CARACTERIZACION DE AGUAS RESIDUALES

¿QUÉ ES CONTAMINACIÓN?¿QUÉ ES CONTAMINACIÓN?

El desaprovechamiento de recursos. Permitimos que éstos se dispersen porque desconocemos su valor.

TIPOS.Natural. sismos, erupciones volcánicas, sequías, inundaciones, plagas de insectos y los animales y plantas cuya vida y decaimiento alteran las condiciones naturales del agua.Antrópica.Descarga de residuos líquidos, tanto domiciliarios como industriales a cursos de aguas, disposición de residuos sólidos sobre aguas superficiales, percolación, actividad agrícola, etc

I.- EL RECURSO AGUAI.- EL RECURSO AGUA

Océanos 97.2 %Casquetes polares y glaciares 2.1 %Agua subterránea 0.6 %Lagos de agua dulce 0.01 %Ríos 0.0001 %

CONSUMO.Depende del nivel de vida, clima, etc. 100- 250 l/persona/diaEn general, sólo un 20% del agua captada es consumida.80 %. Usos de limpieza: baño, limpieza, WC, lavado de ropa, etc., que se transforma en efluentes de la actividad humana.

COMPOSICION GENERALCOMPOSICION GENERAL

AGUA RESIDUAL URBANA

99,9% agua

0,1% sólidos

70% orgánico

30% inorgánico

ProteínasCarbohidratosGrasas

ArenasSalesMetales

“Cada persona genera diariamente, unos 113.5 gramos de sólidos secos, incluidos, 20 gramos de nitrógeno, más otros nutrientes, principalmente fósforo y potasio.” (Mara y Cairncross, 1990)

II.- CLASIFICACION DE CONTAMINANTES

• SEGÚN EL ESTADO• Físicos• Químicos

• SEGÚN LA NATURALEZA.• Orgánica.

– Biodegradable.– Refractaria

• Inorganica.

d.- SÓLIDOS Y FRACCIONES

El agua es el mejor solvente que se conoce. En ella se encuentra un gran número de substancias y elementos disueltos, en estado coloidal o en suspensión.

COMPOSICIÓN TÍPICA DE LOS SÓLIDOS EN LOS DESAGÜES DOMÉSTICOS

ST (100%)

SS (30%)

SD (70%)

SSed (70%)

S No Sed (30%)

Organ. (75%)

Mineral (25%)

Organ. (75%)

Mineral (25%)

Organ. (80%)

Mineral (20%)

Organ. (35%)

Mineral (65%)

Coloidal (10%)

Disuelto (90%)

II.2.- CARACTERISTICAS QUIMICAS

• CARGA ORGANICA• Materia orgánica biodegadable. Proteínas, carbohidratos, etc.• Materia orgánica refractaria.–Grasas–Pesticidas–Otros (dioxinas, PHB, PCB, etc)• CARGA INORGANICA.• Alcalinidad, pH, cloruros, metales pesados, N2, P, S.• GASES. SH2, CH4, NH3, CO2, etc.

EFECTOS DE LA MATERIA ORGANICA

•TOXICIDAD. Por pesticidas u otros•ESTETICA. Olores, colores, sabores, etc.•DISMINUCION DE 0XIGENO. Por desarrollo microbiano.

•DEMANDA TEORICA DE OXIGENO.

a.- Demanda Bioquímica de Oxigeno

Esencialmente, la DBO puede medirse colocando una muestra del agua a estudiar en un frasco, determinando la concentración inicial de oxígeno disuelto y dejando el frasco por cierto nº de días a una Tº dada. Transcurrido el tiempo convenido, se mide el oxígeno restante .DBOt=n = (ΔO2)n = O2, t=0 – O2, t=n [ = ] mg/LTemperatura 20ºCTiempo de incubación ,5 días, de ahí su nombre DBO5

Desventajas de la DBO

• La presencia de material tóxico puede afectar la actividad metabólica de los microorganismos.

• La presencia de algas puede generar oxígeno en ambientes luminosos o bien ser fuente de sustrato cuando decaen.

• La presencia de bacterias nitrificantes puede afectar el consumo de O2.

• Tiempo de análisis largo.• La materia orgánica recalcitrante no se incluye.

MEJORAS:• La adición de triclorometilpiridina, o alquiltiourea, inhibe las bacterias nitrificantes.• Uso de cultivos liofilizados o bien cepas activas en la determinación de DBO. Desde 1987 se encuentran en el mercado cápsulas de cultivos liofilizados compuestos principalmente por Pseudomonas, Nocardias y Streptomyces, las cuales se encuentran aclimatadas para desarrollarse en residuos de origen domiciliario y gran variedad de RILes. • Incluso alguno de estos productos incorporan inhibidores de bacterias nitrificantes.

b.- DQO

Mide la cantidad de O2 requerida para la oxidación química de la materia orgánica en las aguas residuales.–Se utiliza un oxidante químico fuerte en una prueba de aprox. dos horas.–Los resultados proveen un estimado indirecto de la concentración de la materia orgánica biodegradable y la no-biodegradable.–Ventajas:•No hay que esperar 5 días para obtener resultados.•Mide la concentración de desperdicios orgánicos no biodegradables. –Desventajas:•No mide la biodegradabilidad de los contaminantes (la mayoría de los contaminantes se tratan a través de la biodegradación/decomposición microbiana de la materia orgánica).•Se generan compuestos tóxicos durante el análisis (Hg y Cr).

La relación entre DQO/DBO5 indica la biodegradabilidad del desagüe. Para desagües domésticos, esa relación está al rededor de 2,0.

Para efluentes industriales la relación DQO / DBO5 generalmente es mayor. Ejemplo: para efluentes textiles, la relación es de 3 a 4.

Para efluentes de sistemas de tratamiento biológico: DQO/DBO5 =3 a 8.

II.2.1.- CONTAMINANTES INORGANICOS

a.- pH• Afecta las redes de alcantarillado y los procesos de

tratamiento. • En sistemas de tratamiento biológico, la actividad biológica se

produce satisfactoriamente en el intervalo de pH de 6,5 a 8. • Los desagües domésticos presentan pH próximo a 7,0.• Los desagües industriales presentan valores bastante variados

de pH, muchas veces en rangos inaceptables para los procesos de tratamiento biológico.

b.- Alcalinidad.• Es una medida de la capacidad del agua para absorber iones

hidrógeno sin tener un cambio significativo en su pH.• máximo admisible, alcalinidad total de 400 mg/l CaCO3

c.- Sulfuros

• Los sulfuros pueden ser tóxicos a los operadores de sistemas de alcantarillado (redes y plantas de tratamiento de desagües).

• Provocan corrosión de las estructuras de concreto, generan olores ofensivos.

• Provocan toxicidad en sistemas biológicos anaerobios, mortalidad de peces y consumo de oxígeno en los cuerpos receptores.

• La presencia de grandes concentraciones de sulfuro puede indicar la presencia de descargas industriales.

d.- Cloruros

• Los desagües presentan concentraciones superiores a 15 mg/l de cloruros.

• Provienen de los orines (una persona descarga en promedio 6 g de cloruros por día en la orina) y de los efluentes industriales (industrias farmacéuticas, petróleo, curtiembres, etc.)

• Pueden alterar la presión osmótica en células de microorganismos, afectando los procesos de tratamiento biológico y los sistemas acuáticos naturales.

• Su remoción se obtiene con procesos especiales tales como la osmosis inversa, la destilación o el intercambio iónico.

e.- Nitrogeno

• Está presente en los desagües crudos de origen doméstico en la forma orgánica y amoniacal.

• Es uno de los nutrientes básicos para el desarrollo de los organismos responsables por la eutrofización de los cuerpos receptores.

• La concentración de nitrógeno total en desagües domésticos crudos es del orden de 20 a 80 mg/l.

• Un aumento de concentración de nitrógeno en los desagües puede indicar la presencia de contribución industrial.

f.- Fósforo

– Causa eutrofización– ARDomésticas pueden tener entre 4 - 12 mg/L como P.– Formas comunes: ortofosfatos, polifosfatos (sufren

hidrólisis en soluciones acuosas y se convierten en ortofosfatos) y fósforo orgánico (en aguas industriales).

– DETERGENTES. La presencia de detergentes causa los siguientes problemas: formación de espuma y dificultad de transferencia de oxígeno en los tanques de aireación, modificación de la sedimentación en los decantadores primarios, inhibición de la digestión anaerobia mayor requerimiento de polímeros en la deshidratación de lodos.

g.- Material soluble en hexano (Aceites y Grasas)

• Son las grasas animales, jabones, betún, aceites minerales, etc.

• Están presentes en los efluentes industriales (industria petroquímica, aceites comestibles, productos lácteos, camales, etc.), en desagües domésticos y comerciales (restaurantes, pollerías, grifos y servicentros, etc.)

• Provocan la obstrucción de redes de alcantarillado, se acumulan en la superficie de los ríos y lagos, dificultando el intercambio gaseoso con la atmósfera, inhiben los procesos biológicos de tratamiento de los desagües.

III.- CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS

Organismos Patógenos•Los principales agentes infecciosos que pueden estar presentes en el desagüe crudo pueden ser clasificados en tres grandes grupos:

– bacterias – parásitos (protozoarios-Entamoeba histolytica, y

helmintos- Ascaris lumbricoide) – virus.

ORGANISMO PATOGENO

ENFERMEDAD

1. PROTOZOARIOS

Entamoeba histolytica Amebiasis (disentería amebiana)

Giardia lamblia Giardiasis

Balantidium coli Balantidíasis (disentería)

Cryptosporidium Cryptosporidiosis, diarrea, fiebre

…principales agentes infecciosos potencialmente presentes en el desagüe crudo.

2. HELMINTOSÁscaris lumbricoides AscaríasisAncylostoma duodenale AncislostomiasisNecator americanus NecatoriasisAncylostoma spp. Larva cutánea Strongiloides stercoralis StrongiloidiasisTrichuris trichiura TrichuriasisTaenia spp. TaenisíasisEnterobius vermicularis EnterobiasisEchinococcus granulosus spp.Hidatidoses

ORG. PATOGENO ENFERMEDAD

3.BACTERIAS

Shiguella spp. (4) Shiguelosis (disentería)

Salmonela thyphi Fiebre tifoidea

Salmonella (1700 serótipos) Salmonelosis

Vibrio Cholerae Cólera

Escherichia coli Gastroenteritis

Yersinia enterocolítica Iersiniosis

Leptospira spp Leptospirosis

Legionella Enfermedad legionaria

Campylobacter jejune Gastroenteritis

Fuente : Guidelines for Water Reuse - EPA / USAID

Bacterias patógenasSalmonella typhi

Vibrio cholerae

E. Coli

…principales agentes infecciosos potencialmente presentes en el desagüe crudo.

4. VIRUSEnterovirus(72tipos) (polio,coxsackie, otros) Gastroenteritis, anomalías de

corazón, meningitis, otrosVirus Hepatitis tipo A Hepatitis infecciosaAdenovirus (47 tipos) Enfermedades respiratorias, infecciones de los ojosRotavirus (4 tipos) GastroenteritisParvovirus (3 tipos) GastroenteritisAgente Norwalk Diarrea, vómito, fiebreReovirus (3 tipos) no claramente establecido Astrovirus (5 tipos) GastroenteritisCalicivirus (2 tipos) GastroenteritisCoronavirus Gastroenteritis

Microorganismos Indicadores de Agentes Patógenos

• Los Coliformes Totales incluyen Coliformes Fecales + Coliformes de Origen No-fecal.

• Para las A.R., el grupo indicador más usado es el de los coliformes fecales.

• Los organismos patógenos en las A.R. son difíciles de aislar, por lo que organismos coliformes no-patogénicos (que son mucho más numerosos y fáciles de analizar) son usados como organismos indicadores.

• Cada persona descarga alrededor de 100-400 billones de organismos coliformes/día. Su presencia se toma como un indicador de que hay organismos patógenos que pudieran estar presentes.

COMPOSICIÓN TÍPICA DE LOS DESAGÜES DOMESTICOS COMPOSICION TÍPICA DEL DESAGÜE DOMESTICO CRUDO

COMPONENTES CONCENTRACION FUERTE MÉDIANO DEBIL SÓLIDOS TOTALES (MG/L) 1200 720 350 DISUELTOS 850 500 250

o FIXOS 525 300 145 o VOLÁTILES 325 200 105

SUSPENDIDOS TOTALES 350 220 100 o FIXOS 75 55 20 o VOLÁTILES 275 165 80

SEDIMENTÁBLES (ML/L) 20 10 5 DBO5,20 600 300 150 DQO 1200 600 300 NITRÓGENO TOTAL (MG/L) 85 40 20 NITRÓGENO ORGÂNICO 35 15 8 NITRÓGENO AMONIACAL 50 25 12 NITRITOS 0 0 0 NITRATOS 0 0 0 FÓSFORO (TOTAL) (MG/L) 15 8 4 FÓSFORO ORGÂNICO 5 3 1 FOSFORO INORGÂNICO 10 5 3 CLORUROS (MG/L) 100 50 30 SULFATOS (MG/L) 50 30 20 ALCALINIDAD (MG/L) 200 100 50 ACEITES Y GRASAS (MG/L) 150 100 30 VOC (g/l) > 400 100 - 400 <100 COLI TOTALES (NMP/ 100 ml) 109– 1010 COLI FECALES (NMP/ 100 ml) 108– 109 SALMONELLA (Nº/ ml) 1 - 100 CISTOS PROTOZ (Nº/ ml) 10 - 1000 OVOS HELMINT (Nº/ ml) <=10

Equivalentes de poblacion

• Es el volumen de agua residual o la carga contaminante producida por una persona en una vivienda normal.

• Cada persona produce 40-60 g DBO/día

Equivalentes de poblacion (en DBO)

Fuente de desechos

Equivalentes

población

Fuente de desecho

s

Equivalentes población

Hombre 1 Vaca 16.4

Plaza de guardería

0.5 Caballo 11.3

Plaza de escuela 0.6 Gallina 0.014

Plaza de camping

0.7 Oveja 2.45

Plaza hotel 2.1 Cerdo 3

Plaza de hospital 4.0

BIBLIOGRAFIA

• Belgis Chial Z. Ph.D. Integrated Technical Service, Panama. TECNOLOGIAS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES