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TRATAMIENTO DE AGUAS TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESRESIDUALES
¿Por qué es necesario?¿Por qué es necesario?
Ante la escasez de agua en el planeta los Gobiernos de los Ante la escasez de agua en el planeta los Gobiernos de los países tratan de regular la calidad del agua al objeto de países tratan de regular la calidad del agua al objeto de poder garantizar la salud pública y la protección poder garantizar la salud pública y la protección medioambiental.medioambiental.
Entre las competencias de los ayuntamientos esta el Entre las competencias de los ayuntamientos esta el tratamiento de las aguas de uso doméstico y comercial con tratamiento de las aguas de uso doméstico y comercial con el objeto de asegurar la salud pública y eliminar tantos los el objeto de asegurar la salud pública y eliminar tantos los malos olores como la turbidez. Asimismo el tratamiento de malos olores como la turbidez. Asimismo el tratamiento de las aguas residuales para prevenir la contaminación del las aguas residuales para prevenir la contaminación del agua y la eutrofizacion.agua y la eutrofizacion.
TRATAMIENTO DE AGUAS TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESRESIDUALES
En en caso de Canarias, el agua depurada constituye una fuente complementarias de recursos hídricos diferentes de los clásicos que de alguna manera puede contribuir a equilibrar el balance hidrológico de las islas.
Las ventaja que puede tener el emplea del agua depurada son:
Permitir el riego de cultivos en meses de escasez de aguas de fuentes tradicionales.
Un menor coste.
Un aporte suplementario de nutrientes que abarata los costes de producción.
En que consisteEn que consiste
El tratamiento de aguas residuales consiste una El tratamiento de aguas residuales consiste una serie de procesos cuyo objetivo es transformar todas serie de procesos cuyo objetivo es transformar todas aquellas aguas tanto de uso doméstico como aquellas aguas tanto de uso doméstico como comerical (comerical (industrial, escorrentía urbana, industrial, escorrentía urbana, agricultura, etc.agricultura, etc.) de forma que a través de una serie ) de forma que a través de una serie de procesos físico-químicos dicha agua sea posible de procesos físico-químicos dicha agua sea posible volver a reutilizarla para el consumo humano y otras volver a reutilizarla para el consumo humano y otras fines (riego de jardines, agricultura, etc.). fines (riego de jardines, agricultura, etc.).
TRATAMIENTO DE AGUAS TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESRESIDUALES
TRATAMIENTO DE AGUAS TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESRESIDUALES
Procesos que tienen lugarProcesos que tienen lugar
Tratamiento primarioTratamiento primario. Eliminación de sustancias no . Eliminación de sustancias no
disueltasdisueltas y sedimentación de sólidos, grasas y espuma. y sedimentación de sólidos, grasas y espuma.
Por aireación se eliminan los malos olores mediante la Por aireación se eliminan los malos olores mediante la purga de gases y compuestos orgánicos volátiles disueltos.purga de gases y compuestos orgánicos volátiles disueltos.
La aireación produce la oxidación de FeLa aireación produce la oxidación de Fe2+2+ a Fe a Fe3+3+ que que precipita como Fe(OH)precipita como Fe(OH)3.3.
Se adiciona sulfato de FeSe adiciona sulfato de Fe3+3+ o Al o Al3+3+ y cal para regular el y cal para regular el pH. pH.
Los precipitados formados se eliminan por procesos de Los precipitados formados se eliminan por procesos de sedimentación y filtración.sedimentación y filtración.
TRATAMIENTO DE AGUAS TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESRESIDUALES
Procesos que tienen lugarProcesos que tienen lugar
Tratamiento secundarioTratamiento secundario. Eliminación de sustancias . Eliminación de sustancias orgánicas biodegradables .orgánicas biodegradables .
En esta etapa se realiza de degradación bacteriana de los En esta etapa se realiza de degradación bacteriana de los compuestos orgánicos a COcompuestos orgánicos a CO22..
Sin este tratamiento las aguas tendrían un valor de DBO Sin este tratamiento las aguas tendrían un valor de DBO tan elevado que sobrepasaría la capacidad oxidativa de las tan elevado que sobrepasaría la capacidad oxidativa de las aguas receptoras.aguas receptoras.
Se hace pasar el agua sobre un lecho de arena o de grava Se hace pasar el agua sobre un lecho de arena o de grava cubierto de microorganismos aeróbicos. Se consigue una cubierto de microorganismos aeróbicos. Se consigue una disminución del DBO del 90%.disminución del DBO del 90%.
Agua residual cuyas características (por litro) Agua residual cuyas características (por litro) son las siguientes:son las siguientes:
DBO DBO = 200 mg/l.= 200 mg/l.
NHNH44++ = 30 mg/l. = 30 mg/l.
POPO443-3- = 25 mg/l. = 25 mg/l.
Antes de su vertido en las aguas receptoras se Antes de su vertido en las aguas receptoras se somete a tratamiento o depuración.somete a tratamiento o depuración.
TRATAMIENTO DE AGUAS TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESRESIDUALES
Tratamiento primario y secundario
Agua residual Filtración SedimentaciónEfluyente
Aire
Espesado del lodo ó secado
Digestión anaeróbica ó incineración
Vertidode sólidos
Vertido directo
Lodos activos(digestión aeróbica)
CO2
Clarificación(sedimentación)
Salidaaguas
Retorno del lodo
Lodos secundarios
Se eliminan sustancias no disueltasy sedimentan sólidos, grasas y espumas
Se eliminan sustancias orgánicas finamente suspendidas
Lodos primarios
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
TRATAMIENTO DE AGUAS TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESRESIDUALES
Procesos que tienen lugarProcesos que tienen lugar
Tratamiento terciarioTratamiento terciario. Tiene por objeto la . Tiene por objeto la eliminación de compuesto inorgánicos, en especial eliminación de compuesto inorgánicos, en especial NHNH44
++, NO, NO33-- y PO y PO44
3-3-, materia orgánica, metales y sales. , materia orgánica, metales y sales.
El fosfato se elimina por precipitación con cal. El fosfato se elimina por precipitación con cal.
El ión amonio se reduce a NHEl ión amonio se reduce a NH33 con cal . El exceso de cal con cal . El exceso de cal
se precipita disminuyendo el pH por adición de COse precipita disminuyendo el pH por adición de CO22..
Los nitratos y el amonio se pueden eliminar por bacterias Los nitratos y el amonio se pueden eliminar por bacterias nitrificantes que reducen el NHnitrificantes que reducen el NH44
++ a NO a NO33-- y en una 2ª etapa, y en una 2ª etapa,
bacterias denitrificantes pasan el NObacterias denitrificantes pasan el NO33-- a N a N22
Los compuestos orgánicos se filtran con carbón activo.Los compuestos orgánicos se filtran con carbón activo.
Tratamiento de aguasTratamiento de aguas
Efluente hacia las aguas receptoras cuyas nuevas Efluente hacia las aguas receptoras cuyas nuevas características son:características son:
DBO = 25 mg/lDBO = 25 mg/l
NHNH44++ = 20 mg/l = 20 mg/l
POPO443-3- = = 25 mg/l.25 mg/l.
TRATAMIENTO DE AGUAS TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESRESIDUALES
Tratamiento TerciarioTratamiento Terciario
Efluente secundario DBO = 25 mg/l PO4
3-= 25 mg/l
NH4+ = 20 mg/l
Eliminación de fosfato
Cal + PO43- Ca5(PO4)3(OH)
Execeso de OH-procedente de la cal, pH = 11
Recarbonatación, precipitacióncon cal y neutralización
H2CO3 + Ca2+ + 2 OH- CaCO3 + H2O
CaCO3
lodo Carbón activo Horno
Lodo Ca + calor
Efluente finalDBO < 1 mg/lPO4
3- = 0,2-1 mg/l
NH4+ = 0,3-1,5 mg/l
como N2
Cal = adición Ca(OH)2
Eliminación de amonio
NH4+ + OH- NH3 + H2O
2 % 98 % NH3
Aire
pH = 7
Cloro
CO2
Lodo de CaCO3
Cal recicladaCaO + H2O Ca(OH)2
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
PROCESO DE LA EDAR DE BARRANCO SECO
EDAR DE BARRANCO SECO (LAS PALMAS)
DEPURADORA DE AGUAS RESIDUALES
PARQUE RURAL DE TENO
TRATAMIENTO DE AGUAS TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESRESIDUALES
Procesos Químicos que tienen lugarProcesos Químicos que tienen lugar
Reacciones de precipitación.Reacciones de precipitación.
CaO (s) + HCaO (s) + H22O (l) O (l) Ca(OH) Ca(OH)22 (s) (s) Cal recicladaCal reciclada
Ca(OH)Ca(OH)22 + PO + PO443-3- Ca Ca33(PO(PO44))22(OH) (OH) ↓↓
HH22COCO33 + Ca(OH) + Ca(OH)22 CaCO CaCO33 + 2 H + 2 H22O O
Reacciones de desinfección. Reacciones de desinfección. Se suele emplear cloro, Se suele emplear cloro, dioxido de cloro y ozono, pero el más frecuente es el dioxido de cloro y ozono, pero el más frecuente es el cloro.cloro.
ClCl22 + + HH22O O HOCl HOCl + + HH++ + + ClCl--
TRATAMIENTO DE AGUAS TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESRESIDUALES
Procesos Químicos que tienen lugarProcesos Químicos que tienen lugar
Reacciones de eliminación del ión cianuro en aguas Reacciones de eliminación del ión cianuro en aguas residuales industriales.residuales industriales.
2 CN2 CN-- (ac) + 5 ClO (ac) + 5 ClO-- (ac) + 2OH (ac) + 2OH-- (ac) (ac) N N22 (g) + 2 CO (g) + 2 CO332-2- + +
5 Cl5 Cl-- (ac) + H (ac) + H22O (l)O (l)
Se trata de una reacción de oxidación-reducción.Se trata de una reacción de oxidación-reducción.
El ión cianuro (CNEl ión cianuro (CN--) altamente tóxico se transforma ) altamente tóxico se transforma en Nen N22 e ión CO e ión CO33
2-2- que son inocuos. que son inocuos.
TRATAMIENTO DE AGUAS TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESRESIDUALES
PROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES DE LAS E.D.A.R.PROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES DE LAS E.D.A.R.
Uno de los principales problemas asociados a las Uno de los principales problemas asociados a las plantas municipales es la eliminación de los lodos plantas municipales es la eliminación de los lodos que origina el tratamiento. Estos se caracterizan por:que origina el tratamiento. Estos se caracterizan por:
Composición mayoritariamente orgánica que los Composición mayoritariamente orgánica que los convierte en buenos fertilizantes.convierte en buenos fertilizantes.
Su uso en agricultura se encuentra limitado por la Su uso en agricultura se encuentra limitado por la presencia de metales tóxicos que provienen de:presencia de metales tóxicos que provienen de:
Fuentes domésticas ó industriales.Fuentes domésticas ó industriales.
Escorrentía urbana.Escorrentía urbana.
TRATAMIENTO DE AGUAS TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESRESIDUALES
POSIBLES ALTENATIVAS ELIMINACIÓN DE LODOSPOSIBLES ALTENATIVAS ELIMINACIÓN DE LODOS
Incineración, obteniéndose electricidad y calefacción.Incineración, obteniéndose electricidad y calefacción.
Degradación anaerobia a metano, combustible de alta Degradación anaerobia a metano, combustible de alta calidad.calidad.
Estas propuestas no son aceptadas por los municipios Estas propuestas no son aceptadas por los municipios y el destino final de los lodos suele ser enterrarlos y el destino final de los lodos suele ser enterrarlos envertederos.envertederos.
La solución pasaría por eliminar o reducir el La solución pasaría por eliminar o reducir el contenido de metales de los lodos, con lo cual dejarían contenido de metales de los lodos, con lo cual dejarían de ser un problema medioambiental y se convertirían de ser un problema medioambiental y se convertirían en una valiosa fuente de fertilizantes.en una valiosa fuente de fertilizantes.
TRATAMIENTO DE AGUAS TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESRESIDUALES
GLOSARIOGLOSARIO
DBO.DBO. Demanda Bioquímica de oxígeno. Es un Demanda Bioquímica de oxígeno. Es un parámetro que nos proporciona información acerca parámetro que nos proporciona información acerca de la concentración de materia orgánica de la concentración de materia orgánica biodegradable (se mide en mg de Obiodegradable (se mide en mg de O22/L agua = ppm /L agua = ppm de Ode O22).).
Aguas duras. Aguas duras. Son aguas que se caracterizan por un Son aguas que se caracterizan por un alto contenido de cationes alcalino-térreos (Caalto contenido de cationes alcalino-térreos (Ca2+2+ y y MgMg2+2+). ).
Anaerobio.Anaerobio.
TRATAMIENTO DE AGUAS TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESRESIDUALES
GLOSARIOGLOSARIO
Eutrofización. Eutrofización. Procesos que tienen como consecuencia un Procesos que tienen como consecuencia un crecimiento rápido de las algas debido al aporte de nutrientes crecimiento rápido de las algas debido al aporte de nutrientes que tiene como consecuencia una disminución del contenido que tiene como consecuencia una disminución del contenido en oxígeno de las aguas provocando la muerte de peces y otros en oxígeno de las aguas provocando la muerte de peces y otros efectos dañinos en ríos y lagos.efectos dañinos en ríos y lagos.
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
PROPUESTA DE CUESTIONES PARA PAUPROPUESTA DE CUESTIONES PARA PAU
1. 1. En que consiste la depuración de un agua residual. En que consiste la depuración de un agua residual. ¿Cuál es el objetivo fundamental del tratamiento ¿Cuál es el objetivo fundamental del tratamiento secundario?.secundario?.
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
PROPUESTA DE PROBLEMAS PARA PAUPROPUESTA DE PROBLEMAS PARA PAU
Un agua residual procedente de un polígono Un agua residual procedente de un polígono industrial que genera 500 L/hr presenta un alto industrial que genera 500 L/hr presenta un alto contenido en Ba (II) del orden de 60 mg por litro. Para contenido en Ba (II) del orden de 60 mg por litro. Para proceder a su eliminación se trata con fosfato de proceder a su eliminación se trata con fosfato de sodio al objeto de provocar su precipitación. Se pide:sodio al objeto de provocar su precipitación. Se pide:
a) ¿Qué cantidad de fosfato de sodio se necesitará a) ¿Qué cantidad de fosfato de sodio se necesitará para tratar el agua diariamente?.para tratar el agua diariamente?.
b) ¿Qué cantidad de lodo se producirá al año?. b) ¿Qué cantidad de lodo se producirá al año?.
3 Ba3 Ba2+2+ (ac) + 2 Na (ac) + 2 Na33POPO44 (ac) (ac) Ba Ba33(PO(PO44))2 2 + 6 Na + 6 Na++(ac)(ac)
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
SoluciónSolución
a) Para proceder al cálculo de la cantidad de fosfato de calcio que se necesita para precipitar el Bario haremos uso de la estequiometría.
Para ello obtenemos primero cantidad de bario que hay en el agua residual que se produce en un día:
Moles diarios de Ba2+ = 60.10-3 g Ba2+
1 litro de aguax 1 mol de Ba2+
137 g Ba2+x
500 litros agua1 hora
24 horas1 día
x
Total: 5,255 moles Ba2+/día.
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
SoluciónSolución
De acuerdo con la ecuación del enunciado se requieren 2 moles De acuerdo con la ecuación del enunciado se requieren 2 moles de fosfato de sodio para precipitar 3 moles de ion Bade fosfato de sodio para precipitar 3 moles de ion Ba2+2+. Entonces . Entonces para calcular la cantidad total de fosfato de sodio que no hace para calcular la cantidad total de fosfato de sodio que no hace falta para precipitar todo el Bario es:falta para precipitar todo el Bario es:
x5,225 mol de Ba2+x
1 díaCantidad de Na3PO4 diaria =
2 moles Na3PO4
3 moles Ba2+164 g Na3PO4
1 mol Na3PO4
Cantidad total de NaCantidad total de Na33POPO44 que precipita es: 571,27 g Na que precipita es: 571,27 g Na33POPO44/día/día
b) Para calcular la cantidad de lodos que se forman, suponemos b) Para calcular la cantidad de lodos que se forman, suponemos que los lodos son debidos al fosfato de bario precipitado.que los lodos son debidos al fosfato de bario precipitado.
x5,225 mol de Ba2+x
1 díaCantidad de Ba3(PO4)3 diaria = 1 moles Ba3(PO4)3
3 moles Ba2+602 g Ba3(PO4)3
1 mol Ba3(PO4)3
Cantidad diaria de lodo que se obtiene: 1048,48 g de lodos/díaCantidad diaria de lodo que se obtiene: 1048,48 g de lodos/día
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
SoluciónSolución
Por lo tanto la cantidad de lodo anual que se genera será:Por lo tanto la cantidad de lodo anual que se genera será:
x1 día
1.048,40 g lodo 365 días1 año
= 382.695,2 g de lodos anuales = 0,3827 toneladas lodo anuales
Una posible variante de este problema consistiría en calcular la Una posible variante de este problema consistiría en calcular la obtención de lodos con un porcentaje de humedad.obtención de lodos con un porcentaje de humedad.
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
PROBLEMASPROBLEMAS
Un agua procedente de un pozo de las medianías Un agua procedente de un pozo de las medianías presenta una dureza moderada debido a su alto presenta una dureza moderada debido a su alto contenido en Cacontenido en Ca2+2+. Para reducirla se trata con Na. Para reducirla se trata con Na22COCO33 y y
su contenido se rebaja a 5 mg de CaCOsu contenido se rebaja a 5 mg de CaCO33/ L agua. / L agua.
¿Cuál es la concentración del ión CO¿Cuál es la concentración del ión CO332-2- en el en el
equilibrio?.equilibrio?.
CaCa2+2+ (ac) + Na (ac) + Na22COCO33 (ac) (ac) CaCO CaCO33 (ac) (ac) + 2 Na + 2 Na++ (ac) (ac)
CaCOCaCO33 (s) (s) Ca Ca2+2+ (ac) + CO (ac) + CO332-2- (ac) (ac)
Dato: KDato: Kpsps (CaCO (CaCO33) = 5,0.10) = 5,0.10-9-9
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
BIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍA
Marrero Domínguez, A; Palacios Díaz, Pino. Marrero Domínguez, A; Palacios Díaz, Pino. Depuración y Depuración y Reutilización de aguas de Gran Canaria (2ª Edición). Reutilización de aguas de Gran Canaria (2ª Edición). Consorcio Consorcio Insular de aprovechamiento de aguas depuradas de Gran Insular de aprovechamiento de aguas depuradas de Gran Canaria.Canaria.
Depuración de Aguas Residuales en el Parque Rural de Teno. Depuración de Aguas Residuales en el Parque Rural de Teno. Gabinete de Estudios Ambientales S.L. Cabildo de Tenerife.Gabinete de Estudios Ambientales S.L. Cabildo de Tenerife.
Spiro, Thomas G.; Stigliani, William M. Spiro, Thomas G.; Stigliani, William M. Química MedioambientalQuímica Medioambiental. . Ed. Pearson. Prentice Hall (2003).Ed. Pearson. Prentice Hall (2003).