TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

APORTE INDIVIDUAL

LIZZA MARIA HURTADO LOPEZ

Doctor

NELSON RODRIGUEZ VALENCIA

UNIVERSIDAD DE MANIZALES

FACULTAD DE CIENCIAS CONTABLES, ECONÓMICAS Y ADMINISTRATIVAS

MAESTRÍA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE

MODULO MANEJO INTEGRADO DEL AGUA

2015

RESUMEN

Las aguas residuales son un producto ineludible de las actividades antrópicas, desde inicio de las

civilizaciones las comunidades se asentaban en las riberas de los ríos, lagunas o lagos y vertían sus

desperdicios en ellos, los recursos hídricos realizaban el proceso de autodepuración ya que estos no

representaban grandes volúmenes ni contenían desechos químicos.

Actualmente, con el crecimiento población e industrial el volumen y toxicidad de los desechos se ha

incrementado enormemente haciendo que los ecosistemas acuáticos estén al límite y no puedan

realizar los procesos de autodepuración naturalmente, por ello hace indispensable implementar

instalaciones depuradoras y plantas de tratamiento de aguas residuales.

INTRODUCCION

Las aguas residuales son las resultantes de actividades domésticas, industriales, institucionales y

agropecuarias, que una vez usadas aparecen sucias y contaminadas con restos de necesidades

fisiológicas, grasas, detergentes, materia orgánica, sustancias toxicas, entre otros. En muchos

municipios de nuestro país se vierten las aguas directamente a las fuentes hídricas provocando la

muerte de flora y fauna acuática. Además, la acumulación y estancamiento de las agua residuales,

genera malos olores, patógenos y permite la propagación de plantas toxicas.

Por ello, es fundamental que estas aguas antes de volver a la naturaleza sean tratadas, para causar el

menor impactos en los ecosistemas acuáticos. El tratamiento se realiza en base a procesos químicos

o biológicos, estos se agrupan según las operaciones y procesos en tratamiento primario, segundario

y terciario.. El tratamiento primario contempla e uso de operaciones físicas como la sedimentación

y desbaste para la eliminación de los sólidos sedimentables y flotantes presentes en el agua residual.

En ell tratamiento secundario se realizan procesos biológicos y químicos, los cuales se emplean

para eliminar la mayor parte de la materia orgánica, y en el tratamiento terciario s emplean

combinaciones de los procesos y operaciones para remover esencialmente nutrientes, cuya

reducción con tratamiento secundario no es significativa (Hammeken, 2005).

OBJETIVOS

Conocer las características físicas, químicas y biológicas de las aguas residuales.

Conocer los tipos y niveles de tratamientos para aguas residuales.

Analizar el tratamiento de aguas residuales en el Municipio de Piendamo en el

Departamento del Cauca, en cumplimiento de la normatividad vigente.

MARCO TEORICO

Agua residual

La FAO define el agua residual como el “agua que no tiene valor inmediato para el fin para el que

se utilizó ni para el propósito para el que se produjo debido a su calidad, cantidad o al momento en

que se dispone de ella. No obstante, las aguas residuales de un usuario pueden servir de suministro

para otro usuario en otro lugar. Las aguas de refrigeración no se consideran aguas residuales”.

Origen de las aguas residuales

El agua que ha sido contaminada durante los diferentes uso para los cuales ha sido empleada, sea a

nivel doméstico, industrial, pecuario, agrícola, recreativo, comercial, institucional que determinan

sus diferentes características (UNAD, s.f). Las aguas residuales pueden clasificarse de la siguiente

manera:

Agua Residual Doméstica (ARD): residuos líquidos de viviendas, zonas residenciales,

establecimientos comerciales o institucionales. Estas, además, se pueden subdividir en:

Aguas Negras: aguas que transportan heces y orina, provenientes del inodoro.

Aguas Grises: aguas jabonosas que pueden contener grasas también, provenientes de la

ducha, tina, lavamanos, lavaplatos, lavadero y lavadora.

Agua Residual Municipal o Urbana (ARU): residuos líquidos de un conglomerado urbano; incluye

actividades domésticas e industriales y son transportadas por una red de alcantarillado.

Agua Residual Industrial (ARI): residuos líquidos provenientes de procesos productivos

industriales, que incluso pueden tener origen agrícola o pecuario.

Características físicas, químicas y biológicas de las aguas residuales.

Características físicas. Hace referencia al contenido total de solidos termino que engloba la materia

en suspensión, sedimentable, coloidal y disuelta. Otras características físicas son el olor,

temperatura, densidad, color y turbiedad.

Solidos totales. La materia orgánica se presenta, a menudo, en forma de sólidos. Estos

sólidos pueden ser suspendidos (SS), disueltos (SD), los que también pueden ser volátiles

(SV), los cuales se presumen orgánicos, o fijos (SF) que suelen ser inorgánicos. Parte de los

sólidos suspendidos pueden ser también sedimentables (SSed). Todos ellos se determinan

gravimétricamente (por peso).

Olores. Son debidos a los gases liberados durante el proceso de descomposición de la

materia orgánica.

Temperatura. Incorporación de agua caliente procedente de casas e industria.

Color. El agua residual suele tener un color gris Al aumentar el tiempo de trasporte en las

redes de alcantarillado y al desarrollarse condiciones más próximas a las anaerobias, el

color del agua cambia gradualmente de gris a gris oscuro, hasta pasar finamente a negro.

Cuando llega a este punto el agua residual puede clasificarse como séptica. El cambio de

color de gris a negro se debe a la formación de sulfuros metálico por reacción del sulfuro

liberado en condiciones anaerobias con metales presentes en el agua residual (Hammeken,

2005).

Turbiedad. Indica la calidad de las aguas vertidas en relación con la material coloidal y

residual en suspensión.

Características químicas. Hace referencia al contenido de materia orgánica e inorgánica y los gases

presentes en el agua residual.

Materia orgánica. Es la fracción más relevante de los elementos contaminantes en las aguas

residuales domésticas y municipales debido a que es la causante del agotamiento de

oxígeno de los cuerpos de agua. Está formada principalmente por CHONS (Carbono,

Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno y Azufre) constituyendo las proteínas (restos de origen

animal y vegetal), los carbohidratos (restos de origen vegetal), los aceites y grasas (residuos

de cocina e industria) y los surfactantes (detergentes). (UNAD; s.f.)

Oxígeno disuelto. Es un parámetro fundamental en los ecosistemas acuáticos y su valor

debería estar por encima de los 4 mg/L para asegurar la sobrevivencia de la mayor parte de

los organismos superiores. Se usa como indicador de la contaminación o, por decirlo así, de

la salud de los cuerpos hídricos. Para el correcto funcionamiento de los tratamientos

aerobios de las aguas residuales, es necesario asegurar una concentración mínima de 1

mg/L. (UNAD; s.f.)

Medida del contenido orgánico. Los diferentes métodos para medir el contenido orgánico

son demanda bioquímica de oxigeno (DBO), la demanda química de oxigeno (DQO) y

carbono orgánico total (COT)

La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) corresponde a la cantidad de oxígeno consumido

para la degradación bioquímica de la materia orgánica contenida en la muestra, durante un

intervalo de tiempo específico y a una temperatura determinada.

La muestra o una dilución adecuada de la misma, es incubada por 5 días a 20ºC en la oscuridad.

Se mide la concentración de oxígeno disuelto antes y después de la incubación, y el consumo de

oxígeno corresponde a la demanda bioquímica de oxígeno. (Henao, 2010)

La demanda química de oxígeno (DQO) determina la cantidad de oxígeno requerido para oxidar

la materia orgánica en una muestra de agua residual, bajo condiciones específicas de agente

oxidante, temperatura y tiempo (Calderón, 1997).

El carbono orgánico total (COT) es la cantidad de carbono que contienen los compuestos

orgánicos. Suele utilizarse como indicador no específico de la calidad del agua. La

determinación rápida de COT por método colorimétrico es un proceso sencillo que garantiza

buenos resultados.

Materia inorgánica. Las concentraciones de sustancias inorgánicas en el agua aumentan

tanto por el contacto del agua con las diferentes formaciones geológicas, como por las

aguas residuales, tratadas o sin tratar, que a ella se descargan (Hammeken, 2005).

Gases. Los gases que se encuentran frecuentemente en las aguas residuales con el

nitrógeno, oxigeno, dióxido de carbono, sulfuro de hidrogeno, amoniaco y el metano.

Características biológicas.

Microorganismos. Un vertido de aguas residuales aporta una gran cantidad de materia

orgánica que sirve de alimento para hongos y bacterias encargados de la mayor parte de su

descomposición. Finalmente, los protozoos ciliados se alimentan de las bacterias, puliendo

u optimizando el tratamiento del agua.

Bacterias: son los principales responsables de la degradación y estabilización de la materia orgánica

contenida en las aguas residuales. Su crecimiento óptimo ocurre a pH entre 6,5, y 7,5. Algunas de

las bacterias son patógenas, como la Escherichia coli, indicador de contaminación de origen fecal.

Hongos: predominan en las aguas residuales de tipo industrial debido que resisten muy bien valores

de pH bajos y la escasez de nutrientes.

Protozoos: en especial los ciliados, se alimentan de bacterias y materia orgánica, mejorando la

calidad microbiológica de los efluentes de las PTAR.

Actinomicetos: son bacterias filamentosas conocidas por causar problemas en reactores de lodos

activados, generando la aparición de espumas (foaming) y pérdida de sedimentabilidad del lodo,

hinchamiento o bulking filamentoso, incrementando los sólidos del efluente y la disminución de la

eficiencia del TAR. Uno de los actinomicetos más recurrente en los reactores es la Nocardia.

Organismos patógenos. Pueden proceder de desechos humano que estén infectados o que

sean portadores de determinada enfermedad. Los organismos bacterianos patógeno que

pueden er excretados por el hombre causan enfermedades del aparato intestina como la

fiebre tifoidea y paratifoidea, disentería, diarreas, cólera, entre otras.

Tratamiento de aguas residuales.

Aquellos métodos de tratamiento en los que predominan los fenómenos físicos se conocen como

operaciones unitarias, mientras que aquellos métodos en los que la eliminación de los

contaminantes se realiza con base en procesos químicos o biológicos se conocen como procesos

unitarios, dando lugar a tratamientos primarios, secundarios y terciarios. (COCEF, s.f.)

Clasificación de los procesos para el tratamiento de las aguas residuales.

Procesos físicos. Estos son métodos de tratamiento que involucran la interacción de fuerzas

físicas tales como la gravedad, las diferencias de cargas y de concentración y el tamaño.

Ejemplos típicos de éstos son el cribado, la floculación, la sedimentación, la flotación, la

filtración y la transferencia de gases.

Procesos químicos. En estos métodos de tratamiento, para llevar a cabo la remoción o

transformación de contaminantes, se adicionan reactivos químicos o se efectúan reacciones

químicas donde no intervienen microorganismos. Ejemplos son la coagulación-floculación-

precipitación y adsorción química así como la desinfección.

Procesos biológicos. Los métodos de tratamiento en los cuales se involucra la actividad de

microorganismos para la remoción o transformación de contaminantes se llaman procesos

biológicos. Los métodos biológicos son utilizados para la remoción de materia

biodegradable (soluble o coloidal) del agua residual. Los procesos biológicos son divididos

en dos grupos: los aerobios y los anaerobios.

Definición de los niveles de tratamiento.

1. Desbaste y tamizado

2. Desarenado y desengrasado

3. Tratamiento primario

4. Tratamiento secundario o

biológico

5. Decantación secundaria

6. Tratamiento terciario

7. Línea de fangos

Tratamiento preliminar.

El tratamiento preliminar de un agua residual se refiere a la eliminación de aquellos componentes

voluminosos y abrasivos como como troncos, piedras, animales muertos, plásticos o problemáticos

como arenas, grasas y aceites, que puedan provocar problemas operacionales y de mantenimiento

en el proceso de tratamiento o en los sistemas auxiliares. Se eliminan por medio de cribas,

desarenadores, flotadores o desgrasadores. (CEAM, s.f.)

Desbaste y tamizado: Rejas y tamices de diferentes calibres separan los sólidos de tamaño grande y

mediano: restos de papeles, plásticos, pequeños objetos.

Desarenado y desengrasado: El desarenado elimina por acción de la gravedad gravas, minerales y

otras partículas no orgánicas que provocarían una fuerte abrasión y desgaste de las instalaciones. El

desengrasado elimina las grasas, espumas y materias flotantes que podrían obstaculizar la posterior

aireación del agua.

Tratamiento primario

Se realiza en tanques en los que el agua fluye muy despacio (los decantadores primarios). Allí se

sedimentan por gravedad los sólidos en suspensión. A veces se añaden sustancias coagulantes o

floculantes que favorecen el proceso.

Tratamiento secundario o biológico

En él se dan los fenómenos biológicos por los que crecen colonias de microorganismos que se

alimentan de la materia orgánica presente en las aguas, disminuyendo su contaminación. Puede

realizarse de varias formas: lechos bacterianos, fangos activos, pero en todas debe haber una

adecuada aireación (mediante turbinas o difusores de aire) que proporcione oxígeno a esas bacterias

aerobias encargadas de digerir y eliminar la materia orgánica.

Decantación secundaria.

Se vuelve a someter al agua a una sedimentación en los decantadores secundarios o clarificadores,

con el fin de eliminar los fangos o lodos generados en el tratamiento biológico y dejar el agua lo

más limpia posible.

Tratamiento terciario.

En ocasiones se realiza un tratamiento químico para reducir algunas sustancias concretas. También

se dispone de sistemas de postcloración para desinfectar el agua en caso. de epidemias.

Línea de fangos

De estos procesos de depuración surgen unos lodos o fangos. Algunos se recirculan (parte de los de

la decantación secundaria vuelven al tratamiento biológico) y otros han de eliminarse estabilizando

previamente su contenido orgánico por digestión aerobia, anaerobia o química. Para su manejo se

someten a un proceso de secado, pudiendo entonces ser transportados al vertedero, utilizados en

agricultura o incinerados.

DISCUSION

Actualmente muchas de nuestras fuentes hídricas se ven afectadas porque son receptoras de aguas

residuales no tratadas. Si las sustancias están por debajo de las concentraciones limites establecidas,

se inicia un proceso de autodepuración, debido a diversos microorganismos (tales como bacterias y

algas). Estos microorganismos descomponen las sustancias orgánicas, como detergentes y fenoles,

metabolizándolos y transformándolos en sustancias simples, como dióxido de carbono, nitrógeno,

etc. Pero si las sustancias vertidas están por encima de los limites se consideran toxicas, ya que los

microorganismos son destruidos y se anula la autodepuración. Esto provoca la muestre de peces,

crustáceos, y plantas acuáticas.

Para contrarrestar esto, se implementan plantas de tratamiento de aguas residuales donde se integra

un conjunto de operaciones de tipo físico, químico o biológico que tiene como objeto la eliminación

o reducción de agentes contaminantes o las características no deseables del agua, bien sea natural,

de abastecimiento, de proceso o residual (para el caso de las urbanas, aguas negras).

Para analizar el tratamiento aplicado a las aguas residuales escogí la PTAR MEDIA LOMA ubicada

en el Municipio de Piendamo en el Departamento del Cauca.

Figura 1. PTAR Media Loma, Piendamo.

Esta Planta de Tratamiento de Aguas Residuales, recibe aproximadamente el 70 por ciento de las

aguas residuales que produce el municipio de Piendamo.

La PTAR cuenta con la infraestructura necesaria para realizar los tratamientos, como se muestra a

continuación:

En este punto llegan las aguas

residuales domesticas que

incorporan restos de necesidades

fisiológicas (heces y orina), residuos

de productos de limpieza e higiene,

y objeto de gran tamaño como

palos, botellas, etc.

Aquí se realiza el desarenado que

elimina por acción de la gravedad

gravas y elementos abrasivos.

También se realiza el desengrasado

que consiste en eliminar grasas y

espuma.

En este punto se realiza el

tratamiento primario, aquí el agua

fluye lentamente. Los sólidos en

suspensión se sedimentan por

gravedad.

Aquí se realiza el tratamiento

secundario, en el se dan los

fenómenos biológicos por lo que

crecen microorganismos que se

alimentan de la materia orgánica y

ayudan a disminuir los niveles de

contaminación.

La aireación se realiza mediante

turbinas que proporciona oxigenan a

las bacterias aerobias.

En este punto se presenta la

decantación secundaria, que

consisten en someter al agua a una

segunda sedimentación, con el fin

de eliminar los lodos generados en

el tratamiento biológico.

En ocasiones en el tratamiento

terciario se utilizan químicos para

reducir sustancias concretas.

A continuación se presenta el el reporte de resultados de muestras de agua de la PTAR, realizado

por el laboratorio ambiental de la Corporación Autónoma Regional Del Cauca, CRC. (Zuluaga,

2014)

Para su manejo, los lodos se

someten a un proceso de secado y

posteriormente pueden ser usados

en la agricultura..

Para su manejo, los lodos se

someten a un proceso de secado y

posteriormente pueden ser usados

en la agricultura.

A continuación presento las conclusiones realizadas por la Ing, Katerine Huetio (Contratista CRC)

en el Informe de monitoreo a la P.T.A.R.D realizado el día 12 de febrero de 2014:

Los rangos de temperatura se encontraron por debajo de 40°C, cumpliendo con lo establecido

en el decreto 1594 de 1984.

Los rangos de pH se encontraron entre 5 y 9 unidades que es el rango permitido por el decreto

1594 de 1984.

Cuenta con operario para las funciones de mantenimiento de la planta.

El sistema presenta eficiencias de remoción en D.B.O., D.Q.O., G y A., que NO cumplen con

los valores estipulados en el decreto 1594 de 1984 (80%)

Las eficiencias de remoción se ven reducidas debido a que llegan las aguas residuales

provenientes del matadero principal sin ningún tipo de tratamiento.

La remoción de sólidos no alcanza el mínimo exigido por la norma vigente (80%)

El lecho de secado de lodos se encuentra sin funcionamiento y no tiene cubierta.

CONCLUSIONES

Para optimizar el tratamiento de las aguas residuales, es importante que desde la fuente sea

doméstica o de actividad productiva no se descarguen aceites comestibles ni lubricantes al agua, se

utilicen jabones y detergentes amigables con el ambiente, no se arrojen papel higiénico a los

servicios sanitarios, ni solventes, medicamentos, pinturas o sustancias peligrosas.

Las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales, PTAR reproducen e intensificas de manera

artificial y controlada, en poco terreno y tiempo, los mecanismos de autodepuración de las fuentes

hídricas.

La nueva norma de vertimientos tuvo un proceso de desarrollo en un periodo de 4 años, a partir de

la revisión de normas internacionales, de información otorgada por autoridades ambientales, de

información obtenida en encuentros participativos, con sectores productivos, gremios, asociaciones

y la comunidad en general.

BIBLIOGRAFIA

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municipio de San Andrés Cholula. Universidad de las Américas Puebla. Recuperado el 17 de mayo

de 2015 en http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lic/hammeken_a_am/portada.html

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CEAM (s.f.) Colectivo de Educación Ambiental, Gobierno de Aragón. Gestión del agua. La

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http://www.aragon.es/estaticos/GobiernoAragon/Organismos/InstitutoAragonesAgua/Documentos/

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Zuluaga, D (2014). Reporte De Resultados – Muestra De Agua. Laboratorio Ambiental.

Corporación Autónoma Regional Del Cauca

Huetio, K. (2014). Informe de monitoreo a P.T.A.R.D. en el Municipio de Piendamo, Cauca.