AGUAS RESIDUALES ªª

Propiedades Físicas y Químicas del agua

EL AGUA

el agua es una sustancia cuya molecula esta formada por dos atomos de hidrógeno y uno de oxigeno. Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida.
la superfisie del planeta se encuentra cubierta de agua un 71% aproximadamente del agua que cubre la tierra , el 97% se encuentra en los oceanos , lo que corresponde aproximadamente 1370 millones de kilometros cubicos.
En el cuerpo no existe un depocitode agua, por lo tanto las cantidades que se pierden cada 24 horas deben restituirse para conserbar la salud y eficiencia.
la perdida de un 20% de agua del cuerpo puede causar la muerte y una perdida del 10% origina alteraciones grabes . Una racion recomendada diaria adecuada para adultos en casi todos los casos es de 35 ml/kg de agua, para adultos hasta 50-60 ml/kg de agua, para niños el cuerpo humano esta compuesto por un 65-70% de agua.

PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS DEL AGUA
Propiedades fisicas

1) Estado físico: sólida, liquida y gaseosa


2) Color: incolora

3) Sabor: insípida

4) Olor: inodoro

5) Densidad: 1 g./c.c. a 4°C

6) Punto de congelación: 0°C

7) Punto de ebullición: 100°C

8) Presión critica: 217,5 atm.

9) Temperatura critica: 374°C

Las propiedades físicas del agua se atribuyen principalmente a los enlaces por puente de hidrógeno, los cuales se presentan en mayor número en el agua sólida, en la red cristalina cada átomo de la molécula de agua está rodeado tetraédricamente por cuatro átomos de hidrógeno de otras tantas moléculas de agua y así sucesivamente es como se conforma su estructura.
Cuando el agua sólida (hielo) se funde la estructura tetraédrica se destruye y la densidad del agua líquida es mayor que la del agua sólida debido a que sus moléculas quedan más cerca entre sí, pero sigue habiendo enlaces por puente de hidrógeno entre las moléculas del agua líquida. Cuando se calienta agua sólida, que se encuentra por debajo de la temperatura de fusión, a medida que se incrementa la temperatura por encima de la temperatura de fusión se debilita el enlace por puente de hidrógeno y la densidad aumenta más hasta llegar a un valor máximo a la temperatura de 3.98ºC y una presión de una atmósfera. A temperaturas mayores de 3.98 ºC la densidad del agua líquida disminuye con el aumento de la temperatura de la misma manera que ocurre con los otros líquidos.


Propiedades Químicas del Agua

1)Reacciona con los óxidos ácidos

2)Reacciona con los óxidos básicos

3)Reacciona con los metales

4)Reacciona con los no metales

5)Se une en las sales formando hidratos

1)Los anhídridos u óxidos ácidos reaccionan con el agua y forman ácidos oxácidos.

2) Los óxidos de los metales u óxidos básicos reaccionan con el agua para formar hidróxidos. Muchos óxidos no se disuelven en el agua, pero los óxidos de los metales activos se combinan con gran facilidad.

3) Algunos metales descomponen el agua en frío y otros lo hacían a temperatura elevada.

4)El agua reacciona con los no metales, sobre todo con los halógenos, por ej: Haciendo pasar carbón al rojo sobre el agua se descompone y se forma una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (gas de agua).

5)El agua forma combinaciones complejas con algunas sales, denominándose hidratos.En algunos casos los hidratos pierden agua de cristalización cambiando de aspecto, y se dice que son eflorescentes, como le sucede al sulfato cúprico, que cuando está hidratado es de color azul, pero por pérdida de agua se transforma en sulfato cúprico anhidro de color blanco.
Por otra parte, hay sustancias que tienden a tomar el vapor de agua de la atmósfera y se llaman hidrófilas y también higroscópicas; la sal se dice entonces que delicuesce, tal es el caso del cloruro cálcico.
El agua como compuesto quimico:Habitualmente se piensa que el agua natural que conocemos es un compuesto químico de fórmula H2O, pero no es así, debido a su gran capacidad disolvente toda el agua que se encuentra en la naturaleza contiene diferentes cantidades de diversas sustancias en solución y hasta en suspensión, lo que corresponde a una mezcla.

El agua químicamente pura es un compuesto de fórmula molecular H2O. Como el átomo de oxígeno tiene sólo 2 electrones no apareados, para explicar la formación de la molécula H2O se considera que de la hibridación de los orbitales atómicos 2s y 2p resulta la formación de 2 orbitales híbridos sp3. El traslape de cada uno de los 2 orbitales atómicos híbridos con el orbital 1s1 de un átomo de hidrógeno se forman dos enlaces covalentes que generan la formación de la molécula H2O, y se orientan los 2 orbitales sp3 hacia los vértices de un tetraedro triangular regular y los otros vértices son ocupados por los pares de electrones no compartidos del oxígeno. Esto cumple con el principio de exclusión de Pauli y con la tendencia de los electrones no apareados a separarse lo más posible.Experimentalmente se encontró que el ángulo que forman los 2 enlaces covalentes oxígeno-hidrógeno es de 105º y la longitud de enlace oxígeno-hidrógeno es de 0.96 angstroms y se requiere de 118 kcal/mol para romper uno de éstos enlaces covalentes de la molécula H2O. Además, el que el ángulo experimental de enlace sea menor que el esperado teóricamente (109º) se explica como resultado del efecto de los 2 pares de electrones no compartidos del oxígeno que son muy voluminosos y comprimen el ángulo de enlace hasta los 105º. Las fuerzas de repulsión se deben a que los electrones tienden a mantenerse separados al máximo (porque tienen la misma carga) y cuando no están apareados también se repelen (principio de exclusión de Pauli). Además núcleos atómicos de igual carga se repelen mutuamente.Las fuerzas de atracción se deben a que los electrones y los núcleos se atraen mutuamente porque tienen carga opuesta, el espín opuesto permite que 2 electrones ocupen la misma región pero manteniéndose alejados lo más posible del resto de los electrones.La estructura de una molécula es el resultado neto de la interacción de las fuerzas de atracción y de repulsión (fuerzas intermoleculares), las que se relacionan con las cargas eléctricas y con el espín de los electrones.De acuerdo con la definición de ácido y álcali de Brönsted-Lowry, los 2 pares de electrones no compartidos del oxígeno en la molécula H2O le proporciona características alcalinas. Los 2 enlaces covalentes de la molécula H2O son polares porque el átomo de oxígeno es más electronegativo que el de hidrógeno, por lo que esta molécula tiene un momento dipolar electrostático igual a 6.13x10-30 (coulombs)(angstrom), lo que también indica que la molécula H2O no es lineal, H-O-H.El agua es un compuesto tan versátil principalmente debido a que el tamaño de su molécula es muy pequeño, a que su molécula es buena donadora de pares de electrones, a que forma puentes de hidrógeno entre sí y con otros compuestos que tengan enlaces como: N-H, O-H y F-H, a que tiene una constante dieléctrica muy grande y a su capacidad para reaccionar con compuestos que forman otros compuestos solubles.El agua es, quizá el compuesto químico más importante en las actividades del hombre y también más versátil, ya que como reactivo químico funciona como ácido, álcali, ligando, agente oxidante y agente reductor.

CICLO DEL AGUA

El ciclo del agua implica una serie de procesos físicos continuos.
Con ciclo del agua —conocido científicamente como el ciclo hidrológico— se denomina al continuo intercambio de agua dentro de la hidrosfera, entre la atmósfera, el agua superficial y subterránea y los organismos vivos. El agua cambia constantemente su posición de una a otra parte del ciclo de agua, implicando básicamente los siguientes procesos físicos:
evaporación de los océanos y otras masas de agua y transpiración de los seres vivos (animales y plantas) hacia la atmósfera,
precipitación, originada por la condensación de vapor de agua, y que puede adaptar múltiples formas,
escorrentía, o movimiento de las aguas superficiales hacia los océanos.
La energía del sol calienta la tierra, generando corrientes de aire que hacen que el agua se evapore, ascienda por el aire y se condense en altas altitudes, para luego caer en forma de lluvia. La mayor parte del vapor de agua que se desprende de los océanos vuelve a los mismos, pero el viento desplaza masas de vapor hacia la tierra firme, en la misma proporción en que el agua se precipita de nuevo desde la tierra hacia los mares (unos 45.000 km³ anuales). Ya en tierra firme, la evaporación de cuerpos acuáticos y la transpiración de seres vivos contribuye a incrementar el total de vapor de agua en otros 74.000 km³ anuales. Las precipitaciones sobre tierra firme —con un valor medio de 119.000 km³ anuales— pueden volver a la superficie en forma de líquido —como lluvia—, sólido —nieve o granizo—, o de gas, formando nieblas o brumas. El agua condensada presente en el aire es también la causa de la formación del arco iris: La refracción de la luz solar en las minúsculas partículas de vapor, que actúan como múltiples y pequeños prismas. El agua de escorrentía suele formar cuencas, y los cursos de agua más pequeños suelen unirse formando ríos. El desplazamiento constante de masas de agua sobre diferentes terrenos geológicos es un factor muy importante en la conformación del relieve. Además, al arrastrar minerales durante su desplazamiento, los ríos cumplen un papel muy importante en el enriquecimiento del suelo. Parte de las aguas de esos ríos se desvían para su aprovechamiento agrícola. Los ríos desembocan en el mar, depositando los sedimentos arrastrados durante su curso, formando deltas. El terreno de estos deltas es muy fértil, gracias a la riqueza de los minerales concentrados por la acción del curso de agua. El agua puede ocupar la tierra firme con consecuencias desastrosas: Las inundaciones se producen cuando una masa de agua rebasa sus márgenes habituales o cuando comunican con una masa mayor —como el mar— de forma irregular. Por otra parte, y aunque la falta de precipitaciones es un obstáculo importante para la vida, es natural que periódicamente algunas regiones sufran sequías. Cuando la sequedad no es transitoria, la vegetación desaparece, al tiempo que se acelera la erosión del terreno. Este proceso se denomina desertización y muchos países adoptan políticas para frenar su avance. En 2007, la ONU declaró el 17 de junio como el Día mundial de lucha contra la desertización y la sequía".

CALIDAD DEL AGUA

El término calidad del agua es relativo, referido a la composición del agua en la medida en que esta es afectada por la concentración de sustancias producidas por procesos naturales y actividades humanas.
Como tal, es un término neutral que no puede ser clasificado como bueno o malo sin hacer referencia al uso para el cual el agua es destinada.
De acuerdo con lo anterior, tanto los criterios como los estándares y objetivos de calidad de agua variarán dependiendo de si se trata de agua para consumo humano (agua potable), para uso agrícola o industrial, para recreación, para mantener la calidad ambiental, etc.
Los límites tolerables de las diversas sustancias contenidas en el agua son normadas por la Organización Mundial de la Salud (O.M.S.), la Organización Panamericana de la Salud (O.P.S.), y por los gobiernos nacionales, pudiendo variar ligeramente de uno a otro.


AGUA Y SALUD

Agua del uso de los seres humanos en una variedad de maneras. El cerca de 72% de la masa sin grasa del cuerpo humano se hace del agua. Para funcionar correctamente, el cuerpo requiere entre uno y siete litros de agua por el día para evitar la deshidratación, la cantidad exacta depende del nivel de la actividad, de la temperatura, de la humedad, y de otros factores. La mayor parte de esto se injiere a través de los alimentos o las bebidas con excepción de beber el agua recta (té caliente que es de uso frecuente en desiertos evitar la deshidratación, el etc.) no está claro cuánto producto del agua es necesitado por la gente sana. Sin embargo, para los que no tengan problemas del riñón, es algo difícil beber demasiada agua, pero (especialmente en tiempo húmedo caliente y mientras que ejercita) peligroso beber demasiado poco. La gente puede beber lejos más agua que necesaria mientras que ejercita, sin embargo, poniéndolos a riesgo de la intoxicación del agua, que puede ser fatal. El “hecho” que una persona debe consumir ocho cristales de agua por día no puede ser remontada de nuevo a una fuente científica. Hay otros mitos tales como el efecto del agua en pérdida y el estreñimiento del peso se han disipado que. El informe dietético más último del producto de la referencia del consejo de investigación nacional de los E.E.U.U. recomendó 2.7 litros de total del agua (fuentes incluyendo del alimento) para las mujeres y 3.7 litros para los hombres. El agua se pierde del cuerpo en orina y heces, con sudar, y por la exhalación del vapor de agua en la respiración.
Los seres humanos requieren el agua que no contiene demasiada sal u otras impurezas. Las impurezas comunes incluyen los productos químicos y/o las bacterias dañosas, tales como vibrión. Algunos solutes son aceptables e incluso deseables para el realce percibido del gusto y proporcionar los electrólitos necesarios.

Una ducha, usada para lavar el cuerpo humano.
Además de beber, el agua tiene valor a los seres humanos debido a sus características como solvente. Se utiliza para lavar todo del cuerpo humano, ropas, pisos, coches, alimento, animales domésticos, y apenas sobre todo.
El agua es también un componente importante del proceso que cocina. La mayoría del alimento se debe lavar antes de ser cocinado y el ser comido. El hervir, el cocer al vapor, y el simmering son los métodos que cocinan populares que requieren a menudo sumergir el alimento en agua o su estado gaseoso, vapor.
El agua es también importante en contextos industriales.

LA CONTAMINACION Y LA DEPURACION DEL AGUA

Los humanos llevamos mucho tiempo depositando nuestros reciduos y basuras en la atmosfera, en la tierra y en el agua. Esta forma de actuar hace que los reciduos no se traten adecuadamente y causen contaminacion. la contaminacion del agua afecta a las precipitaciones, a las aguas superficiales a las subterraneas y como consecuencia degrada a los ecosistemas naturales.
Depuradora de aguas residuales en el río Ripoll (Castellar del Vallés).
Los humanos llevamos mucho tiempo depositando nuestros residuos y basuras en la atmósfera, en la tierra y en el agua. Esta forma de actuar hace que los residuos no se traten adecuadamente y causen contaminación. La contaminación del agua afecta a las precipitaciones, a las aguas superficiales, a las subterráneas y como consecuencia degrada los ecosistemas naturales.
El crecimiento de la población y la expansión de sus actividades económicas están presionando negativamente a los ecosistemas de las aguas costeras, los ríos, los lagos, los humedales y los acuíferos. Ejemplos son la construcción a lo largo de la costa de nuevos puertos y zonas urbanas, la alteración de los sistemas fluviales para la navegación y para embalses de almacenamiento de agua, el drenaje de humedales para aumentar la superficie agrícola, la sobreexplotación de los fondos pesqueros, las múltiples fuentes de contaminación provenientes de la agricultura, la industria, el turismo y las aguas residuales de los hogares. Un dato significativo de esta presión es que mientras la población desde 1900 se ha multiplicado por cuatro, la extracción de agua se ha multiplicado por seis. La calidad de las masas naturales de agua se está reduciendo debido al aumento de la contaminación y a los factores mencionados. La Asamblea General de la ONU estableció en el año 2000 ocho objetivos para el futuro (Objetivos de Desarrollo del Milenio). Entre ellos estaba el que los países se esforzasen en invertir la tendencia de pérdida de recursos medioambientales, pues se reconocía la necesidad de preservar los ecosistemas, esenciales para mantener la biodiversidad y el bienestar humano, pues de ellos depende la obtención de agua potable y alimentos.
Para ello además de políticas de desarrollo sostenible, se precisan sistemas de depuración que mejoren la calidad de los vertidos generados por la actividad humana. La depuración del agua es el conjunto de tratamientos de tipo físico, químico o biológico que mejoran la calidad de las aguas o que eliminan o reducen la contaminación. Hay dos tipos de tratamientos: los que se aplican para obtener agua de calidad apta para el consumo humano y los que reducen la contaminación del agua en los vertidos a la naturaleza después de su uso.


RIESGOS BIOLOGICOS

Los contaminantes biologicos ,incluyen los microorganismos patogenos. estos contaminantes producen enfermedadades infecciosas.
la oxidacion de las materias no es solo la causa del fenomeno si no que tambien intervienen la oxidacion de nitritos y de las sales amoniacales, asi como las necesidades originadas por los fenomenos de asimilacion y de nuevas celulas.
De igual modo las vareaciones se producen tambien segun especie de germenes, concentracion de estos y su edad .Precencia de bacterias nitrificantes y de protozoos consumidores propios de oxigeno que se nutren de las bacterias, entre otras causas.




RIESGOS QUIMICOS

Las instalaciones industriales incluyen una gran variedad de operaciones de minería, transporte, generación de energía, fabricación y eliminación de desperdicios, que tienen peligros inherentes que requieren un manejo cuidadoso. Por ejemplo, las operaciones industriales que incluyen el manejo, almacenamiento y procesamiento de sustancias que son potencialmente peligrosas, como son: los químicos reactivos y desechos peligrosos. Asimismo, las instalaciones industriales, pueden acarrear peligros potenciales que son distintos de aquellos de las sustancias peligrosas. Estos riesgos son generalmente por sustancias y reacciones químicas, son causadas en industrias , comercios o viviendas.Esto ocurre por el uso inadecuado de combustible,fallas de instalaciones eléctricas.

LA EUTROFICACIÓN Y SU CONTROL

En aguas relativamente tranquilas, como lagos y lagunas, los vegetales acuáticos proliferan debido a la presencia de elementos nutritivos como nitratos y fosfatos que actúan como fertilizantes. Las principales fuentes de nutrientes son las aguas negras y los escurrimientos agrícolas que originan el crecimiento masivo de algas y lirios, que genera grandes cantidades de masas vegetales sobre las aguas y su posterior acumulación sobre las riberas. Cuando las plantas mueren, para su descomposición consume el oxígeno disuelto en el agua provocando condiciones anaeróbicas. La eutroficación o eutrofización (del griego eú, bien, y trophé, alimentación) es un proceso natural de envejecimiento de agua estancada o de corriente lenta con exceso de nutrientes y que acumula en el fondo materia vegetal en descomposición. Las plantas se apoderan del lago hasta convertirlo en pantano y luego se seca. Los problemas se inician cuando el hombre contamina lagos y ríos con exceso de nutrientes que generan la aceleración del proceso de eutroficación, que ocasiona el crecimiento acelerado de algas, la muerte de peces y demás flora y fauna acuática, generando condiciones anaeróbicas.
El proceso de eutroficación resulta de la utilización de fosfatos y nitratos como fertilizantes en los cultivos agrícolas, de la materia orgánica de la basura, de los detergentes hechos a base de fosfatos, que son arrastrados o arrojados a los ríos y lagos son un problema muy grave para las aguas estancadas cerca de los centros urbanos o agrícolas. Durante las épocas cálidas la sobrecarga de estos productos químicos, que sirven de nutrientes, generan el crecimiento acelerado de vegetales como algas , cianobacterias, lirios acuáticos y lenteja de agua, las cuales al morir y ser descompuestas por las bacterias aeróbicas provocan el agotamiento del oxígeno disuelto en la capa superficial de agua y causan la muerte de los diferentes tipos de organismos acuáticos que consumen oxígeno, en las aguas de los lagos y ríos. Lago eutrófico es aquel de poca profundidad y poco contenido de oxígeno disuelto pero rico en materias nutritivas y materia orgánica.
Algunos de los cambios que ocurren con la eutroficación:
Cambios biológicos
Aumenta considerablemente el fitoplancton. Las algas verdeazules se desarrollan espectacularmente mientras que las de otros tipos desaparecen.
Aumenta la actividad bacteriana.
Los animales acuáticos enferman y mueren.
Cambios físicos

Los restos de plantas y animales muertos se acumulan en los fondos, frenando la circulación del agua.
El agua se torna parda y maloliente. Cambia de color: rojo, verde, amarillo o pardo.
Cambios químicos
El oxígeno disuelto baja de alrededor de 9 mg/l a 4 mg/l lo cual afecta negativamente y de inmediato a los organismos. Cuando el nivel baja a 2 mg/l todos los animales han muerto. Hay una significativa elevación de la DBO.
La concentración de compuestos nitrogenados, fosfatados se incrementa, así como la de otros elementos químicos.

ORIGEN Y CARACTERISTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES

CONSTITUYENTES DE AGUA RESIDUAL

Los humedales son áreas que se encuentran saturadas por aguas superficiales o subterráneas con una frecuencia y duración tales, que sean suficientes para mantener condiciones saturadas. Suelen tener aguas con profundidades inferiores a 60 cm con plantas emergentes como espadañas, carrizos y juncos (Véase Figura 1). La vegetación proporciona superficies para la formación de películas bacterianas, facilita la filtración y la adsorción de los constituyentes del agua residual, permite la transferencia de oxígeno a la columna de agua y controla el crecimiento de algas al limitar la penetración de luz solar.
Los humedales tienen tres funciones básicas que los hacen tener un atractivo potencial para el tratamiento de aguas residuales, son estas:
Fijar físicamente los contaminantes en la superficie del suelo y la materia orgánica.
Utilizar y transformar los elementos por intermedio de los microorganismos.
Lograr niveles de tratamiento consistentes con un bajo consumo de energía y bajo mantenimiento.
Existen dos tipos de sistemas de humedales artificiales desarrollados para el tratamiento de agua residual : Sistemas a Flujo Libre (FWS) y Sistemas de Flujo Subsuperficial (SFS). En los casos en que se emplean para proporcionar tratamiento secundario o avanzado, los sistemas FWS suelen consistir en balsas o canales paralelos con la superficie del agua expuesta a la atmósfera y el fondo constituido por suelo relativamente impermeable o con una barrera subsuperficial, vegetación emergente, y niveles de agua poco profundos (0.1 a 0.6 m).
Adicionalmente de las aguas residuales municipales, los humedales construidos han sido usados para una variedad de industrias, escorrentía de aguas agrícolas y de lluvias, lixiviados de vertederos, rebose de alcantarillados combinados, drenaje de minas y aguas residuales domésticas en pequeños humedales tras tanques sépticos convencionales.
En cuanto al rendimiento de los humedales, se puede decir que pueden tratar con eficiencia niveles altos de DBO, SS y nitrógeno (rendimientos superiores al 80%), así como niveles significativos de metales, trazas orgánicas y patógenos. No ocurre lo mismo con la eliminación de fósforo que es mínima en estos sistemas.

CARACTERISTICAS FISICAS

Color

Causado por sólidos suspendidos (aparente), material coloidal y sustancias en solución (verdadero).

Fuentes de color: infiltración, aportes por conexiones erradas, descargas industriales, y descomposición de compuestos orgánicos.

Café claro, gris claro, gris oscuro o negro.


Olor:


Agua residual fresca: olor inofensivo

Generadores de olores: indol, eskatol, mercaptanos, sulfuro de hidrógeno.

Métodos de medición: métodos sensoriales e instrumentales.

Temperatura:


Regiones cálidas: 13°C - 30°C

Regiones frías: 7°C - 18°C

Afecta las reacciones químicas, velocidades de reacción, uso del agua, vida acuática.

T° óptima vida bacteriana: 25°C - 35°C

Detención de procesos aeróbicos y de nitrificación: 50°C

Detención producción de metano: 15°C

Detención procesos nitrificantes: 5°C

CARACTERISTICAS QUIMICAS

Constituyentes orgánicos :


Proteínas

Grasas y aceites

Carbohidratos

Constituyentes inorgánicos

Elementos individuales (Ca, Cl, Fe, Cr, Zn, etc.)

Compuestos (NO3, SO4)

Otros constituyentes inorgánicos:


Azufre:

Ion sulfato en aguas de abastecimiento y residuales

Sulfatos se reducen biológicamente a sulfuros

Metales

Todos los organismos los requieren.

Medición: absorción atómica, plasma acoplado por inducción o colorimetría.

Clases de metales: disueltos, suspendidos, totales, extractables en ácido (en solución, ácido mineral en caliente).

CARACTERISTICAS BIOQUIMICAS

Importancia: enfermedades, descomposición y estabilización.

Microorganismos presentes en Aguas superficiales y subterráneas:

Bacterias, hongos, algas, protozoos, plantas y animales vivos, virus.

Clasificación: eucariotas, eubacterias y arqueobacterias.

Eucariotas : núcleo recubierto, varias moléc. de ADN. Procariotas (bacterias y arqueobacterias).

Fuente de carbono: heterótrofos (requieren carbono orgánico) y autótrofos (carbono celular se deriva del CO2).


Requerimientos de oxígeno: aerobios obligados, anaerobios facultativos, anaerobios aerotolerantes y anaerobios obligados.

Requerimientos ambientales:

por T°: psicrofílicas (-10 - 20°C), mesofílicas (10 - 50°C), termofílicas (40 - 70°C) e hipertermofílicas (70 - 95°C)

pH óptimo para crecimiento bacterial: 6.5 - 7.5

Fuente de carbono: heterótrofos (requieren carbono orgánico) y autótrofos (carbono celular se deriva del CO2).


Requerimientos de oxígeno: aerobios obligados, anaerobios facultativos, anaerobios aerotolerantes y anaerobios obligados.

Requerimientos ambientales:

por T°: psicrofílicas (-10 - 20°C), mesofílicas (10 - 50°C), termofílicas (40 - 70°C) e hipertermofílicas (70 - 95°C)

pH óptimo para crecimiento bacterial: 6.5 - 7.5




MUESTREO Y PROCEDIMIENTOS ANALITICOS

Muestra Simple, Puntual o Instantánea.

Es la muestra recolectada en un sitio específico durante un periodo corto, de minutos a segundos. Representa un instante en el tiempo y un punto en el espacio del área de muestreo. Sólo representa la composición del agua para ese tiempo y lugar específicos. Dicha muestra puede ser representativa de espacios y tiempos mayores si se sabe con anterioridad que la composición es constante en el tiempo y que no existen gradientes de concentración espaciales.

Las muestras instantáneas se usan para:

1. Determinar las características de descargas instantáneas, transigentes y para identificar la fuente y evaluar los efectos potenciales en los procesos de tratamiento. Estas descargas son frecuentemente detectadas visualmente por el operador de la planta en sus rutinas diarias; la duración típica es desconocida.

2. Estudiar variaciones y extremos en un flujo de desechos en determinado periodo.

3. Evaluar la descarga si esta ocurre intermitentemente durante periodos cortos.

4. Determinar si la composición de la corriente para hacer el muestreo es razonablemente constante.

5. Determinar si los componentes por analizar son inestables o no pueden ser preservados.

Las muestras puntuales discretas son aquellas que corresponden a un sitio seleccionado, a una profundidad y tiempo definidos. Una muestra puntual integrada en profundidad corresponde a la que es recolectada a profundidades definidas de la columna de agua, en un sitio y tiempo seleccionados. El diseño del muestreo deberá tener en consideración descargas cíclicas o temporales del cuerpo receptor en estudio.


MUESTREO

Para seleccionar un sitio adecuado es necesario seguir las siguientes recomendaciones:

1.- En un río, torrente, lago, depósito, manantial o pozo superficial, para que la muestra sea representativa, el punto de muestreo no debe estar muy próximo a la orilla o excesivamente alejado en superficie o profundidad del lugar de captación. En los torrentes, se evitarán las zonas de estancamiento.

Estos puntos de muestreos deben señalarse por mapas o con piquetes, o boyas, de modo que en cualquier momento sean identificables.

En ríos y corrientes, los valores analíticos pueden variar con la profundidad, caudal o distancia al margen.

Si se dispone de equipo, es mejor tomar una muestra integrada de la superficie al fondo media corriente, de tal manera que las porciones que formen la muestra ocasional o instantánea, es mejor tomarlas a media corriente y a media profundidad.

2.- En las plantas de tratamiento, los puntos de muestreo requeridos están situados: antes de la planta (agua cruda), en la planta (control) y después de la planta (rendimiento del tratamiento).

3.- Los puntos de muestreo para aguas residuales serán ubicados allí donde las condiciones de flujo faciliten mezclas homogéneas.

4.- En albañales y canales estrechos, las muestras deben tomarse en el tercio inferior de la profundidad. En los anchos, los puntos deben situarse a través del canal. Siempre la velocidad de la corriente ha de ser suficiente par prevenir el depósito de sólidos.

5.- Es difícil tomar una muestra representativa de una mezcla heterogénea de agua residual, por lo que se acudirá a tomar muestras compuestas (proporcional al caudal) para poder estimar las características del agua.

6.- En pozos de registro profundo, hay que tomar las precauciones necesarias para prevenir la falta de oxigeno o la existencia de gases tóxicos o inflamables.

7.- En tuberías cerradas es preferible elegir una sola estación de muestreo, previamente estudiada, con muestras a diferentes distancias en la conducción. Hay que evitar puntos donde el agua esté remansada.

METODOS DE ANALISIS

 



Seleccion del sitio del muestreo
Para seleccionar un sitio adecuado es necesario seguir las siguientes recomendaciones:

1.- En un río, torrente, lago, depósito, manantial o pozo superficial, para que la muestra sea representativa, el punto de muestreo no debe estar muy próximo a la orilla o excesivamente alejado en superficie o profundidad del lugar de captación. En los torrentes, se evitarán las zonas de estancamiento.

Estos puntos de muestreos deben señalarse por mapas o con piquetes, o boyas, de modo que en cualquier momento sean identificables.

En ríos y corrientes, los valores analíticos pueden variar con la profundidad, caudal o distancia al margen.

Si se dispone de equipo, es mejor tomar una muestra integrada de la superficie al fondo media corriente, de tal manera que las porciones que formen la muestra ocasional o instantánea, es mejor tomarlas a media corriente y a media profundidad.

2.- En las plantas de tratamiento, los puntos de muestreo requeridos están situados: antes de la planta (agua cruda), en la planta (control) y después de la planta (rendimiento del tratamiento).

3.- Los puntos de muestreo para aguas residuales serán ubicados allí donde las condiciones de flujo faciliten mezclas homogéneas.

4.- En albañales y canales estrechos, las muestras deben tomarse en el tercio inferior de la profundidad. En los anchos, los puntos deben situarse a través del canal. Siempre la velocidad de la corriente ha de ser suficiente par prevenir el depósito de sólidos.

5.- Es difícil tomar una muestra representativa de una mezcla heterogénea de agua residual, por lo que se acudirá a tomar muestras compuestas (proporcional al caudal) para poder estimar las características del agua.

6.- En pozos de registro profundo, hay que tomar las precauciones necesarias para prevenir la falta de oxigeno o la existencia de gases tóxicos o inflamables.

7.- En tuberías cerradas es preferible elegir una sola estación de muestreo, previamente estudiada, con muestras a diferentes distancias en la conducción. Hay que evitar puntos donde el agua esté remansada.

ANALISIS QUIMICO

 



Análisis Químico: se recomiendan botellas de borosilicatos (pirex), goma dura o polietileno, es decir, materiales inertes. Los envases de vidrios no son aconsejables para muestras con sodio, metales alcalinos o silicatos.


Los envases de polietileno deben ser tratados previamente con HCl diluido, para evitar trazas de metales que puedan quedar de su elaboración. El ión PO4 desaparece de las soluciones guardadas en estos envases, se cree que debido a bacterias.

Los tapones de vidrios no son deseables para líquidos alcalinos, así como los de goma no lo son para disolventes orgánicos.

La capacidad mínima de los envases es de 2 a 3 litros.


ANALISIS MICROBIOLOGICO

Frascos de vidrios de borosilicatos de boca ancha, esterilizados, con tapón de vidrio esmerilado, protegido éste y es cuello con cubierta de papel o estaño.

La capacidad mínima es de 250 ml.



ANALISIS BIOLOGICO

Análisis Biológico: Frasco limpio (neutro), con capacidad mínima de 2 litros. No es preciso que esté esterilizado.




TRATAMIENTO PRELIMINAR

Tratamiento primario
El tratamiento primario es para reducir aceites, grasas, arenas y sólidos gruesos. Este paso está enteramente hecho con maquinaria, de ahí conocido también como tratamiento mecánico.


Remoción de sólidos
En el tratamiento mecánico, el afluente es filtrado en cámaras de rejas para eliminar todos los objetos grandes que son depositados en el sistema de alcantarillado, tales como trapos, barras, condones, compresas, tampones, latas, frutas, papel higiénico, etc. Éste es el usado más comúnmente mediante una pantalla rastrillada automatizada mecánicamente. Este tipo de basura se elimina porque esto puede dañar equipos sensibles en la planta de tratamiento de aguas residuales, además los tratamientos biológicos no están diseñados para tratar sólidos.
Remoción de arena
Esta etapa (también conocida como escaneo o maceración) típicamente incluye un canal de arena donde la velocidad de las aguas residuales es cuidadosamente controlada para permitir que la arena y las piedras de ésta tomen partículas, pero todavía se mantiene la mayoría del material orgánico con el flujo. Este equipo es llamado colector de arena. La arena y las piedras necesitan ser quitadas a tiempo en el proceso para prevenir daño en las bombas y otros equipos en las etapas restantes del tratamiento. Algunas veces hay baños de arena (clasificador de la arena) seguido por un transportador que transporta la arena a un contenedor para la deposición. El contenido del colector de arena podría ser alimentado en el incinerador en un procesamiento de planta de fangos, pero en muchos casos la arena es enviada a un terraplén

REJAS

En varias obras hidráulicas se utilizan rejas para proteger equipamientos delicados, como pueden ser bombas hidráulicas, plantas de tratamiento de agua potable, plantas de tratamiento de aguas servidas, sistemas de riego, etc.


De acuerdo con el tipo de agua que llega, y del contenido de materiales gruesos que se quieren retener fuera de las instalaciones, las rejas pueden ser:

de limpieza manual; o,

de limpieza mecánica.

La operación de desbaste puede ser más o menos eficaz, según la separación entre los barrotes de la reja:
desbaste fino, con una separación de los barrotes de 3 a 10 mm.
desbaste medio, con una separación de 10 a 25 mm entre los barrotes; y,

predesbaste, con una separación de 50 a 100 mm.

Es aconsejable, en función de la cantidad de material que trae la corriente, colocar más de una reja, para ir reteniendo sucesivamente el material cada ves más fino.


TAMISES

Como primer elemento del pretratamiento mecánico, el equipo de desbaste tiene una importancia clave en el proceso de depuración, tanto en una planta depuradora de aguas residuales como p.e. en el tratamiento de aguas de proceso.


El objetivo consiste en alcanzar el mayor grado de separación posible bajo los condicionantes hidráulicos. En plantas de depuración de aguas residuales, frecuentemente se exige la devolución de la materia soluble al flujo de agua, a fin de incorporar este sustrato orgánico a la etapa biológica.

La higiene en el funcionamiento, la fiabilidad en la operación y en el menor mantenimiento posible son otras consideraciones que cada vez van adquiriendo mayor importancia.
Solución:

El Tct-020 trabaja conforme a un sistema singular, que efectúa las funciones de desbaste, lavado, extracción, deshidratación y prensado dentro de un solo equipo.

Dependiendo del paso del tamiz (0.5 a 5mm) y del tamaño se pueden tamizar diferentes cantidades de caudales.

El Tct-020 está fabricado en acero inoxidable.

El equipo puede ser colocado en un canal, o bien en cuba de acero inoxidable. El Tct-020 es capaz de efectuar un tamizado de aguas residuales o de proceso con pasos mínimos directamente en el canal, sin necesidad de bombeo.

Funcionamiento:

El Tct-020 se instala con una inclinación de 35º, bien en un contenedor o bien directamente en un canal. El agua entra en el tambor frontalmente y atraviesa el tamiz de perfil en cuña, quedándose los sólidos sedimentables, sobrenadantes y flotantes retenidos en la malla. Gracias a la formación de una capa de residuos, se produce un efecto adicional de filtración, llevada a cabo por el manto de rechazo. La forma específica de la malla de perfil en cuña asegura que los sólidos se quedan retenidos en el plano interior del tambor, sin llegar a atascar la malla.

Al alcanzar una determinada diferencia de cotas de agua, se pone en marcha el mecanismo de auto-limpieza. El tambor empieza a girar, transportando los residuos hacia la parte superior y haciéndolos caer por medio de agua a presión y un cepillo dispuesto en su interior a una tolva situada en el centro del tambor. Desde ahí, un tornillo sinfín transporta el material de desbaste hacia el tubo de extracción.

El sistema de lavado de residuos se encarga, en este punto de extraer los sólidos solubles del material de desbaste y reincorporarlos al flujo de agua tamizada. El tornillo de extracción transporta, deshidrata, compacta los residuos y los deposita en un contenedor, cuba, cesta… Los grados de sequedad alcanzados en el residuo son del 40% MS.

Ventajas:

1- Gran capacidad de desbaste.
2- Mínima perdida de carga.

3- Equipo completo de acero inoxidable.

4- Flujo obligado.

5- Función múltiple.

6- Ampliaciones posteriores

7- Equipo prácticamente libre de mantenimiento

DESARENADORES

Desarenador es una estructura diseñada para retener la arena que traen las aguas servidas o las aguas superficiales a fin de evitar que ingresen, al canal de aducción, a la central hidroeléctrica o al proceso de tratamiento y lo obstaculicen creando serios problemas.


Existen varios tipos de desarenadores, los principales son:
Desarenador Longitudinal;

Desarenador de vórtice.

Desarenador longitudinal

Ejemplo de desarenador longitudinal (entrada del agua).Su funcionamiento se basa en la reducción de la velocidad del agua y de las turbulencias, permitiendo así que el material sólido transportado en suspensión se deposite en el fondo, de donde es retirado periódicamente.

Normalmente se construyen dos estructuras paralelas, para permitir la limpieza de una de las estructuras mientras la otra está operando.


TANQUES SEPARODORES DE GRASA

Los equipos o tratamientos separadores de grasas y aceites son elementos esenciales en el tratamiento de aguas residuales que puedan contener materiales hidrofibicos como grasas de origen animal, vegetal o aporte de detergentes. Es necesaria su instalacion para una basica depuracion de aguas residuales, bien sea a nivel domestico, comercial como en hoteles, campings, talleres mecanicos, restaurantes, salas de baño como balnearios o a nivel industrial, donde debe cumplir estandares mas elevados.


Por medio de un proceso simple como la sedimentacion se separan tanto los solidos decantables como aquellos que flotan. El material que flota consiste en aceites, ceras, acidos grasos y jabones insolubles que se conoce genericamente como grasas.

Durante esta decantacion primaria existe la tendencia a que las partuculas formen agregados, hecho que puede ayudarse con la adiccion de compuestos quimicos o por medio de procesos que aprovechan la diferencia de densidades provocando la separacion del liquido en dos fases: la superior de grasas y la inferior de agua. El efluente se recoge de la parte intermedia, evitando asi la salida de las grasas, las grasas y aceites se acumulan en las partes superiores de donde pueden ser retiradas facilmente, y en algunas industrias pueden ser reciclados para nuevos usos.

Otros sistemas de separacion utilizan el bemol (producto natural biodegradable) para separar las grasas o el tratamiento por medio de biomasa se consigue que la biomasa se consuma las grasas, quedando solo agua y CO2.

Los equipos m?s simples diseñados para separar las grasas consisten en tanques que se instalan, y simplemente por diferencia de peso y densidad logran separar las grasas y los aceites del agua, estos equipos para una optima depuracion deben ser instalados solo si previamente la red de aguas fecales sea separado de las demas aguas servidas, sino existe esta separacion deben instalarse equipos mas complejos.

Los tanques pueden estar fabricados en diferentes materiales, sin que por ello influya en el objetivo de separar las grasas, los prefabricados los comercializan en hormigon, acero recubierto de resina epoxica, PVC, poliester etc. Algunos de estos equipos un poco mas complejos, necesitan de energia electrica para su funcionamiento, generalmente estos equipos van enterrados en el suelo, aunque no necesariamente deban ser enterrados, dependen de muchos factores como necesidad de liberacion de espacio, altura de la tuberia, y funcionamiento en su del equipo.

A nivel domestico o a nivel industrial se puede acudir a la fabricacion en situ de los separadores, a nivel domestico es zonas rurales, debido a la dificultad de transporte de los prefabricados o su costo y a nivel industrial por sus necesidades especificas de volumen, dimensiones y exigencias reglamentarias, propias de cada industria.

FILTRCION

 






El agua que se distribuye en ciudades o las comunidades es tratada extensivamente. Las medidas específicas de purificación del agua se toman para hacer que el agua alcance los estándares actuales de calidad requeridos.

Los métodos de purificación se pueden dividir en la deposición de materia suspendida, tratamiento físico/químico de coloides y el tratamiento biológico. Todos estos métodos de tratamiento tienen varias aplicaciones diferentes.
La purificación física del agua se refiere sobre todo a técnicas de filtración. La filtración es un instrumento de purificación para quitar los sólidos de los líquidos. Hay varios tipos de técnicas de filtración. Un filtro típico consiste en un tanque, los medios de filtro y un regulador para permitir la expulsión.
Pantallas
La filtración a través de las pantallas se hace generalmente al principio del proceso de la purificación del agua. La forma de las pantallas depende de las partículas que tienen que ser eliminadas.
Filtración de la arena

La filtración de la arena es un método usado con frecuencia, muy robusto para quitar los sólidos suspendidos del agua. El medio de filtro consiste en una capa múltiple de arena con una variedad de tamaño y gravedad específica. Cuando el agua atraviesa el filtro, los sólidos suspendido en el agua precipitan en la arena donde quedan como residuo y en el agua se reduce los sólidos suspendidos, esta fluye del filtro. Cuando los filtros se cargan con las partículas se invierte la dirección de filtración, para regenerarlo. Los sólidos suspendidos más pequeños tienen la capacidad de pasar a través de un filtro de arena, a menudo se requiere la filtración secundaria.

CENTRIFUGACION

la centrifugación es un proceso de separación que utiliza la acción de la fuerza centrífuga para promover la aceleración de partículas en una mezcla de sólido-líquido. Dos fases claramente distintas se forman en el recipiente durante la centrifugación:
El sedimento
Generalmente no tiene una estructura uniforme.
El centrifugado o el concentrado que es el líquido flotante.


A menudo claro, algunas veces nublado, debido a la presencia de las partículas coloidales muy finas que no se depositan fácilmente. Sin embargo puede también contener varias fases si el líquido intersticial de las mezclas contiene el elemento con diversas densidades, tales como aceites por ejemplo.


Los centrifugadores se encargan de la separación de las partículas mediante fuerza de aceleración gravitacional que se logra gracias a una rotación rápida. Este proceso puede provocar la sedimentación o suspensión de las partículas o puede conseguir la fuerza necesaria para la filtración a través de algún tipo de filtro.


La aplicación mas común es la separación de sustancias sólidas a partir de suspensiones altamente concentrados. Si se usa de esta manera para el tratamiento de las aguas residuales se consigue la deshidratación y creación de sedimento mas o menos consistente dependiendo de la naturaleza del lodo tratado, y la aceleración en concentrar o aumentar el grosor de lodo poco concentrado.

Los centrifugadores de sedimentos fueron inventados para la separación entre líquidos y sólidas y para los solidos no manejables. Pronto se llego a la conclusión de que este tipo de sistemas tiene una gran cantidad de aplicaciones adicionales desde la separación de sólidos e impurezas, hasta la separación de sólidos en líquidos

TRATAMIENTO SECUNDARIO-BIOLOGICO

Entre las operaciones que se utilizan en el tratamiento secundario de las aguas contaminadas están el proceso de lodos activados, la aireación u oxidación total, filtración por goteo y el tratamiento anaeróbico.


El tratamiento secundario de aguas negras es un proceso biológico que utiliza bacterias aerobias como un primer paso para remover hasta cerca del 90 % de los desechos biodegradables que requieren oxígeno. Después de la sedimentación, el agua pasa a un tanque de aireación en donde se lleva a cabo el proceso de degradación de la materia orgánica y posteriormente pasa a un segundo tanque de sedimentación, de ahí al tanque de desinfección por cloro y después se descarga para su reutilización.

El tratamiento secundario más común para el tratamiento de aguas negras es el de los lodos activados. Las aguas negras que provienen del tratamiento primario pasan a un tanque de aireación en donde se hace inyecta aire a presión o se produce un efecto de agitación mecánica desde el fondo del tanque, con el propósito de brindar un rápido crecimiento de las bacterias aeróbicas y otros microorganismos. Las bacterias aeróbicas utilizan el oxígeno para descomponer los desechos orgánicos de las aguas negras.

Los sólidos en suspensión y las bacterias forman una especie de lodo conocido como lodo activado, el cual se deja sedimentar y luego es llevado a un tanque digestor aeróbico para que sea degradado. Finalmente el lodo activado es utilizado como fertilizante en los campos de cultivo, incinerado, llevado a un relleno sanitario o arrojado al mar.

Otras plantas de tratamiento de aguas negras utilizan un dispositivo llamado filtro percolador en lugar del proceso de lodos activados. En este método, las aguas negras a las que les han sido eliminados los sólidos grandes, son rociadas sobre un lecho de piedras de aproximadamente 1.80 metros de profundidad. A medida que el agua se filtra entre las piedras entra en contacto con las bacterias que descomponen a los contaminantes orgánicos.
A su vez, las bacterias son consumidas por otros organismos presentes en el filtro. Del tanque de aireación o del filtro percolador se hace pasar el agua a otro tanque para que sedimenten los lodos activados. El lodo sedimentado en este tanque se pasa de nuevo al tanque de aireación mezclándolo con las aguas negras que se están recibiendo o se separa, se trata y luego se tira o se entierra.

Una planta aeróbica de tratamiento de aguas negras produce grandes cantidades de lodos que se necesitan eliminar como desechos sólidos. El proceso de eliminación de sólidos de las aguas negras no consiste en quitarlos y tirarlos, sino que se requiere tratarlos antes de tirarlos y su eliminación es complicada y costosa.

Algunas plantas de tratamiento de aguas negras utilizan filtros trampa, en donde las bacterias aerobias llevan a cabo el proceso de degradación de la materia orgánica cuando las aguas escurren a través de un lecho grande lleno de piedra triturada cubierta de bacterias aerobias y de protozoarios.

TANQUES IMHOF

Pueden verse tanques Imhoff en muchas formas, rectangulares y hasta circulares, pero siempre disponen de una cámara o cámaras superiores por las que pasan las aguas negras en su período de sedimentación, además de otra cámara inferior donde la materia recibida por gravedad permanece en condiciones tranquilas para su digestión anaeróbica. De la forma del tanque se obtienen varias ventajas:


1) los sólidos sedimentables alcanzan la cámara inferior en menor tiempo;

2) la forma de la ranura y de las paredes inclinadas que tiene la cámara acanalada de sedimentación, fuerza a los gases de la

digestión a tomar un camino hacia arriba que no perturba la acción sedimentadora.

Alrededor de 1925, la digestión separada con calefacción ya había demostrado ser conveniente y económica, y en la actualidad ésta se emplea en todas las grandes plantas junto con tanques de sedimentación, con remoción continua de los lodos para la digestión. A pesar de esto, los tanques Imhoff todavía tienen su propio lugar en el tratamiento primario de las aguas negras, especialmente debido a su simplicidad de operación. En algunas situaciones locales, sólo esta ventaja puede pesar más que cualquier otra.
Como todo dispositivo para un tratamiento primario, el tanque Imhoff puede ser una parte de una planta para el tratamiento completo, y en tal caso su comportamiento de digestión debe tener una capacidad tanto para los lodos secundarios como para los que recibirá de la sobrepuesta cámara de sedimentación.

Los tanque Imhoff, tienen canales de entrada y salida tales que puede, a voluntad, invertirse el sentido del flujo a través de las cámaras de sedimentación. Esta característica da como resultado una mejor distribución de la materia sedimentable en el compartimento inferior, donde los lodos tienden a acumularse en la tolva cabezal, según el sentido del flujo.
Las aguas negras entran por el canal de entrada "a". Abiertas las válvulas de entrada en un extremo del tanque y bajados los vertederos de ajuste en el otro, las aguas negras pueden dirigirse a través de las cámaras de sedimentación "A" en cualquier sentido; y, después de unas cuantas semanas, si se quiere, en sentido opuesto. Depositados los sólidos sedimentables, las aguas negras salen clarificadas por el canal de salida "b". Los sólidos se sedimentan deslizándose por las superficies lisas de las paredes inclinadas, atravesando la ranura estrecha hacia abajo, para depositarse en la cámara de digestión "B", donde permanecen unos treinta días, más o menos, o hasta que sean bien digeridos. Los gases provenientes de la digestión suben por las ventosas de gas "D", debido a que las paredes solapadas impiden su paso a través de las cámaras de sedimentación, asegurando así mejor rendimiento. Los sólidos digeridos se extraen bajo carga estática por las válvulas de lodos a través de los tubos laterales, en tiempo conveniente. Se dejan abiertos los extremos superiores de estos tubos, de modo que fluyan libremente los lodos y para limpiar los tubos a voluntad

FOSAS SEPTICAS

Las fosas sépticas son unidades de tratamiento primario de las aguas negras domésticas; en ellas se realiza la separación y transformación físico-química de la materia sólida contenida en esas aguas. Se trata de una forma sencilla y barata de tratar las aguas negras y está indicada (preferentemente) para zonas rurales o residencias situadas en parajes aislados. Sin embargo, el tratamiento no es tan completo como en una estación para tratamiento de aguas negras.


En consecuencia con las directivas de protección del ambiente, no son válidas estas soluciones en el territorio de la CE. Las fosas sépticas deben ser revisadas y vaciadas con cierta periodicidad (dependiendo de sus características, localización y diseño). Este proceso debe ser realizado por compañías especializadas (poceros), dotadas de las oportunas certificaciones y autorizaciones. Los residuos obtenidos han de procesarse en instalaciones adecuadas y específicas (como secadoras de lodos y depuradoras), y los residuos finales deben eliminarse de una forma regulada por los organismos oficiales relevantes. Actualmente existen depósitos adecuadamente acondicionados; pero esta solución no es permanente, y puede resultar modificada por nuevas ordenanzas municipales, autonómicas o estatales.
Tras la fermentación del residuo, el ambiente de una fosa está saturado de gases orgánicos (metano, nitrógeno, monóxido y dióxido de carbono principalmente) y con un gran defecto de oxígeno. Por tal razón, no se debe entrar en ellas sin antes dejarlas ventilar; debiendo usarse además medios auxiliares de respiración (máscaras de oxígeno autónomas, o bombas de aireación), como exige la reglamentación de Prevención de Riesgos Laborales.
En el tratamiento primario de los residuos urbanos, sobre todo en zonas rurales, pueden usarse las fosas sépticas, tanques de forma generalmente cilíndrica, en los que se realiza la transformación y separación de la materia sólida contenida en las aguas residuales. Es posible encontrarlos ya prefabricados. El tanque prefabricado de menor tamaño tiene una capacidad de aproximadamente mil litros, midiendo 1,1×1,1 m (longitud×diámetro). Para volúmenes mayores es recomendable que la longitud sea superior al doble del diámetro.

LAGUNAS DE ESTABILIZACION

Las lagunas de estabilización son fundamentalmente reservorios artificiales, que comprenden una o varias series de lagunas anaerobias, facultativas y de maduración. El tratamiento primario se lleva a cabo en la laguna anaerobia, la cual se diseña principalmente para la remoción de materia orgánica suspendida (SST) y parte de la fracción soluble de materia orgánica (DBO5). La etapa secundaria en la laguna facultativa remueve la mayoría de la fracción remanente de la DBO5 soluble por medio de la actividad coordinada de algas y bacterias heterotróficas. El principal objetivo de la etapa terciaria en lagunas de maduración es la remoción de patógenos y nutrientes (principalmente Nitrógeno). Las lagunas de estabilización constituyen la tecnología de tratamiento de aguas residuales más costo-efectiva para la remoción de microorganismos patógenos, por medio de mecanismos de desinfección natural. Las lagunas de estabilización son particularmente adecuadas para países tropicales y subtropicales dado que la intensidad del brillo solar y la temperatura ambiente son factores clave para la eficiencia de los procesos de degradación.
Tratamiento de aguas residuales en lagunas de estabilización

Lagunas anaerobias

Estas son las unidades mas pequeñas de la serie. Por lo general tienen una profundidad de 2-5 m y reciben cargas orgánicas volumétricas mayores a 100 g DBO5/m3 d. Estas altas cargas orgánicas producen condiciones anaerobias estrictas (oxigeno disuelto ausente) en todo el volumen de la laguna. En términos generales, las laguna anaerobia funcionan como tanques sépticos abiertos y trabajan extremadamente bien en climas calientes. Una laguna anaerobia bien diseñada puede alcanzar remociones de DBO5 alrededor del 60% a temperaturas de 20 °C. Un tiempo de retención hidráulico (TRH) de 1 día es suficiente para aguas residuales con una DBO5 de hasta 300 mg/l y temperaturas superiores a 20 °C. Los diseñadores siempre han mostrado preocupación por las posibles molestias generadas por los olores. Sin embargo, los problemas de olor pueden minimizarse con un diseño adecuado de las unidades, siempre y cuando la concentración de SO42- en el agua residual sea menor a 500 mg/l. La remoción de materia orgánica en laguna anaerobia es gobernada por los mismos mecanismos que ocurren en cualquier reactor anaerobio

ZANJAS DE OXIDACION

 




Las zanjas de oxidación corresponden a un sistema particular de lodos activados, el que se caracteriza por considerar un proceso de aireación extendida. Por aireación extendida se entiende la digestión aeróbica de los lodos en el propio reactor de lodos activados (RLA) por sobre oxigenación. Un esquema típico consiste en un canal de forma anular de 4.0 m de profundidad aproximadamente, con equipos de aireación para incorporar oxígeno y promover la circulación de las aguas, y para impartir suficiente velocidad horizontal al líquido de modo de evitar la decantación de los sólidos.

La característica más importante de las zanjas es su capacidad para producir efluentes de alta calidad de una manera simple y confiable produciendo una cantidad mínima de lodo "estable". La otra característica más importante de las zanjas es su capacidad para nitrificar y desnitrificar en el tanque.

Por otra parte, la nitrificación de aguas servidas domésticas, donde se tienen concentraciones relativamente bajas de nitrógeno de 20 - 40 mg/l, puede lograrse mediante la operación del proceso de lodos activados con una edad del lodo lo suficientemente grande como para retener una población adecuada de bacterias nitrificantes. La edad mínima del lodo depende de la temperatura, pero como una regla general, una planta operada con una edad del lodo de 10 días permitirá la nitrificación en todas las estaciones del año en un clima relativamente cálidos.
Naturalmente, deben cumplirse todos los otros criterios para la nitrificación, como la concentración mínima de oxígeno disuelto de 1.5 a 2 mg/l. Por lo tanto, no es inusual que zanjas de oxidación con edades del lodo de 20 a 30 días, puedan mantener un efluente bien nitrificado aún con bajas temperaturas.

Los beneficios de la nitrificación son el ahorro de oxígeno y por lo tanto, de energía; la eliminación casi completa de los problemas de elevación de los lodos en el tanque de sedimentación final, y el menor nivel de nutrientes descargados a los cursos receptores.

Para el rango del factor de carga seleccionado la edad del lodo será suficiente para permitir la nitrificación. También es posible dimensionar el sistema de aireación para limitar la nitrificación pero esto no es aconsejable ya que habrán períodos en que podría ocurrir una nitrificación parcial.
Es mejor tener capacidad instalada suficientes de aireación y tener la posibilidad de nitrificar o no. Mejor aún es usar un sistema de control del oxígeno disuelto para permitir la nitrificación en forma simultánea con la desnitrificación. Esto tiene dos beneficios principales. En primer lugar, la desnitrificación en la zanja de oxidación evitará la desnitrificación en el tanque de sedimentación con todos los problemas asociados con la elevación del lodo. En segundo lugar, bajo las operaciones de nitrificación-desnitrificación, alrededor de 5/8 del oxígeno usado para nitrificación puede ser recuperado para la reducción de la demanda de oxígeno carbonáceo.
La zanja de oxidación de estas características tiene 4.000m3 de capacidad.

LODOS ACTIVADOS

El proceso de los lodos activados para el tratamiento de aguas negras está basado en proporcionar un contacto íntimo entre las aguas negras y lodos biológicamente activos. Los lodos se desarrollan inicialmente por una aireación prolongada bajo condiciones que favorecen el crecimiento de organismos que tienen la habilidad especial de oxidar materia orgánica. Cuando los lodos que contienen estos organismos entran en contacto con las aguas negras, los materiales orgánicos se oxidan, y las partículas en suspensión y los coloides tienden a coagularse y formar un precipitado que se sedimenta con bastante rapidez. Es necesario un controlde operación muy elevado para asegurar que se tenga una fuente suficiente de oxigeno, que exista un contacto íntimo y un mezclado continuo de las aguas negras y de los lodos, y que la relación del volumen de los lodos activados agregados al volumen de aguas negras que están bajo tratamiento se mantenga prácticamente constante.

En el proceso de lodos activados los microorganismos son completamente mezclados con la materia orgánica en el aguaresidual de manera que ésta les sirve de alimento para su producción. Es importante indicar que la mezcla o agitación se efectúa por medios mecánicos (aereadores superficiales, sopladores, etc) los cuales tiene doble función 1) producir mezcla completa y 2) agregar oxígeno al medio para que el proceso se desarrolle.

DIGESTORES

Un digestor de desechos orgánicos o biodigestor es, en su forma más simple, un contenedor cerrado, hermético e impermeable (llamado reactor), dentro del cual se deposita el material orgánico a fermentar  en determinada dilución de agua para que a traves de la fermentación anaerobia se produzca gas metano y fertilizantes orgánicos ricos en nitrógeno, fósforo y potasio, y además, se disminuya el potencial contaminante de los excrementos.

Este sistema también puede incluir una cámara de carga y nivelación del agua residual antes del reactor, un dispositivo para captar y almacenar el biogás y cámaras de hidropresión y postratamiento (filtro y piedras, de algas, secado, entre otros) a la salida del reactor.


COAGULACION

La coagulación en el proceso de tratamiento del agua tiene por objeto agrupar estas partículas dispersas en el agua en otras más voluminosas y pesadas que puedan ser separadas más fácilmente del agua..


La neutralización de la carga eléctrica del coloide, objeto de la coagulación ,se realiza aplicando al agua determinadas sales de aluminio o hierro (coagulantes); generalmente se aplica sulfato de aluminio, de forma que los cationes trivalentes de aluminio o hierro neutralizan las cargas eléctricas negativas que suelen rodear a las partículas coloidales dispersas en el agua. Las reacciones de coagulación son muy rápidas duran fracciones de segundo desde que se ponen en contacto las partículas con el coagulante.

La coagulación se consigue mediante una difusión rápida de las sustancias coagulantes en el agua objeto del tratamiento, empleando medios de agitación rápida. Tras la neutralización de las partículas coloidales, es decir una vez conseguida la desestabilización coloidal, las partículas formadas están en disposición de aglomerarse, esta aglomeración de las partículas descargadas, ayudadas ahora por una agitación lenta, es el objetivo de la floculación. La floculación esta relacionada con los fenómenos de transporte de las partículas dentro del liquido, que son los que ocasionan el contacto de las partículas coaguladas.

INTERCAMBIO IONICO

es un proceso que permite la separación de iones y moléculas polares basado en las propiedades de carga de las moléculas. Puede ser usada en casi cualquier tipo de molécula cargada, incluyendo grandes proteínas, pequeños nucleótidos y aminoácidos. La solución que debe inyectarse es usualmente llamada "muestra" y los componentes separados individualmente son llamados analitos. Es usada a menudo en purificación de proteínas, análisis de agua u control de calidad.

NEUTRALIZACION

Una reacción de neutralización es una reacción entre un ácido y una base. Cuando en la reacción participan un ácido fuerte y una base fuerte se obtiene una sal y agua. Mientras que si una de las especies es de naturaleza débil se obtiene su respectiva especie conjugada y agua. Así pues, se puede decir que la neutralización es la combinación de cationes hidrógeno y de iones hidróxido para formar moléculas de agua. Durante este proceso se forma una sal. Tambien se puede decir que esla reaccion que da lugar cuando mezclas un acido con una base de igual o diferente pH, por ejemplo: Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas, lo que significa que desprenden energía en forma de calor.


Generalmente la siguiente reacción ocurre:

ácido + base → sal + agua

Este tipo de reacciones son especialmente útiles como técnicas de análisis cuantitativo. En este caso se puede usar una solución indicadora para conocer el punto en el que se ha alcanzado la neutralización completa. Algunos indicadores son la fenolftaleína (si los elementos a neutralizar son ácido clorhídrico e hidróxido de sodio), azul de safranina, el azul de metileno, etc. Existen también métodos electroquímicos para lograr este propósito como el uso de un pHmetro o la conductimétria.

DESINFECCION

Cualquier agua que pasa por los tratamientos primario y secundario deberá desinfectarse con el fin de proteger la salud pública. Los tres procesos principales de desinfección de las aguas residuales son la cloración, la ozonización y la radiación ultravioleta (UV)


Muchos sistemas municipales de tratamiento de agua y aguas residuales en todo el mundo utilizan el método de desinfección por cloración. Aunque es una opción muy común, debe hacerse notar que las sustancias químicas organocloradas que acompañan a este proceso de desinfección pueden causar problemas de salud pública, poner en peligro la vida acuática y quedarse en el medio ambiente durante períodos prolongados. En vista del interés de balancear los impactos ambientales de la cloración con la necesidad continua de una desinfección efectiva, muchas empresas de servicio de agua han comenzado a seguir otras opciones en cuestión de desinfección.

La ozonización y la radiación UV son dos opciones adicionales de desinfección, que no dan como resultado el depósito de sustancias químicas residuales en el agua tratada. Los sistemas de tratamiento por ozonización han sido utilizados en las operaciones de tratamiento de agua desde principios del Siglo XX. Fue en la década de los 70 cuando los ingenieros de diseño en Estados Unidos comenzaron a utilizar el ozono como una alternativa del cloro en la desinfección de aguas residuales. Los sistemas de desinfección por ozono lo producen mediante la creación de una descarga en corona, similar a los relámpagos y rayos durante las tormentas eléctricas. Posteriormente el ozono se mezcla con agua o aguas residuales para lograr la desinfección deseada.

En el proceso de radiación UV, los rayos ultravioleta actúan para desinfectar las aguas residuales desactivando los organismos patógenos a través de cambios fotoquímicos inducidos dentro de las células del organismo. La desinfección UV funciona en forma diferente a la cloración y la ozonización, en el sentido de que durante el proceso UV, los patógenos no son destruidos y más bien pierden su capacidad de reproducción. En un sistema de desinfección UV de aguas residuales, la acción natural de este proceso es acelerada mediante la concentración intensa de rayos ultravioleta.

En general, en comparación con la ozonización, los sistemas UV son menos costosos de construir y operar. Los costos de operación, mantenimiento y energía de los sistemas UV y de ozonización dependen de la calidad del agua, pero las comparaciones finales en general favorecen a la desinfección UV. En el contexto estadounidense, el proceso UV también tiende a ser menos costoso en comparación con los costos de un sistema de cloración. Esto se debe principalmente a los riesgos relacionados con el manejo del cloro y los costos de los seguros contra posibles accidentes dentro de las plantas. El Electric Power Research Institute espera que el proceso UV sea más aceptado, a medida que las plantas de aguas residuales se enfrenten a las inquietudes ambientales relacionadas con el proceso de cloración.

OSMOSIS INVERSA

La Osmosis Inversa consiste en separar un componente de otro en una solución, mediante las fuerzas ejercidas sobre una membrana semi-permeable. Su nombre proviene de "osmosis", el fenómeno natural por el cual se proveen de agua las células vegetales y animales para mantener la vida.


En el caso de la Osmosis, el solvente (no el soluto) pasa espontáneamente de una solución menos concentrada a otra más concentrada, a través de una membrana semi-permeable. Entre ambas soluciones existe una diferencia de energía, originada en la diferencia de concentraciones. El solvente pasará en el sentido indicado hasta alcanzar el equilibrio. Si se agrega a la solución más concentrada, energía en forma de presión, el flujo de solvente se detendrá cuando la presión aplicada sea igual a la presión Osmótica Aparente entre las 2 soluciones. Esta presión Osmótica Aparente es una medida de la diferencia de energía potencial entre ambas soluciones. Si se aplica una presión mayor a la solución más concentrada, el solvente comenzará a fluir en el sentido inverso. Se trata de la Osmosis Inversa. El flujo de solvente es una función de la presión aplicada, de la presión osmótica aparente y del área de la membrana presurizada.

DIALISIS Y ELECTRODIALISIS

La electro diálisis es una técnica que emplea las membranas actuales y especiales eléctricas, que son semipermeables a los iones, basadas en su carga. Membranas cargadas de cationes y las membranas cargadas de aniones se colocan alternativamente, con los canales del flujo entre ellos, y los electrodos se colocan en cada lado de las membranas. Los electrodos atraen a los iones contrarios a través de las membranas, para eliminarlos del agua.


DIAGRAMA DE FLUJO

 
 
LEGISLACION EN MATERIA DE AGUAS RESIDUALES

 
LEY GENERAL DEL EQUILIBRIO ECOLOGICO Y LA PROTECCION DEL AMBIENTE
DECRETO por el que se reforman y adicionan diversas disposiciones de la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente, y de la Ley General de Vida Silvestre.