TRATAMIENTO DE EFLUENTES

(seccion D)

Tema 9 : Caracterización de los efluentes cloacales y variables del proceso de tratamiento

Cátedra Ingeniería Sanitaria- DIC

Prof. Asociado Dr.Ing. Horacio Campaña

Curso 2012

AGUAS RESIDUALES

Minimización – reciclado

Tecnologías apropiadas

Segregación -descentralización

CONTAMINACION

• Un contaminante es una sustancia o efecto que

altera negativamente el medio ambiente,

modificando el crecimiento de especies, o

interfiere en la cadena trófica, o es tóxico o

afecta la salud, y el bienestar de la gente

• Requiere de valores guía para determinar

límites (normas)

Aguas residuales urbanas

• Cloacales – combinan efluentes domésticos con

algunos industriales y comerciales, y se

descargan a un cuerpo natural de agua

• Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) –

cualquier materia que se pueda combinar y

reaccionar con el Oxígeno disuelto en el agua –

Altas DBO promueven condiciones de anoxia

que no son soportadas por la mayoría de los

seres vivos

DBO

• Aguas con una DBO por encima de 5mg.L-1 O2

están contaminadas

• A veces se utiliza la DQO (Demanda Química

de Oxígeno) – y son las substancias que se

pueden oxidar con un oxidante químico

• Cualquier desequilibrio del balance en el medio

acuático puede afectar al desarrollo del medio

biótico del mismo

Tratamiento de aguasresiduales

• Los niveles naturales de Oxígeno disueltoen agua son suficientes para oxidarpequeñas cantidades de residuos, convirtiéndolos en productos orgánicos e inorgánicos más simples como dióxidode carbono

Tratamiento de aguasresiduales

• fotosíntesis (CO2) mecanismo natural que

restituye O2 al agua

• Por las perturbaciones de los ciclos – alta DBO

(condiciones de anoxia), alta turbidez (SS), alta

concentración de nutrientes que estimulan el

crecimiento de algas y vegetales – es necesario

tratar aguas residuales antes del vuelco a

cuerpos de agua

Factores claves en el tratamiento de aguas residuales

Fundamental para plantear la estrategia de tratamiento, conocer :

• Caudal / variación = f(t) ⇒ Dimensionamiento• Contaminantes / cantidad = f(t) ⇒ Tipo de tratamiento

• Estrategia de muestreo (representativas)– Integradas (en función de tiempo o espacio)– Puntuales– Continuas

MEDICION DE CAUDALES

• Directos• Indirectos• Magnéticos• Ultrasonidos• Mezclas• Dinámicos

• Diafragma• Venturi• Rotámetros• Vertederos

Vertederos

VARIABILIDAD DE

COMPOSICION DE EFLUENTES

• Relación con variación de caudales

• Frecuencias de muestreo

• Evaluación estadística (varianza)

• Representatividad

• Volumen y conservación de muestras

• Métodos analíticos

Caudales indicativos de agua residual urbana

• Menos de 10000 hab 150 l/d

• 10000 a 50000 hab 200 l/d

• >50000 hab 250 – 500 l/d

• 3ra cuenca 260 l/d

• Coef.de retorno (dotación) 0.5 – 0.9

• Variaciones de caudal coef. Pico 2.5

Alteraciones que sufre el agua

• Modificaciones físicas, químicas o biológicas

(contaminantes)

– Calentamiento

– Disolución de gases (CO2, CO,..) productos químicos o desgasificación

– Arrastre de partículas en suspensión

– Precipitación de sales poco solubles (CaCO3

CaSO4 ) por calentamiento o vaporización

– Incorporación de patógenos

Características del agua residual

• Parámetros físicosDefinen aquellas características del agua que responden a los

sentidos

– Olor

– Color

– Temperatura

– Turbidez

– Conductividad

– Sólidos en suspensión

• Parámetros químicos

• Parámetros biológicos

ORIGEN E IMPORTANCIA DE LOS CONTAMINANTES EN AGUAS RESIDUALES

• FISICOS Sólidos suspendidos

• QUIMICOS Materia Orgánica (biodegradable)• Nutrientes• Compuestos Orgánicos refractarios• Metales pesados• Sólidos inorgánicos disueltos

• BIOLOGICOS Patógenos•

Toxicidad de metales

Agua (99.9%)

Proteinas (65%)

Carbohidratos (25%)

Lípidos (10%)

Orgánicos

Detritos Minerales Pesados

Sales

Metales

Inorgánicos

Sólidos (0.1%)

Agua Residual

Doméstica

CLASIFICACION DE SOLIDOS

Clasificación de Tamaño de

Partículas partículas (mm)

Disueltas < 0.000001

Coloidales 0.000001 a 0.001

Suspendidas > 0.001

Sedimentables > 0.02

Sólidos Suspendidos

• Sólidos Volátiles (SV)

• Sólidos Fijos (SF)

Turbidez

• Medida de la extensión en que la luz es

absorbida o dispersada por los sólidos

suspendidos en el agua.

• Depende del tamaño y características

superficiales del material suspendido ⇒ No es una medida directa ni cuantitativa.

• Se mide en unidades nefelométricas (NTU)

Características Químicas

• SV– Materia que se volatiliza a 600 ºC

• Demanda Química de Oxígeno (DQO)– Determina el carbono orgánico oxidable

químicamente. Se expresa como mg O2/L.

• Demanda Biológica de Oxígeno (DBO)– Determina el carbono orgánico biodegradable y en

ciertas ocasiones el nitrógeno oxidable. Se expresa en mg O2/L

• Carbono Orgánico Total (COT)– Determina el carbono como CO2. Se expresa como

mg/L

DQO

• Oxidación con oxidante fuerte (dicromato) en medio ácido (sulfúrico). 2 horas a 150ºC

• Sulfato de plata cataliza la oxidación de la mayor parte de los compuestos orgánicos

• Para complejar los cloruros y evitar su oxidación se emplea sulfato de mercurio

• Valoración del dicromato en exceso con una sal de Fe2+.

Existe una relación entre DQO, DBO y COT

COT

• Oxidación catalítica o química

C + O2 → CO2

Determinación de CO2 por infrarrojo

COT = CT – CI

CT = Carbono Total

CI = Carbono inorgánico

Cinética de primer orden

KCKCdt

dC==−

1

KtC

Ct

−=

0

ln Kt

teCC

−

=0

DBO

• Oxidación biológica (aerobia)– Temperatura constante 20 ºC

– 5 días en oscuridad

– Se determina consumo de oxígenoCinética de primer orden con respecto a la

cantidad de materia orgánica biodegradable presente

L = materia orgánica biodegradable presente en tiempo t (mg O2/L)

k = coeficiente cinético f(T)

-kt

0 e L =LLk =dt

dL

DBO

DBO∞

= L0 = Cantidad total de materia orgánica biodegradable, depende de

- Naturaleza del residuo

- Capacidad microorganismos del sistema para emplear

el residuo

- Temperatura

)e -(1 L L - L -kt

0t0 ==t

DBO

)20(

20

−Θ=

T

Tkk

Θ= 1,135 4 < T < 20

Θ = 1,056 20 < T < 30

DBO

• Aguas con una DBO por encima de 5mg.L-1 O2

están contaminadas

• A veces se utiliza la DQO (Demanda Química

de Oxígeno) – y son las substancias que se

pueden oxidar con un oxidante químico

• Cualquier desequilibrio del balance en el medio

acuático puede afectar al desarrollo del medio

biótico del mismo

Materia inorgánica

• O2 disuelto– Fundamental en el desarrollo de la vida acuática

• pH– El intervalo de desarrollo de la vida acuática es

estrecho

• Cloruros– Además de las fuentes naturales, proviene de

excrementos. No se elimina por procesos

convencionales

• Dureza– Suma de los cationes polivalentes (Ca2+, Mg2+, ).

Puede ser temporal (asociada a bicarbonatos) o permanente

Alcalinidad

Nutrientes

• Nitrógeno– Esencial para el crecimiento de protistas y plantas.

– En exceso genera problemas de toxicidad y eutrofización.

– Se encuentra en forma de amonio, nitrógeno orgánico, nitrito y nitrato

• Fósforo– Se encuentra en forma de ortofosfato, polifosfato y fósforo

orgánico

• Azufre– Los sulfatos son reducidos a sulfuro en condiciones

anaerobias

Características microbiológicas

• Las aguas residuales que incluyen cloacales, contienen microorganismos que pueden provocar:

– Transmisión de enfermedades

– Destrucción de equipos

– Alteración de la calidad del agua

Disposición de aguas residuales

Por qué las aguas residuales deben ser tratadas?

Para mejorar la calidad del agua residual teniendo en cuenta el punto de descarga, para que no afecte negativamente el ambiente acuático´ni cause problemas de salubridad al hombre, cumpliendo los requisitos legales.

Se realiza por medio de :– Destrucción de patógenos– Eliminación de materia orgánica para evitar desarrollo de procesos de eutroficación

en el medio acuático– Reducción /eliminación de contaminantes

Qué es Eutroficación?

Significa “buen estado nutricional”:→ Nutrientes como nitratos y fosfatos (tanto de materia orgánica

residual, estiércoles, etc así como de fertilizantes químicos) ingresana un cuerpo de agua

→ El crecimiento de algas se ve estimulado→ Algunas algas segregan toxinas que afectan a los peces (muerte). → Asimismo las algas también mueren y sedimentan en el fondo→ Bacterias descomponedoras degradan las algas muertas. → La población bacteriana crece exponencialmente (especialmente en

verano, con temperaturas altas), y el oxígeno disponible en el aguase reduce.

→ En algunos casos la descomposición se torna anaeróbica y aparecenmalos olores.

→ Peces y plantas sufren el bajo nivel de oxígeno disponible (hipoxia) y mueren.

TRATAMIENTO?

AGUASAGUASRESIDUALESRESIDUALES

RRÍÍOO

MARMAR

FUENTE DEFUENTE DEABASTECIMIENTOABASTECIMIENTO

AGUA DE RIEGOAGUA DE RIEGO

PRODUCTOSPRODUCTOSHIDROBIOLHIDROBIOLÓÓGICOSGICOS

RECREACIRECREACIÓÓNNRIEGORIEGO

CEPIS/OPS

• Evaluar las posibilidades de minimización

• Ajuste de caudales y cargas a valores típicos

• Balances globales del sistema

Residuos = Materias primas - Productos

• Segregación de corrientes.

– Tratamiento específico para cada corriente en función de los contaminantes presentes.

Tratamientos y Estrategias

<2000<2000<2000010000000Colif. Fecales

(NMP/100ml)

<1<1<20.04Cinc

<50<50<5050-150Aceites y grasas

<10<1<104-15Fósforo total

<75<25<7512-50Amoníaco libre

<30<10<3020-85Nitrógeno Total

<500<250<500250-1000DQO

<20<50<20110-400DBO

<5<1<55-20Solidos

sedimentables

80-275volatiles

20-75fijos

100-350Sol.

Suspendidos

totales

105-325volátiles

145-525fijos

250-850Sól. Disueltos

totales

350-1200Sólidos Totales

(mg/l)

Absorcionsuelo

Aguasuperficial

Mar Abierto

Comp.TípicaParámetros

(Pcia Bs As.)Comparación Comp. Típica vs Limites