El aire es presionado a través de la superficie del agua, este burbujea y el agua se provee de oxígeno. 71 AIREACIÓN MECÁNICA: Uso de la energía mecánica para inyectar aire al agua para causar una corriente residual que absorba oxígeno. ALCANTARILLA COMBINADA: Un sistema de alcantarilla que transporta tanto aguas residuales como agua de lluvia de escorrentía. ALGAS: Organismos uni o multicelular que se encuentran comúnmente en el agua superficial, tal como lenteja de agua. Producen su propio alimento por medio de la fotosíntesis. La población de las algas se divide en algas verdes y en algas azules, de las cuales las algas azules son muy dañinas para la salud humana. El crecimiento excesivo las algas puede hacer que el agua tenga olores o gusto indeseables. La descomposición de las algas disminuye las fuentes de oxígeno en el agua. ANAEROBIO: Un proceso que ocurre en ausencia de oxígeno, tal como la digestión de la materia orgánica por las bacterias en un UASB-reactor. ANIÓN: Un ion cargado negativamente que resulta de la disociación de sales, de ácidos o de álcalis en la solución ÁNODO: Un sitio en la electrólisis donde el metal entra en solución como catión que se va detrás de un equivalente de los electrones que se transferirán a un electrodo opuesto, llamada cátodo ÁREA DE RECARGA: Un área donde el agua de lluvia se introduce a través del suelo para alcanzar el acuífero. ASIMILACIÓN: La capacidad del agua de purificarse de agentes contaminadores. ATASCAMIENTO: La deposición de la materia orgánica en las membranas, lo cual causa ineficiencia. ATENUACIÓN: El proceso de reducción en un cierto plazo de la concentración de un compuesto. Esto puede hacerse con la absorción, la adsorción, la degradación, la disolución o la transformación. ÁTOMO: La unidad más pequeña de la materia que es única a un elemento particular. Son los últimos componentes de toda materia. ARSÉNICO: La presencia de este se debe a su contacto con el suelo que lo contenga y a contaminación por desechos de industrias metalúrgicas y 72 descargas agrícolas. El empleo de este elemento en agentes germicidas, insecticidas, fertilizantes, detergentes etc. BACTERIAS: Pequeños microorganismos unicelulares, que se reproducen por la fisión de esporas. BACTERIA COLIFORME: Bacteria que sirve como indicador de contaminantes y patógenos cuando son encontradas en las aguas. Estas son usualmente encontradas en el tracto intestinal de los seres humanos y otros animales de sangre caliente. BACTERIA FACULTATIVA: Bacteria que puede vivir bajo condiciones aeróbicas o anaeróbicas. BASE: Una sustancia alcalina que tiene un pH que exceda de 7.5. BICARBONATOS: Sal que contiene el anión HCO3 -. Cuando se agrega un ácido, el ion se rompe transformándose en H20 y CO2, y actúa como agente tampón. BIOACUMULACIÓN: El aumento en la concentración de una sustancia en organismos vivos, debido al contacto de éste con aire, agua, o alimento contaminado, debido a la lenta metabolización y excreción. BIOCIDA: Un producto químico que es tóxico para los microorganismos. Los biocidas se utilizan a menudo para eliminar bacterias y otros organismos unicelulares del agua. BIOMONITORIZACIÓN: El uso de los organismos vivos para probar la conveniencia de descargar efluentes en aguas limpias y de probar la calidad de tales aguas río abajo de la descarga. BIOPELÍCULA: Población de varios microorganismos, contenidos en una capa de productos de excreción, unida a una superficie. BIOREMEDIACIÓN: El tratamiento biológico de las aguas residuales y del lodo, induciendo la interrupción de productos orgánicos y de hidrocarburos para dar dióxido de carbono y agua. BIOTRANSFORMACIÓN: Conversión de una sustancia en otros compuestos por los organismos; incluyendo la biodegradación. 73 CLORURO FERRICO: Reacciona con la alcalinidad del agua a con cal para formar floculó de hidróxido férrico. Su forma es líquida o cristalina, es corrosivo. CAL: Tratamiento químico del agua común. Se usa como precipitarte. CONTAMINACIÓN: La acción y el efecto de introducir materias, o formas de energía, o inducir condiciones en el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una alteración perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores o con su función ecológica. COAGULACIÓN: Es la formación de partículas agregadas, las cuales son el resultado del cambio de sus propiedades eléctricas por la influencia de electrolitos. CONTAMINACIÓN NATURAL: Es la que existe siempre, originada por restos animales y vegetales y por minerales y sustancias que se disuelven cuando los cuerpos de agua atraviesan diferentes terrenos. CONTAMINACIÓN ARTIFICIAL: Va apareciendo a medida que el hombre comienza a interactuar con el medio ambiente y surge con la inadecuada aglomeración de las poblaciones, y como consecuencia del aumento desmesurado y sin control alguno, de industrias, desarrollo y progreso. Es gravísima. Podemos decir que es preocupante el uso del agua para fines tales como: lavado de automóviles, higiene, limpieza, refrigeración, y procesos industriales en general, ya que si no son debidamente tratados retornan al ciclo con distintos niveles de contaminación. CONDUCTIVIDAD ESPECÍFICA: La conducción de corriente eléctrica en agua, debido a la disociación electrolítica, cuando se disuelve en agua un ácido, una base o una sal, una porción se disocia en iones + y otra en -. COLOR: El color esta constituido por sustancias químicas, la mayoría de las veces provenientes de la degradación de la materia orgánica, tales como hojas y plantas acuáticas con las cuales el agua entra en contacto. CRECIMIENTO MICROBIANO: La multiplicación de microorganismos como las bacterias, algas, diatomeas, plancton, y fungís. 74 DUREZA: Es una característica del agua que representa la concentración total de iones de calcio y magnesio expresados como CaCO3. CLORUROS: Son aniones que están presentes en el agua en diversas concentraciones y se incrementan con el contenido mineral. DQO: Concentración de materia orgánica que es susceptible de ser oxidada en presencia de un oxidante fuerte como el ácido sulfúrico o ácido de potasio. DBO: Estimación de la cantidad de oxígeno que se necesita para degradar la materia orgánica por un proceso biológico en presencia de una población microbiana heterogénea. DESCARGA INDIRECTA: Introducción de contaminantes desde una fuente no doméstica en un sistema de tratamiento de aguas residuales público. Descargadores indirectos que pueden ser comercializados o facilitados por industrias cuyas aguas residuales entran en el alcantarillado local. DESCARGA MUNICIPAL Descarga de efluentes procedentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales, el cual recibe agua residuales de las casas, de establecimientos comerciales, e industrias en cuencas de drenaje costeras. DESCOMPOSICIÓN: La ruptura de la materia orgánica por bacteria y fungí, para cambiar la apariencia de la estructura química y física de la materia orgánica. FLÓCULO: Masa floculada que es formada por la acumulación de partículas suspendidas. Puede ocurrir de forma natural, pero es usualmente inducido e orden de ser capaz de eliminar ciertas partículas del agua residual. FLOTACIÓN: Proceso de separación sólido-líquido o líquido-líquido, el cual es aplicado para partículas cuya densidad es más pequeña que la densidad del líquido que las contiene. Hay tres tipos: flotación natural, ayudada e inducida. FOSFORO: Se encuentra presente en las aguas naturales y en las aguas de desecho en diversas formas, como ortofosfatos, fosfato hidrolizado o condensado o como parte de un compuesto orgánico. Puede presentarse en 75 forma soluble, en partículas de detritos o en los organismos acuáticos y en los sedimentos de los cuerpos de agua. FENOLES: Incluye una mezcla de derivados del fenol, como fenoles orto, meta y para sustituidos por halógenos. FLOCULACIÓN: Es el proceso en donde las partículas coloidales se unen por el resultado de las fuerzas químicas (puentes) de polímeros de grandes moléculas. FOSA SÉPTICA: Es un recipiente cerrado e impermeable que ofrece un tratamiento primario a las aguas residuales. Almacena y suministra una estabilización limitada a la materia orgánica y, permite que el líquido clarificado sea descargado. GRASA Y ACEITES: El término se aplica a una amplia variedad de sustancias orgánicas con características especiales como: su baja solubilidad en agua y a su tendencia a formar películas muy finas en la superficie de la misma. INHIBIDOR: Sustancia química que interfiere en una reacción química, como la precipitación. MUESTRA COMPUESTA: Una serie de muestras de agua adquirida en un periodo de tiempo dado y ponderada por un ratio de flujo. NITRÓGENO: Son de gran interés, debido a la importancia que tiene en los proceso de la vida de plantas y animales. Los desechos humanos y animales transportados por el agua residual contienen nitrógeno en forma orgánica. OXÍGENO DISUELTO PARÁMETRO: Una variable, propiedad medible cuyo valor está determinado por las características del sistema en el caso del agua por ejemplo, estas pueden ser la temperatura, la presión, la densidad, etc. OXÍGENO DISUELTO: La cantidad de oxígeno disuelto en agua para un cierto tiempo, expresado en ppm o mg/L. PARTE ALÍCUOTA: Una porción de una muestra tomada para el análisis. Unas o más partes alícuotas forman una muestra. 76 PARTES POR BILLÓN: Expresado como ppb; unidad de concentración equivalente a µg/l. PARTES POR MILLÓN: Expresado como ppm; medida de la concentración. Un ppm es una unidad de peso de soluto por peso de solución. En análisis de agua un ppm es equivalente a mg/l. PASTEURIZACIÓN: La eliminación de microorganismos por aplicación de calor durante un cierto tiempo. PATÓGENO: Enfermedad producida por microorganismos. PLANTA DE TRATAMIENTO: Una estructura construida para tratar el agua residual antes de ser descargada al medio ambiente. pH : Término que se utiliza para definir en que condiciones de acidez o alcalinidad se encuentra a una solución. PLOMO: Es un elemento que no se encuentra naturalmente en el cuerpo humano. Es acumulativo, tóxico y la ingestión del agua que lo contenga en pequeñas cantidades puede dar lugar a síntomas de envenenamiento con plomo. TANQUE SÉPTICO: Un depósito subterráneo para almacenar las aguas residuales de casas que no están conectadas a las líneas de alcantarillado. Los residuos van directamente desde las casas al depósito. TURBIEDAD: Es una expresión de la propiedad óptica que causa que una muestra la luz se desvíe o se absorba en lugar de transmitirse en línea recta. TRATAMIENTO FÍSICO Y QUÍMICO: Proceso generalmente usado para facilitar el tratamiento de aguas residuales. Proceso físico es por ejemplo la filtración. Tratamiento químico puede ser por ejemplo la coagulación, la cloración, o el tratamiento con ozono. TRATAMIENTO PRIMARIO DE AGUAS RESIDUALES: La eliminación de sólidos suspendidos, flotando o precipitados de un agua residual sin tratar. TRATAMIENTO SECUNDARIO: La eliminación o reducción de contaminantes y DBO del efluente procedente del tratamiento primario de las aguas residuales. 77 TRATAMIENTO TERCIARIO: Limpieza avanzada de aguas residuales que va más allá del secundario o el estado biológico, eliminando nutrientes como el fósforo, nitrógeno y la mayoría de la DBO y sólidos suspendidos. TURBIDEZ: Medida de la no transparencia del agua debida a la presencia de materia orgánica suspendida. SULFATO DE ALUMINIO (ALUMBRE): Es el coagulante estándar usado en tratamiento de aguas. Elimina el fósforo en forma de un precipitado de fosfato de aluminio. SULFATO FERROSO Y CLORO: Cristales verdes fácilmente solubles en agua. Reaccionan con la alcalinidad del agua para formar bicarbonato ferroso. SÓLIDOS TOTALES: Término que se aplica a la totalidad del material que queda en un recipiente tarado, desde la evaporación de una muestra determinada de agua y del secado subsecuente a una temperatura definida. SÓLIDOS DISUELTOS: Son sales inorgánicas, pequeñas cantidades de materia orgánica y gases disueltos. SÓLIDOS SUSPENDIDOS: Son todos aquellos que se sedimentan. SÓLIDOS VOLÀTILES Y FIJOS: Son aquellos que mediante secado se volatilizan. SÓLIDOS SEDIMENTABLES. Son los sólidos en suspensión que se sedimentan por la influencia de la gravedad. SÓLIDOS COLOIDALES: Consiste en el limo fino, bacterias, partículas constantes de color, virus etc, los cuales no se sedimentan sino después de periodos razonables. SUSTANCIAS ACTIVAS AL AZUL DE METILENO (DETERGENTES): Son sustancias que tienen la propiedad de reducir la tensión superficial del liquido en el cual se encuentran disueltos, de modo que éste adquiere mayor poder de penetración a través de los poros de ciertos materiales. SULFUROS: Se presentan en manantiales, aguas subterráneas, aguas superficiales y en algunas descargas residuales. 78 TEMPERATURA: Propiedad termodinámica influye notablemente en muchas de las características físicas, químicas y biológicas de los cuerpos de agua. 79 BIBLIOGRAFÌA http://www.widetec.com.ve/tratamiento.htm http://www.aquapurificacion.com/tratamiento-de-aguas-residuales.htm http://www.ambientum.com/revista/2004_04/TRAT_EDAR_imprimir.htm http://www.sagan-gea.org/hojared_AGUA/paginas/17agua.html http://semades.jalisco.gob.mx/site/tratamiento_agua.htm http://www1.ceit.es/Asignaturas/Ecologia/Hipertexto/11CAgua/180Depur.htm http://www.ibtech.com.mx/main20.htm http://html.rincondelvago.com/contaminacion-de-agua.html http://www.sagan-gea.org/hojared_AGUA/paginas/16agua.html http://www.cricyt.edu.ar/enciclopedia/terminos/Biodegrada.htm http://www.medioambiente.gov.ar/sian/chubut/trabajos/contagua.htm Información proporcionada por la escuela. Información proporcionada por el operador de la planta de tratamiento. 80 LIBRO: Manual del curso Análisis de aguas y aguas de desecho Curso B Volumen I Dirección General de usos del agua y prevención de la contaminación. Secretaría de Recursos Hidráulicos. Subsecretaria de plantación. Manual del curso Análisis de aguas y aguas de desecho Curso B Volumen II Dirección General de usos del agua y prevención de la contaminación. Secretaría de Recursos Hidráulicos. Subsecretaria de plantación. Tratamiento de Aguas Residuales En pequeñas Poblaciones Autor: Crites Tchobamoglous Editorial: Mc Graw Hill Fundamentos de la Calidad del Agua Autor: Tebbut Editorial: Limusa Sistema de Manejo del Agua Residuales Para Núcleos Pequeños y Descentralizados 81 ANEXO A PARÁMETROS QUE SE LE DETRMINAN AL AGUA DEL SISTEMA BIOLÓGICO DE LA EMPRESA COLOMER, MÉXICO S. DE C.V POR LA INDUSTRIA ECOSISTEMAS. Parámetro Resultado DBO Mayor a 5 DQO 100.2 SS Mayor a 0.1 SST 7.0 Grasa y aceites PH 4.8 Mayor a 300 Máx. Método de análisis Permisible mg/l 200 NMX-AA-28-SCFI2001 Mg/l N:E NMX-AA-30-SCFI2001 ml/l 2 NMX-AA-04-SCFI2000 mg/l 200 NMX-AA-34-SCFI2001 mg/l 25 NMX-AA-05-SCFI2001 Unidad pH 5-10 NMX-AA-08-SCFI2000 ºC N.A NMX-AA-07-SCFI2000 *** Ausente NMX-AA-06-SCFI2000 NMP/100ml 2000 Ausente Orga/l 1 35.14 mg/l 60 6.68 Temperatura 27.00 Mat. Flotante Ausente Coniformes fecales Huevos de Helminto Nitrógeno total Unidad NMX-AA-113-SCF1999 NOM-AA-58-ECOL1999 82 VALORES PROMEDIO DEL SISTEMA BIÓLOGICO LODOS ACTIVADOS O BACTERIANOS-AEROBIA Parámetros Unidad Valor Espec. Del Diseño PH Unidades 7.06 6.8 Cond. Eléctrica ms/cm 1147 1.348 Temperatura ºC 27.3 200-300 en 60min Oxígeno disuelto mg/l 1.85 1-2 Organismos mg/l 1No No mg/l Si No Olor de licor mixto mg/l Tierra húmeda ------- Espuma mg/l No No Color mg/l Café claro -------- Biomasa mg/l Ligeramente -------- filamentazos Formación de natas esponjosa Sedimentación mg/l Rápida -------- ANEXO B PARÁMETROS QUE SE LE DETERMINAN AL SISTEMA FÍSICO-QUÍMICO Parámetro Unidad Valor Ph Unidades 7.5 Cond. Eléctrica ms/cm 1695 Temperatura ºC 26.7 Estos son los parámetros que se le realizan al agua industrial de Colomer, México S.A de C.V, para poder ser descargada. El 80% es agua sanitaria y domestica y el 20% es industrial. 83 ANEXOS C PARÁMETROS QUE SE LE DETERMINAN AL AGUA DE LA CISTERNA DE ALMACENAMIENTO Y DE ABASTECIMIENTO DE LA EMPRESA COLOMER MÉXICO S.A DE C.V POR ECOSISTEMAS No. De informe: 10-0557 Fecha de informe: 2004-mayo-30 Clave de la muestra: 10-05A Clientes: Colomer, México S.A de C.V Dirección: circuito, Balvanera, No. 3 Frac. Industrial Qro. Tel: 01(442) 2-25-07-79 Ext. 119 Lugar de muestreo: Cisterna de almacenamiento. Tipo de muestreo: Simple. Fecha de muestreo: 24-abril-2004. Responsable del muestreo: Tec. Jorge Juárez Araujo. Fecha de recepción/Hora: 2004-abril-30 Parámetro Resultado Unidad Dureza T 118.2 mg/l Máx. 65.612 (SiO2) +- 0.013 RAS 3.765 Cuenta 130 mg/l Unidades UFC/ml Fecha de Metodología Permisible Análisis de análisis N. E 2004- NMX-AA-SCFI- mayo-12 26-2001 2004- NMX-AA-SCFI- mayo-7 76-1998 2004- NMX-AA-SCFI- mayo-2 51-2001 2004- NOM-092- mayo-1 SSA1-1994 2004- NOM-201- abril-30 SSA1-2002 (CaCo3) Sílice 12:15pm hrs. N. E N. E N. E total Bacteriana Cloro Residual 1.5 mg/l N. E 84 Todos los parámetros anteriores también se le determinan al agua de la cisterna de abastecimiento. Muestreo realizado conforme a la NOM-014-SSA1-1993, muestreo para uso y consumo humano. Parámetros acreditados ante la entidad mexicana. ANEXO D Plano de la planta de tratamiento de COLOMER MÉXICO S.A DE C.V. 85