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PREVENCIÓN Y CONTROL DE LA PREVENCIÓN Y CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN DEL AGUACONTAMINACIÓN DEL AGUA
UNIDAD 3UNIDAD 3
3.1 CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES
CONCEPTO.DESDE EL PUNTO DE VISTA DE SU ORIGEN, LAS A.R SON UNA COMBINACIÓN DE DESECHOS LÍQUIDOS PROCEDENTES DE VIVIENDAS, INSTITUCIONES Y ESTABLECIMIENTOS COMERCIALES E INDUSTRIALES, JUNTO CON LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS, SUPERFICIALES Y DE LLUVIAS QUE PUEDEN AGREGARSE A LAS ANTERIORES.
INGENIERÍA AMBIENTAL
Conceptos
Las aguas residuales son una mezcla compleja que contiene agua mezclada con contaminantes orgánicos e inorgánicos, tanto en suspensión como disueltos.
La concentración de los contaminantes presentes en las aguas residuales generalmente se expresa en mg/l.
Agua Residual Bruta se emplea para denominar el agua y los sólidos que entran en las plantas de tratamiento.
Conceptos
INGENIERÍA AMBIENTAL
Agua residual bruta: turbia, grisácea y con olor a húmedo.
Agua residual séptica: negra y con mal olor; el agua residual se vuelve séptica cuando no lleva suficiente oxígeno disuelto y dominan los procesos anaerobios.
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Comerciales
ORIGEN DE LAS AGUAS RESIDUALES
INGENIERÍA AMBIENTAL
3.2 FUENTES DE LAS AGUAS RESIDUALES
CLASIFICACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES
AGUAS RESIDUALES:
•URBANAS (DOMÉSTICAS Y COMERCIALES)
•AGRÍCOLAS
•INDUSTRIALES
•PLUVIALES
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TIPOS DE AGUAS RESIDUALES
AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS O MUNICIPALES. Es el agua que se desprende de la comunidad una vez satisfechas las necesidades de la misma. Características: elevadas concentraciones de sólidos, materia orgánica, grasas y aceites,detergentes.
AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES. Altamente variables en composición; constituidas por materia mineral suspendida, coloidal o disuelta; materia orgánica y residuos inertes, colorantes, metales, patógenos, etc.
AGUAS DE RETORNO AGRÍCOLA. Provienen del uso del agua para riego agrícola. Pueden contener pesticidas, herbicidas, fertilizantes, etc.
INGENIERÍA AMBIENTAL
INGENIERÍA AMBIENTAL
Caracterización de las aguas residuales
Evaluación de la concentración de contaminantes en las aguas residuales.La caracterización permite determinar:
• La calidad del agua residual bruta (cruda) para determinar los tratamientos a la que debe ser sometida
• Evaluar las eficiencias de remoción de los sistemas de tratamiento
• Determinar si están cumpliendo las aguas residuales tratadas con criterios establecidos
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Parámetros
Físicos: sólidos en sus diversas formas (materia flotante, suspendida, coloidal y disuelta; temperatura, olor y color).Químicos: orgánicos (materia orgánica, como parametros indirectos DQO, DBO, COT)inorgánicos y gases (pH, alcalinidad, nitrógeno amoniacal, nitratos, fosfatos, metales pesados, oxígeno disuelto, metano, ac. Sulfhídrico.Biológicos: bacterias, algas, protozoarios, rotíferos, crustáceos, etc.
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3.2 PARÁMETROS DE CARACTERIZACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES
Temperatura
La temperatura del agua tiene influencia, tanto sobre el desarrollo de la vida acuática como sobre las reacciones químicas y velocidades de reacción de un sistema de tratamiento.
El aumento en las velocidades de las reacciones químicas que produce un aumento de la temperatura, combinado con la reducción del oxígeno presente en las aguas superficiales, es causa frecuente de agotamiento de las concentraciones de oxígeno disuelto durante los meses de verano.
TRATAMIENTO DE AGUAS
Temperatura
La temperatura es un factor clave en el control de los procesos biológicos de tratamiento de aguas residuales.
La temperatura óptima para el desarrollo de la actividad bacteriana se sitúa entre los 25 y los 35 °C.
Los procesos de digestión aerobia y de nitrificación se detienen cuando se alcanzan los 50 °C.
A temperaturas de alrededor de 15 °C, las bacterias productoras de metano cesan su actividad, mientras que las bacterias nitrificantes autótrofas dejan de actuar cuando la temperatura alcanza valores cercanos a los 5 °C.
TRATAMIENTO DE AGUAS
Conductividad electrolítica
La conductividad electrolítica es una expresión numérica de la capacidad de una solución para transportar una corriente eléctrica. Esta capacidad depende de la presencia de iones, de su concentración total, de su movilidad, valencia y concentraciones relativas, así como de la temperatura.
La conductividad es un parámetro regulado por límites máximos permisibles en descargas de aguas residuales al alcantarillado o a cuerpos receptores; también es un parámetro de calidad del agua para usos y actividades agrícolas, contacto primario y consumo humano.
TRATAMIENTO DE AGUAS
Sólidos totales
La mayor parte de los contaminantes de aguas son sólidos, disueltos o suspendidos.
Se define el contenido de sólidos totales como la materia que se obtiene como residuo después de someter al agua a un proceso de evaporación entre 103 y 105 °C.
El término “sólido” involucra 10 determinaciones que representan un análisis completo del contenido de residuos de una muestra de agua.
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Sólidos totales
totales volátiles Sólidos SVT
fijos suspensión en Sólidos SSF
volátiles suspensión en Sólidos SSV
totales suspensión en Sólidos TSS
totales Sólidos ST
lessedimentab Sólidos SSed
totales fijos Sólidos SFT
fijos disueltos Sólidos SDF
volátiles disueltos Sólidos SDV
totales disueltos Sólidos SDT
TRATAMIENTO DE AGUAS
TRATAMIENTO DE AGUAS
pH
El pH es un término de uso general para expresar la magnitud de acidez o alcalinidad.
En el tratamiento de aguas residuales mediante procesos biológicos, el pH se debe mantener en un rango favorable para los organismos específicos que intervienen.
En los procesos químicos usados para coagular las aguas residuales, desecar los lodos u oxidar ciertas sustancias, requieren que el pH se mantenga dentro de límites muy estrechos.
TRATAMIENTO DE AGUAS
pH
La representación de la escala de pH usualmente oscila de 0 a 14, en la que el pH de 7 a 25 °C representa la neutralidad absoluta,
0 147Escala de pH
Rango ácido Rango alcalino
Debido a que Kw cambia con la temperatura, el pH de neutralidad también cambia con la temperatura, siendo 7.5 a 0 °C y 6.5 a 60 °C. La acidez aumenta cuando el pH disminuye y la alcalinidad aumenta con el incremento del pH.
TRATAMIENTO DE AGUAS
Acidez
La acidez mineral está presente en muchos residuos industriales, especialmente en los de la industria metalúrgica y algunos de la producción de materiales orgánicos sintéticos.
La mayoría de los residuos industriales que contienen acidez mineral se deben neutralizar antes de ser descargados a los ríos o alcantarillas, o someterse a tratamiento de cualquier clase.
Fuentes y naturaleza de la acidez
TRATAMIENTO DE AGUAS
Alcalinidad
La alcalinidad del agua se debe principalmente a sales de ácidos débiles y a bases fuertes, y esas sustancias actúan como amortiguadores para resistir la caída del pH resultante de la adición de ácido.
La alcalinidad es una medida de la capacidad de amortiguación y se utiliza mucho en la práctica del tratamiento de aguas residuales.
Aunque muchos compuestos pueden contribuir a la alcalinidad del agua, la mayor parte es causada por tres grandes grupos, los cuales pueden ser clasificados de acuerdo con sus altos valores de pH:
1) Hidróxido.
2) Carbonato.
3) Bicarbonato.
TRATAMIENTO DE AGUAS
Alcalinidad
La alcalinidad del agua se debe principalmente a sales de ácidos débiles y a bases fuertes, y esas sustancias actúan como amortiguadores para resistir la caída del pH resultante de la adición de ácido.
La alcalinidad es una medida de la capacidad de amortiguación y se utiliza mucho en la práctica del tratamiento de aguas residuales.
Aunque muchos compuestos pueden contribuir a la alcalinidad del agua, la mayor parte es causada por tres grandes grupos, los cuales pueden ser clasificados de acuerdo con sus altos valores de pH:
1) Hidróxido.
2) Carbonato.
3) Bicarbonato.
TRATAMIENTO DE AGUAS
Importancia ambiental del Oxígeno disuelto (OD)
En los desechos líquidos, el OD es el factor que determina que los cambios biológicos sean producidos por organismos aeróbicos o anaeróbicos.
Organismos aeróbicos
Oxidación de materia orgánica e inorgánica
Formación de productos finales inocuos (CO2, H2O)
Oxígeno libre
TRATAMIENTO DE AGUAS
Importancia ambiental del Oxígeno disuelto (OD)
Por tanto, para mantener las condiciones aeróbicas es vital hacer mediciones de oxígeno disuelto en las aguas naturales que reciben material contaminante, y en los procesos aeróbicos de tratamiento de aguas residuales domésticas e industriales.
Las determinaciones de OD son la base del análisis de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), una de las mediciones más importantes que se usan para evaluar la magnitud de la contaminación de los desechos domésticos e industriales.
TRATAMIENTO DE AGUAS
Importancia ambiental del Oxígeno disuelto (OD)
La velocidad de la oxidación bioquímica se puede calcular determinando el oxígeno disuelto residual de un sistema a diferentes intervalos de tiempo.
El análisis de OD es un medio indispensable para controlar que la velocidad de aireación en los procesos aeróbicos de tratamiento asegure el aporte de suficiente cantidad de aire para mantener condiciones aerobias.
TRATAMIENTO DE AGUAS
Demanda Bioquímica de Oxígeno
Es el parámetro de contaminación orgánica más ampliamente empleado, aplicable tanto a aguas residuales como a aguas superficiales, DBO a 5 días (DBO5).
Su determinación se basa en la medición del oxígeno consumido por los microorganismos para degradar la materia orgánica presente, en un lapso de 5 días, a una temperatura de 20 °C.
TRATAMIENTO DE AGUAS
Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)
La prueba de la DBO se puede considerar como un procedimiento en el que los organismos vivos son el medio para la oxidación de la materia orgánica a dióxido de carbono y agua.
Existe una relación cuantitativa entre la cantidad de oxígeno necesaria para convertir una cantidad definida de un compuesto orgánico dado a dióxido de carbono, agua y amoníaco.
Es posible interpretar los datos de DBO en términos de materia orgánica, lo mismo que la cantidad de oxígeno disuelto utilizada
durante la oxidación.
TRATAMIENTO DE AGUAS
La velocidad de la oxidación bioquímica de la materia orgánica está dada, en gran medida, por las cifras de la población de microorganismos y por la temperatura.
Los efectos de la temperatura se mantienen constantes realizando la prueba a 20 °C .
Teóricamente se requiere un tiempo infinito para que finalice la oxidación biológica de la materia orgánica. Para fines prácticos se considera finalizada a los 20 días.
Se ha encontrado por experiencia que un porcentaje razonablemente grande del total de la DBO se obtiene en 5 días. Por tanto, la prueba se ha establecido para un período de incubación de 5 días.
Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)
TRATAMIENTO DE AGUAS
El resultado de la prueba realizada en 5 días, representa sólo una parte de la DBO total.
En el caso de las aguas residuales domésticas y muchas de las industriales, se ha visto que el valor de la DBO en este tiempo es cercano al 70 ú 80% de la DBO total.
Éste es un porcentaje lo suficientemente grande del total, por lo que los valores en cinco días se usan para muchos casos.
El período de incubación de cinco días también fue seleccionada para minimizar la interferencia por la oxidación del amoníaco.
Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)
TRATAMIENTO DE AGUAS
La DQO de un agua residual suele ser mayor que su correspondiente DBO, siendo esto debido al mayor número de compuestos cuya oxidación tiene lugar por vía química frente a los que se oxidan por vía biológica.
En muchos tipos de aguas residuales es posible establecer una relación entre los valores de la DBO y la DQO.
Esto es de gran utilidad dado que es posible determinar la DQO en un tiempo de 3 horas, frente a los 5 días necesarios para determinar la DBO.
Una vez establecida la correlación entre ambos parámetros, pueden emplearse las medidas de la DQO para el funcionamiento y control de las plantas de tratamiento.
Demanda Química de Oxígeno (DQO)
TRATAMIENTO DE AGUAS
3.5 SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Determinaciones aplicables a aguas contaminadas y aguas residuales domésticas
La determinación de sólidos sedimentables y suspendidos es de gran valor.
Sólidos sedimentables. Es la base principal para determinar si se necesita equipo básico de sedimentación en el tratamiento.
Sólidos totales. Esta determinación generalmente tiene poco valor en el análisis de este tipo de aguas, debido a que es difícil la interpretación con algún grado de precisión.
Sólidos suspendidos. Esta determinación es de gran valor en el análisis de aguas residuales. Es uno de los principales parámetros para evaluar la concentración de las aguas residuales y para determinar la eficiencia de las unidades de tratamiento.
Sólidos suspendidos volátiles. Representa un parámetro de operación en los reactores biológicos.
TRATAMIENTO DE AGUAS
NOM-001-SEMARNAT-1996• Objetivo y campo de aplicación
Establece limites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales, con el objeto de proteger su calidad y posibilitar sus usos. Observancia obligatoria de responsables de dichas descargas
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3.5 LEGISLACIÓN NACIONAL SOBRE CONTAMINACIÓN DEL AGUA
Limites máximos permisibles
