recurso agua - fbioyf.unr.edu.ar

LEGISLACIÓN en HIGIENE y SEGURIDAD 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ROSARIO

CARRERA: Licenciatura en Química - 5° año - Plan 2011

ASIGNATURA: LEGISLACIÓN EN HIGIENE Y SEGURIDAD

RECURSO AGUA

PROFESOR: Ing. ALBERTO R. SALVAI


RECURSO AGUA

Propiedades del agua

Algunas de las propiedades físico-químicas que mas influencia tienen desde el punto

de vista medioambiental son:

Altas capacidades caloríficas y calores latentes de fusión y vaporización, lo que

significa un efecto estabilizador del clima de los mantos acuíferos que combinados

con el CO2 contribuyen al mantenimiento mas o menos constante de la temperatura

sobre la superficie terrestre.

La radiación solar no absorbida (radiación visible) calienta la superficie terrestre y

evapora parte del agua líquida superficial; esa energía acumulada en la superficie

terrestre es emitida durante la noche en forma de radiación de onda larga (infrarroja)

que es en gran parte absorbida por el CO2 y el vapor de agua atmosférico, esta

absorción de energía impide una disminución pronunciada de la temperatura durante

las noches. En regiones desérticas donde hay baja humedad se dan altas

temperaturas durante el día y muy bajas en las horas nocturnas.

Alta conductividad térmica, la mayor de los líquidos no metálicos lo que implica que

en cualquier intercambio calórico entre en juego en poco tiempo toda la masa de agua.

Altas temperaturas de ebullición y fusión, debida a puentes hidrógenos que de no

existir el agua fundiría de – 100 a – 150 ºC y herviría de - 70 ºC a – 80 ºC lo que a

temperaturas normales se hubiera evaporado y no existiría la vida tal como la

conocemos.

Variación anormal de la densidad, siendo en estado líquido mayor que en estado

sólido lo que permite que el hielo flote y sirva como capa aislante contra el aire frío

exterior impidiendo la congelación demasiado profunda, importante para la vida

acuática. Este hecho también reporta efectos negativos ya que el agua contenida en

los tejidos al congelarse se dilata y rompe las células. Este mismo efecto cuando se

presenta en las rocas produce su rotura originando arenas.

Alto valor de tensión superficial, lo que implica que en el suelo se pueda retener

una mayor cantidad de agua que en algunos casos constituye una ventaja para el

desarrollo vegetal.

Gran capacidad disolvente, debida a su capacidad de reacción, de formar enlaces

hidrógeno, pequeño tamaño molecular, elevado momento bipolar y alto valor de la

constante dieléctrica. Además presenta un medio apto para una gran cantidad de

reacciones.


Las aguas que han ser utilizadas por el hombre como recurso, son un pequeño

porcentaje del total existente, ya que características físico químicas, bacteriológicas y

de accesibilidad las hacen ineptas para su consumo tanto humano como industrial.

Estas aguas útiles son comúnmente denominadas “aguas dulces” y se clasifican en:

AGUA CARACTERISTICAS

DE LLUVIA (aguas meteóricas)

∙ Pocas sustancias disueltas

∙ Gases disueltos (O2, N2, CO2 , NOx)

SUPERFICIALES (deshielo, lago, río)

∙ Bajo contenido salino.

∙ Baja dureza.

∙ Elevado contenido de O2.

∙ PH ligeramente ácido

∙ Pueden contener sólidos en suspensión y

materia orgánica.

∙ Son corrosivas y poco incrustantes.

SUBTERRANEAS (manantial, pozo)

∙ Elevado contenido salino.

∙ Regular o elevada dureza.

∙ Bajo contenido de O2 y de CO2.

∙ PH alcalino.

Las principales fuentes de agua dulce es la continua destilación por radiación solar de

los océanos y la transpiración de las plantas, que condensan y caen en forma de lluvia

y nieve sobre la superficie terrestre.


CONTAMINANTES PRESENTES EN LAS AGUAS.

Los contaminantes presentes en las aguas las hacen inadecuadas para el uso al que

estaban destinadas, y reciben entonces, el nombre de aguas contaminadas o aguas

residuales.

Los contaminantes de las aguas residuales pueden clasificarse en: físicos, químicos y

biológicos.

Características físicas

El contenido total en sólidos (disueltos y en suspensión) es lo que confiere a las aguas

sus propiedades físicas de color, olor y sabor.

Los sólidos totales o residuo de evaporación pueden clasificarse en función de su

tamaño en: materia disuelta, coloidal o en suspensión.

Otra forma de clasificarlos es hacerlo atendiendo a su origen orgánico o inorgánico.

Los contaminantes orgánicos normalmente están un tercio disueltos, un tercio en

forma coloidal y un tercio en suspensión mientras que los inorgánicos normalmente

están disueltos.

Los sólidos orgánicos reciben también el nombre de sólidos volátiles y los inorgánicos

se denominan fijos.

Las aguas residuales domésticas tienen un color variable oscilando del gris al negro.

El agua residual reciente suele ser gris y conforme los compuestos orgánicos se van

descomponiendo el color pasa a negro. En aguas residuales industriales no puede

hablarse de coloración típica.

El olor se debe a la presencia de compuestos químicos generalmente producidos en la

descomposición de la materia orgánica. Las aguas residuales domésticas tienen un

olor peculiar que no suele ser muy desagradable pero cuando se descomponen

aparecen diversos compuestos como ácido sulfhídrico, escatol, putrescina,

cadaverina, etc. por lo que huelen fuertemente a podrido. Algunos olores se

desarrollan como consecuencia del tratamiento depurador de las aguas (empleo de

cloro y derivados).

El sabor está muy unido al olor. Por esto, las causas señaladas para el olor pueden

aplicarse al sabor. Sin embargo, algunas sustancias inorgánicas disueltas pueden dar

sabores sin olor (las sales de cobre, cinc y hierro pueden dar sabores metálicos. Los

cloruros en concentraciones adecuadas dan sabor salado. Los clorofenoles dan sabor

antes de dar olor).


Otra de las características físicas más importantes es la temperatura.

La temperatura del agua es un valor muy importante ya que influye en el desarrollo de

la vida acuática, velocidades de reacciones químicas y solubilidad del oxígeno.

Características químicas

Las características químicas de las aguas contaminadas se deben a la materia

orgánica, inorgánica y gases.

Las impurezas de las aguas residuales urbanas (domésticas) son materias minerales y

orgánicas disueltas o en suspensión. Además de estas materias, hay que incluir los

microorganismos que pueden degradar estas materias y provocar fermentaciones o

descomposiciones.

Una de las características principales de un agua residual urbana es su

biodegradabilidad (posibilidad de depuración con la ayuda de microorganismos)

siempre que haya una presencia adecuada de nutrientes.

Mientras que todos los vertidos urbanos presentan impurezas orgánicas e inorgánicas

cuya naturaleza y concentración son bastante similares de una comunidad a otra y,

por tanto, sus líneas de tratamiento pueden ser análogas, los vertidos industriales son

muy diversos debido a las diferentes actividades de este sector. En este caso se

precisa una investigación particular de cada vertido para diseñar el esquema de

tratamiento adecuado.

La composición y volumen de las aguas residuales puede variar para un mismo núcleo

de población o instalación industrial de hora a hora, de día a día y de año a año. Por

tanto, con vistas a su tratamiento hay que tener siempre presente que el buen

funcionamiento de una planta depuradora dependerá de la realización previa de un

estudio minucioso tendiente a tratar de evitar perturbaciones posteriores.

Materia orgánica

Los principales compuestos orgánicos son: proteínas, hidratos de carbono y lípidos.

También pueden encontrarse una gran variedad de compuestos orgánicos sintéticos

entre los que pueden destacarse: tensoactivos, fenoles y pesticidas.

Proteínas están compuestas por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, éste último

en una proporción bastante elevada y constante (16 %). También pueden contener en

su molécula azufre, fósforo y hierro. Tienen una estructura química compleja e

inestable y están sometidas a variadas formas de descomposición. Algunas son

solubles en agua y otras no. La química de formación de proteínas supone la unión de


un número elevado de aminoácidos. Las proteínas son los principales componentes

del organismo animal.

Hidratos de carbono están ampliamente distribuidos por la naturaleza. Dentro de este

numeroso grupo de sustancias hay que destacar los azúcares, almidón y celulosa.

Esta última es el hidrato de carbono más abundante en la naturaleza y es insoluble en

el agua. La celulosa no tiene valor nutritivo para el hombre ya que en nuestro intestino

no existen enzimas que puedan hidrolizarla. Su importancia industrial radica en que es

base del papel, seda artificial y nitrocelulosa.

Lípidos son el tercer grupo de nutrientes de los alimentos. Se denominan aceites

cuando son líquidos a temperatura ambiente y grasas cuando son sólidos. Están

constituidos fundamentalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno. Los lípidos son

compuestos bastante estables y no se descomponen fácilmente por las bacterias. Sin

embargo, si lo hacen por la acción de ácidos minerales dando como resultado la

formación de glicerina y ácido graso. En presencia de álcalis, la glicerina se libera y se

forman sales alcalinas de los ácidos grasos conocidas como jabones.

Derivados del petróleo tales como los aceites lubricantes, combustibles líquidos,

solventes y alquitrán. Están compuestos principalmente por carbono e hidrógeno.

Los aspectos contaminantes de los hidrocarburos en general dependen de las

siguientes propiedades:

a) Son compuestos orgánicos que requieren de oxigeno para su degradación (son

demandantes de oxigeno).

b) Sus componentes pueden ocasionar efectos tóxicos en la vida vegetal y

animal. La presencia de hidrocarburos disueltos o emulsionados en las aguas

destinadas a uso potable está limitada a 0.05 mg/I. En el caso de los

hidrocarburos aromáticos policíclicos la concentración está limitada a 0.0002

mg/I debido a su posible acción cancerígena.

c) Forman una película superficial que interfiere la transmisión de la luz

(alteración de actividad fotosintética) y la difusión del oxigeno molecular de la

atmósfera.

d) Afectan las características organolépticas del agua.

Estos productos Ilegan, a veces, en grandes cantidades a las conducciones de agua

residual procedentes de comercios, garajes y calles. Flotan en el agua aunque una

parte de ellos suele ser arrastrada por los sólidos sedimentables. Estos productos

interfieren con la acción biológica de los microorganismos presentes en el agua.


Los derrames de hidrocarburos en el mar o aguas continentales constituyen un

problema ecológico muy importante. Inmediatamente después del derrame, los

hidrocarburos experimentan la acción de una serie de agentes (atmosféricos, mareas,

corrientes marinas, etc.) que producen cambios en su composición como en la

extensión de la superficie ocupada.

En la composición de un crudo pueden distinguirse dos partes: la fracción volátil que

se evapora total o parcialmente y la fracción no volátil o residuo. Algunos estudios

realizados tras derrames en el mar pusieron de manifiesto que en 2 o 3 días se Ilega a

evaporar el 50 % de la fracción volátil de un crudo ligero. Es de hacer notar que los

hidrocarburos tienen una solubilidad en el agua de mar de un 75% con respecto a la

del agua pura, debido a su salinidad.

Agentes tensoactivos están formados por grandes moléculas orgánicas, ligeramente

solubles en agua que producen espumas. Estos agentes tienden a acumularse en la

interfase aire-agua y durante la aireación se acumulan sobre la superficie de las

burbujas de aire causando una espuma muy estable. Los detergentes sintéticos están

formados principalmente por dos constituyentes que son el detergente propiamente

dicho o agente tensoactivo y de otra parte el ayudante que es una mezcla de sales

sódicas (fosfatos, carbonatos, sulfatos, silicatos, perboratos)

Hasta los años 70, el tipo de tensoactivo empleado en lo detergentes sintéticos

correspondía a los Ilamados sulfonatos de alquilbenceno (SAB). Estos compuestos

son muy resistentes a la degradación biológica. Posteriormente, estos compuestos

han sido sustituidos por los sulfonatos de alquilo lineales (SAL) que son

biodegradables disminuyendo, bastante, la formación de espumas. Su fórmula química

corresponde a la expresión:

CnH2n+1 SO3Na (n > 10)

Los detergentes ejercen diversas acciones sobre el organismo humano como es el

caso de la irritación de la piel o la influencia depresiva sobre el corazón. No se conoce

bien cual puede ser el resultado de una acción continuada de estos productos.

Su concentración recomendada en las aguas destinadas a uso potable es de 0.2 mg/I

(laurilsulfonato).

Fenoles causan problemas de sabor en el agua, especialmente, cuando está clorada.

Su presencia se debe, principalmente, a actividades industriales. La presencia de fenol

en concentraciones del orden de 1 mg/I es tóxica para los peces y en concentraciones

menores, la toxicidad se manifiesta frente a microorganismos lo que produce un


descenso del poder autodepurador de las aguas. Su concentración en las aguas para

uso potable está limitada a 0.001 mg/I.

Pesticidas y productos químicos agrícolas pueden convertirse en peligrosos

contaminantes de las aguas debidos a que son tóxicos para gran número de formas de

vida. Sin embargo, no son constituyentes habituales del agua sino que se incorporan

como escorrentía de aguas de riego en campos de cultivo y parques. La presencia de

estos contaminantes puede ocasionar la muerte de peces o, cuando menos, la

contaminación de la carne de pescado.

La cantidad de sustancias orgánicas presentes en el agua se expresa, normalmente

en forma de:

∙ Demanda bioquímica de oxígeno (DBO)

∙ Demanda química de oxígeno (DQO)

∙ Pérdidas por calcinación

∙ Carbono orgánico total (COT)

La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) es la medida del contenido de sustancias

degradables que están presentes en el agua residual. La determinación se realiza

midiendo la cantidad de oxígeno consumido por los microorganismos cuando

metabolizan estas sustancias para obtener energía.

Normalmente el ensayo se realiza durante un período de cinco días (DBO5) a una

temperatura constante de 20 °C (incubación) y el resultado se expresa en mg/I (ppm) o

en g/m3. El cálculo se efectúa determinando el contenido de oxigeno de una muestra

dada y lo que queda después de cinco días en una muestra semejante mantenida en

un frasco cerrado a la temperatura indicada.

Las principales limitaciones del empleo de la DBO como parámetro indicador de la

carga orgánica de las aguas vienen dadas por el largo período de tiempo que es

preciso esperar para obtener los resultados, la necesidad de un pretratamiento cuando

haya residuos tóxicos, necesidad de reducir los efectos de la presencia de

microorganismos nitrificantes, la necesidad de disponer de un número suficiente de

bacterias debidamente aclimatadas y el hecho de que los resultados solo se refieren a

la materia orgánica que es biodegradable.

La DBO5 en las aguas destinadas a uso potable se recomienda que no supere los 2

mg/I.


La demanda química de oxígeno (DQO) indica la cantidad de contaminantes

presentes en el agua que pueden oxidarse mediante un oxidante químico. El consumo

de oxidante da la medida del contenido de sustancias orgánicas y se expresa en la

correspondiente cantidad de oxígeno (mg/I ó g/m3). Se ideó a fin de evitar los

inconvenientes que presenta la DBO especialmente en lo que se refiere al tiempo.

Esta técnica se hace con dicromato, se agrega una cantidad conocida de éste

oxidante al agua y luego de un determinado tiempo y temperatura, se determina

cuanto se ha consumido.

En un agua residual urbana la relación DQO/DBO suele valer 2.5. En el caso de aguas

residuales industriales la relación puede ser muy elevada, lo que puede indicar que

hay compuestos inhibidores del desarrollo microbiano.

El carbono orgánico total es otra forma de medir la cantidad de contaminantes

orgánicos de un agua midiendo la cantidad de dióxido de carbono producido en la

combustión de una muestra. Se expresa en mg/I.

La pérdida por calcinación se obtiene determinando, en primer lugar, la cantidad de

sólidos en una muestra para calcinarla después hasta que la materia orgánica se ha

volatilizado.

La diferencia de peso antes y después de la calcinación da la medida de las

sustancias orgánicas presentes. El valor se expresa en tanto por ciento.

No obstante, los nuevos métodos de análisis ofrecen unas enormes posibilidades de

determinar los niveles de productos orgánicos tóxicos en el medio acuático.

Actualmente, se emplean ya concentraciones de hidrocarburos clorados en forma de

los índices: TOX (Total Organic Halides) y AOX (Adsorbables Organic Halides).

Materia inorgánica

Los componentes inorgánicos del las aguas residuales consisten, fundamentalmente,

en sales disueltas. En general, la presencia de estas sales en las aguas residuales

domésticas no es importante. Actualmente, el tratamiento de las aguas residuales con

vistas a eliminar los compuestos inorgánicos se centra en la eliminación de nitrógeno,

fósforo y metales pesados.

Las concentraciones de sustancias inorgánicas en el agua aumentan debido a que se

solubilizan en ella componentes de las formaciones geológicas con las que se pone en

contacto y también por los vertidos de aguas residuales.


Los parámetros más empleados para indicar el grado de contaminación de las aguas

son: pH, dureza, cloruros, alcalinidad (presencia de hidróxidos, carbonatos y

bicarbonatos de calcio, sodio, potasio, magnesio y amoníaco), nitrógeno, fósforo,

azufre y compuestos tóxicos.

pH.- es un parámetro importante en la medida de la calidad de las aguas. Influye en su

sabor, en su acción corrosiva, en la eficacia desinfectante del cloro y en sus efectos

disolventes sobre los metales de las instalaciones.

Un agua con una concentración inadecuada de ion hidrógeno tiene dificultades para el

tratamiento biológico.

El pH de las aguas destinadas a uso potable debe estar comprendido entre 6.5 y 8.5.

Dureza.- La dureza se debe a la presencia de cationes Ca++ y Mg++. No hay

antecedentes sobre efectos perjudiciales para la salud aún a valores superiores a los

consignados por las reglamentaciones. Se recomiendan valores entre los 100 y 500

mg/l de CaCO3 .

Cloruros.- Son otro parámetro importante de la calidad del agua. Estos compuestos

se encuentran en el agua procedentes de la disolución de suelos y rocas, de la

intrusión de agua salada o de las descargas de aguas residuales domésticas,

agrícolas e industriales. Los ablandadores de agua, por ejemplo, pueden aportar

cantidades importantes de cloruros. Puestos que los medios convencionales de

tratamiento de aguas no eliminan los cloruros de forma significativa, cuando éstos

aparecen en cantidades importantes en el agua hay que atribuir su presencia al vertido

de aguas residuales. Las heces humanas contienen unos 6 g de cloruros por persona

y día. Las aguas naturales suelen tener concentraciones de 10 a 100 mg/I mientras

que el agua de mar contiene más de 30000 mg/I como CINa. El límite superior

recomendado en el agua para uso potable es de 200 mg/I.

Alcalinidad.- Se debe a la presencia de hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos de

elementos tales como calcio, magnesio, sodio, potasio o amoníaco. Los más

importantes son los bicarbonatos cálcicos y magnésicos. El agua residual doméstica

suele ser alcalina.


Nitrógeno y fósforo.- Son importantes ya que forman parte del grupo de nutrientes

que necesitan los seres vivos. También son necesarios otros elementos como el hierro

aunque, en este caso a nivel de trazas.

Los compuestos de fósforo en las aguas residuales están presentes de dos formas:

compuestos orgánicos y compuestos inorgánicos, en este último caso como

polifosfatos y ortofosfatos. El fósforo orgánico se encuentra, principalmente, en los

sólidos, mientras que los poli y ortofosfatos (PnO3n+1-(n+2) y PO4

-3) se encuentran de

forma disuelta. Los ortofosfatos están disponibles para el metabolismo biológico sin

precisar posterior ruptura.

El tratamiento biológico hidroliza las sales de fósforo a ortofosfatos que son fácilmente

absorbidos por las plantas.

H3PO4 ↔ H2PO4- ↔ HPO4

-2 ↔ PO4-3

La principal fuente de sales de fósforo son los detergentes y los excrementos

humanos. Aproximadamente el 30 por 100 de las sales de fósforo en las aguas

residuales procede de los detergentes.

Sin embargo, la eliminación de las sales de fósforo de los detergentes tendría un

efecto muy pequeño sobre la Ilamada producción secundaria de sustancias orgánicas

(crecimiento de algas). En su lugar, la solución al problema consiste en asegurar que

solamente una mínima parte de las sales de fósforo descargadas a las aguas

residuales se vierten a las aguas receptoras (ríos, lagos, embalses) tras el tratamiento

en las plantas depuradoras.

Nitrógeno.- En las aguas residuales se encuentra presente en forma orgánica y en

forma inorgánica. En este último caso, se presenta en forma de ión amonio (NH4+),

nitritos (NO2- ) y nitratos (NO3

-). Siendo las sales de amonio la forma principal.

El nitrógeno amoniacal existente en las aguas puede estar como ión amonio o como

amoníaco dependiendo del pH de la solución según la ecuación de equilibrio:

NH3 + H2O → NH4+ + OH-

En las aguas destinadas a uso potable se recomienda que el amoníaco no supere una

concentración de 0.05 mg/I estipulando como límite obligatorio a 0.5 mg/l. Por su

parte, el total del nitrógeno orgánico más amoniacal (nitrógeno Kjeldahl) se


recomienda que no supere 1 mg/I. Su incremento sobre los valores normales se lo

utiliza como índice de contaminación reciente.

Además de actuar como nutrientes en el crecimiento de algas, los compuestos de

amonio son responsables de la demanda de oxígeno de las aguas. En esa fase la

primera reacción que tiene lugar es la oxidación del amonio a nitritos y luego estos se

oxidan a nitratos.

La reacción global puede expresarse como:

NH4+ + 2O2 ↔ NO3

- + 2H+ + H2O

Este proceso de oxidación se conoce como nitrificación. El contenido de nitrógeno en

las aguas residuales se expresa como nitrógeno total en mg/I. Es la suma del

nitrógeno orgánico, nitrógeno amónico, nitritos y nitratos.

Los nitritos, los nitratos y amoníaco, pueden constituir un índice de contaminación

bacteriana, un contenido alto de nitratos en el agua de bebida puede provocar

metahemoglobinemia en niños por la baja acidez gástrica que tienen. Las bacterias

que reducen los nitratos a nitritos prosperan en el intestino delgado a dichos pH

produciendo nitritos que al ser absorbidos por la sangre producen la citada patología.

Eutrofización

El enriquecimiento desmesurado de nutrientes en el agua se denomina eutrofización,

éste fenómeno se presenta en lagos y embalses de diversos países del mundo debido

a la escasa movilidad y capacidad de intercambio o renovación de éstos recursos

hídricos.

La eutrofización se caracteriza por el desarrollo de vegetación microscópica (algas)

que al morir y descomponerse aporta una cantidad de materia orgánica que induce a

un consumo de oxígeno disuelto, lo que puede acabar con la vida de especies

superiores y terminar aportando olores y sabores desagradables debido a las

condiciones anaerobias que se generan.

Azufre.- Se presenta en los suministros de agua así como en las aguas residuales en

forma de ión sulfato. El azufre es un elemento que entra a formar parte de las

moléculas de algunas proteínas, por tanto al degradarse éstas se libera. Los sulfatos

se reducen a sulfuros en condiciones anaerobias (ausencia de oxígeno) por la acción

de bacterias según las reacciones:


SO42- + materia orgánica → S2- + H2O + CO2

S2- + 2H+ → H2S

A su vez, el sulfhídrico, puede oxidarse por vía biológica a sulfúrico (H2SO4) que es

corrosivo para las tuberías del alcantarillado.

Los sulfatos contribuyen a dar salinidad a las aguas y se encuentran en la mayoría de

las aguas naturales. Algunas Ilegan a tener concentraciones de hasta 2000 mg/I. Su

presencia se debe, principalmente, a la disolución de los yesos (sulfato cálcico).

También pueden proceder de la oxidación de las piritas.

Los sulfatos son los elementos principales de las aguas continentales después de los

bicarbonatos y silicatos. Una presencia excesiva en las aguas puede ser causa de

trastornos intestinales, sobre todo en niños. Su presencia en las aguas para uso

potable está limitada a 400 mg/I aunque el organismo humano puede tolerar dosis

superiores.

En el tratamiento de fangos por vía anaeróbica, se forman sulfuros por reducción de

los sulfatos presentes. Si las concentraciones de sulfuros sobrepasan las 200 ppm se

puede alterar el proceso biológico. Si este gas se quema en motores de gas, los

productos de combustión pueden dañar el motor y corroer el equipo de recuperación

de calor por lo que es preciso eliminarlo antes.

Gases

En las aguas contaminadas se encuentran: nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono,

sulfuro de hidrógeno, amoníaco y metano. Puesto que los tres primeros son gases que

se encuentran normalmente en la atmósfera, su presencia es habitual en las aguas

expuestas al aire. Los tres últimos, sin embargo proceden de la descomposición de la

materia orgánica.

La disolución de los gases de la atmósfera depende del coeficiente de solubilidad, y de

la temperatura y presión del medio, siguiendo la Ley de Henry:

C = k . p (a temperatura determinada)

c: concentración del gas disuelto

k: coeficiente de solubilidad (función de la naturaleza del gas y de la temperatura)

p: presión parcial del gas


kN2 = 6,8 . 10 -4

kO2 = 1,3 . 10 -3

kCO2 = 3,4 . 10 -2

La presión parcial del CO2 en el aire es baja debido a su

pequeña concentración (350 ppm), su mayor valor de la

constante de Henry y su mayor capacidad de reacción

con el agua mediante un proceso ácido-base le

convierten en una especie importante.

Oxígeno.- Disuelto es necesario para la vida de los microorganismos aerobios así

como para otras formas de vida. La cantidad de oxígeno presente en las aguas

depende de una serie de parámetros como son la temperatura y la pureza del agua

(salinidad y solidos disueltos). Su presencia en las aguas destinadas a uso potable se

recomienda que esté situada en el 70 por 100 del valor de saturación.

Puesto que la velocidad de las reacciones bioquímicas que utilizan oxígeno se

incrementa con la temperatura y, a su vez, un incremento de temperatura hace

descender el oxígeno disuelto es fácil que en los meses de verano puedan darse

condiciones críticas de oxígeno.

Dióxido de carbono.- Su presencia no solo se debe al equilibrio con el CO2

atmosférico, sino también; a la respiración biológica, al consumo en la fotosíntesis y a

la disolución de CO3= de minerales de Ca CO3 y Mg CO3.

Como se vio anteriormente la capacidad de reacción del CO2 en las aguas brindan a

los recursos hídricos una propiedad tampón de regulación del pH según los siguientes

equilibrios en las tres fases del Sistema Carbónico:

Aire / agua CO2 (g) ↔ CO2 (ac) K = 3,4 . 10 -2

Agua CO2 (ac) + H2O ↔ H2CO3 K = 1,6 . 10 -3

H2CO3 + H2O ↔ H3O+ + HCO3

– K = 4,2 . 10 -3

HCO3 – + H2O ↔ H3O

+ + CO3 = K = 4,8 . 10 -11

Sólido / agua Ca CO3 (s) ↔ Ca ++ + CO3 =

Ca CO3 (s) + H3O+ ↔ Ca ++ + HCO3

- + H2O

Muchas bacterias y otras formas de vida acuática tienen un intervalo de tolerancia al

pH muy estrecho y se destruirían sino fuera por la protección del sistema carbónico.


Metano.- Es el principal subproducto en la descomposición de la materia orgánica del

agua residual. Normalmente no se encuentra en grandes cantidades en el agua

residual porque pequeñas cantidades de oxígeno pueden ser tóxicas para los

microorganismos responsables de la producción de metano.

Otros contaminantes

Fluoruros.- Es común agregar flúor a las aguas municipales para proporcionar un

residuo de 1.5 a 2.5 mg/I que es benéfico para el control de las caries dentales. Sin

embargo, las concentraciones por encima de 5 mg/I son perjudiciales puesto que

producen una estructura dental quebradiza y manchada. Por eso la concentración está

limitada en las aguas para uso potable a 1.5 mg/I.

Dada su afinidad por los fosfatos (formación de fluor apatita) y por el calcio (formación

de Ca F2 habrá una retención en el tejido oseo produciendo trastornos del

metabolismo fósforo – calcio.

Los fluoruros se encuentran en altas concentraciones en las aguas procedentes de

fábricas de vidrio, acero y fundiciones.

Hierro.- El hierro se encuentra en la mayoría de las rocas ígneas y en los minerales

arcillosos. En ausencia de oxígeno el hierro es bastante soluble en estado reducido.

Cuando se oxida en un rango de pH de 7 a 8.5, el hierro es casi completamente

insoluble y su concentración se puede reducir con facilidad a menos de 0.3 mg/I, el

máximo fijado por los estándares.

Manganeso.- Las aguas residuales de operaciones metalúrgicas y mineras contienen,

con frecuencia, manganeso. Este elemento está presente en muchos suelos,

sedimentos y rocas.

Es difícil de tratar debido a la gran cantidad de complejos que puede formar según su

estado de oxidación.

Está recomendado que su concentración en aguas superficiales para uso como agua

potable se limite a 0.05 mg/I debido a que concentraciones más elevadas pueden

causar depósitos y teñido de las uniones de soldadura de tuberías y de la ropa.

La materia orgánica puede quelar el manganeso al igual que lo hace con el hierro por

lo que la destrucción de la materia orgánica es una parte necesaria del proceso de

eliminación del manganeso.


Cobre.- El cobre puede estar en las aguas por contacto de estas con minerales que lo

contienen o por desechos minerales. Sin embargo, es más probable que esté presente

debido a la corrosión de tuberías que lo contengan o bien porque se haya agregado a

un depósito para control de algas sulfato de cobre. Con mayores concentraciones de 1

mg/I el agua tiene un sabor astringente como en el caso del hierro. La ingestión de

agua con un fuerte contenido de cobre (100 mg/día) provoca irritación del intestino,

nauseas y vómitos. El cobre está presente en la hemocianina de los mariscos. Su

concentración en las aguas superficiales para uso como agua potable está limitada a

0.05 mg/I.

Zinc.- La presencia de zinc se debe a descargas de desechos de operaciones

mineras, metalúrgicas o de terminación de superficies metálicas. También puede

aparecer por la corrosión de tuberías de acero galvanizado. Rara vez supera

concentraciones de 1 mg/I. Produce, también, un sabor astringente por lo que su

concentración en los suministros de agua potable suele limitarse a 5 mg/I.

Boro.- La mayor parte del boro se encuentra en el mar en una concentración de 5

mg/I. El boro está presente en las fuentes de agua dulce de las áreas geológicas de

zonas volcánicas. En el agua se encuentra presente como ácido bórico no ionizado

B(OH)3. Cuando el pH es superior a 10 se encuentra ionizado como borato B(OH)4-.

Su concentración no está limitada en las aguas municipales. Sin embargo, puede ser

dañino para las cosechas de cítricos. Está recomendado que su concentración no

supere 1 mg/I.

Arsénico.- Su presencia en las aguas se debe a operaciones mineras o metalúrgicas,

o bien, a operaciones agrícolas que empleen el arsénico como veneno. Su

concentración en las aguas destinadas a uso potable está limitada a 0.05 mg/I.

Cadmio.- Está presente en las aguas como resultado de aportes procedentes de

instalaciones de tratamiento de superficies metálicas. En general, suele encontrarse a

nivel de trazas en concentraciones inferiores a 0.01 mg/I. Su concentración en aguas

para uso potable está limitada a 0.005 mg/I.

Cromo.- No existe, normalmente, en las aguas naturales por lo que su presencia se

debe a contaminaciones de carácter industrial (tratamiento de superficies metálicas,

purgas de circuitos de refrigeración). En las aguas para uso potable su concentración


está restringida a 0.05 mg/I. Las sales de cromo trivalente son poco tóxicas pero las de

cromo hexavalente son fuertemente tóxicas, las sales de cromo hexavalente se hallan

listadas como cancerígenas en Disposición 1/95 (DNSST). Podemos encontrar al CrVI

como cromato y dicromato.

Plomo.- La presencia de plomo en las aguas suele indicar contaminación de desechos

metalúrgicos o industriales (gasolina con plomo). También se puede encontrar por la

acción de disolución de las paredes de las cañerías que lo contienen en aguas con

bajo pH. Todas las sales de plomo son tóxicas de carácter acumulativo, produciendo la

enfermedad Ilamada saturnismo. Los límites en las aguas destinadas a consumo

humano están en 0.05 mg/I.

Selenio.- No es frecuente encontrarlo en las aguas naturales por lo que su presencia

se debe a contaminaciones mineras o industriales. Su limitación en las aguas potables

está en 0.01 mg/I. Es un elemento tóxico.

Mercurio.- Su presencia en las aguas se debe a contaminaciones de origen industrial

como la procedente de los electrodos empleados en la electrólisis de cloruro sódico

para producir cloro y sosa. También puede Ilegar a las aguas por la lixiviación de

cenizas de carbón. Puede metilarse mediante la actividad bacteriana y utilizarse en el

ciclo de alimentación acuática. Produce problemas nerviosos y, en su caso, la muerte.

Su concentración en aguas para uso potable está limitada a 0.001 mg/I.

Bario.- En las aguas que contienen bicarbonato y sulfato, la solubilidad del bario está

por debajo de 0.1 mg/I y rara vez se encuentra en concentraciones superiores a 0.05

mg/I. Su concentración límite recomendada en las aguas para uso potable está

Iimitada a 0.1 mg/I. El bario es muy tóxico por inhalación de tal forma que la tolerancia

para todos los compuestos excepto para el sulfato es de 0.5 mg por metro cúbico de

aire.

Cianuros.- Su presencia en las aguas naturales siempre está por debajo de 0.01 mg/I

por lo que unos contenidos mayores siempre se deben a desechos de instalaciones de

tratamiento de superficies metálicas, plantas de coque, altos hornos y refinerías de

petróleo, principalmente. La toxicidad de estos compuestos es muy elevada. Su

concentración en aguas para uso potable está limitada a 0.05 mg/I.


Níquel.- Su presencia en las aguas generalmente no excede de 0.01 mg/I por lo que si

se encuentra en mayores concentraciones se debe a vertidos dé instalaciones de

tratamiento de superficies metálicas así como al polvo o escoria de hornos eléctricos y

residuos minerales. El níquel es muy tóxico por inhalación con una tolerancia de 1 mg

por metro cúbico de aire para el metal y los compuestos solubles.

Antimonio.- AI igual que el níquel, su concentración en las aguas raramente supera el

valor de 0,01 mg/I por lo que su presencia en mayores concentraciones se debe a la

lixiviación de escorias metalúrgicas. Solo es tóxico en forma de vapor con una

tolerancia para él y sus compuestos de 0.5 mg por metro cúbico de aire. Algunos de

sus compuestos solubles en agua son muy tóxicos como el lactato de antimonio y el

pentacloruro de antimonio.

Molibdeno.- Tiene un cierto interés en la química del agua porque ejerce una acción

catalítica en la fijación de nitrógeno atmosférico por medio de bacterias. Su acción

parece que, también, tiene importancia en la osificación de los animales. Por otra

parte, ejerce un efecto inhibidor sobre las fosfatasas.

Titanio.- Procede de la ilmenita en las formaciones de los pozos. Es insoluble en agua

y poco tóxico. Algunos de sus compuestos solubles en agua son muy tóxicos como el

oxalato de titanio y potasio empleado en la industria textil.

Estaño.- Procede de las instalaciones metalúrgicas y de recubrimiento de superficies.

El estaño elemental tiene poca toxicidad pero los compuestos son tóxicos.

Berilio.- Su presencia en las aguas naturales no se considera. Se emplea en reactores

nucleares como moderador de electrones, ventanas para rayos X y material estructural

para tecnología espacial. Es muy tóxico, especialmente por inhalación con una

tolerancia de 0.002 mg por metro cúbico de aire.

Uranio.- El uranio es atacado por el agua, es material radiactivo muy tóxico, que se

extiende a sus compuestos.


Vanadio.- Se encuentra muy extendido en la naturaleza combinado con distintos

compuestos. Realiza en los animales un papel importante en la calcificación ósea y es

un inhibidor de la síntesis del colesterol. Parece que existe relación entre su presencia

en las aguas de bebida y las afecciones cardiovasculares en el sentido de

disminuirlas. Su presencia en las aguas siempre se debe a vertidos contaminantes.

Algunos de sus compuestos son muy tóxicos.

Cobalto.- Su presencia en las aguas naturales es, siempre, a nivel de trazas. Algunos

isótopos son peligrosos por su carácter radiactivo (el único isótopo estable es el Co-

59). Algunos compuestos son bastante tóxicos.

Talio.- Es muy tóxico y este carácter se extiende a sus compuestos. Se emplea en la

industria del vidrio y fabricación de pesticidas así como en electrodos analizadores de

oxígeno disuelto.

Telurio.- Es muy tóxico aI igual que sus compuestos. Algunas de sus aplicaciones

están relacionadas con los neumáticos y el vidrio.

Plata.- Es moderadamente tóxica en caso de absorción por el sistema circulatorio,

algunos de sus compuestos también son tóxicos especialmente por inhalación.

ASPECTOS LEGALES

Reglamento para el control del vertimiento de líquidos residuales. Dec. 1089

(contenidos)

Ámbito de aplicación – ENRESS - Ex-Facultades de DIPOS.

Requisitos de las instalaciones. (Excepciones, permisos, cámaras para la

extracción de muestras y medición de caudales, tubo testigo)

Obligaciones y responsabilidades.

Trámite de documentación.

Ejecución de obras. (presentación de cronograma)

Inspecciones. (matriculado involucrado, libre acceso de la DIPOS)

Terminación de obras. (Constancia de funcionamiento, Autorización condicional

de volcamiento)

Matrículas.

ANEXO I


Definiciones generales.

ANEXO II

Título A Desagüe a colectora

Título B Desagüe a conducto pluvial cerrado

Título C Desagüe a conducto pluvial abierto o a curso de agua superficial

Título D Desagüe a pozos o a campos de drenaje

ANEXO III

Conservación, almacenamiento de muestras y tipos de envase


Tratamiento de aguas residuales.

La cantidad de contaminantes presentes en las aguas residuales varían ampliamente

dependiendo del origen:

Aguas residuales urbanas - cuya contaminación dependerá del tipo de población y su

número, no obstante es posible determinar su composición con cierto grado de

fiabilidad a partir de datos bibliográficos, consumo de agua por habitante por día, nivel

y costumbres de vida, situación geográfica, etc.

Aguas industriales – cuya contaminación dependerá de la actividad y el tipo de

tecnología empleada, en este caso no pueden aplicarse los criterios anteriores de

estimación de su composición ya que cada tipo de industria produce contaminantes

diferentes e incluso se presenta que dos establecimientos del mismo rubro pueden

variar significativamente en la calidad de sus efluentes.

Metodología para el estudio del efluente líquido de un establecimiento.

Definición del problema - Es preciso definir la situación del establecimiento respecto

a sus efluentes líquidos de manera de programar el trabajo, esto incluye el

conocimiento del cauce receptor respecto a la existencia de normativas de

volcamiento, fauna ictícola, características de caudales, utilización, etc. Así mismo en

referencia al efluente será necesario conocer las características de su caudal y cuales

son los contaminantes críticos que se deberán estudiar.

Circuitos de drenaje - Es muy útil contar con un plano actualizado de drenajes del

establecimiento, que lamentablemente no siempre está disponible ya que dependiendo

de las características y antigüedad, los planos originales no siempre reflejan el estado

real ya que en muchas ocasiones se realizan modificaciones y/o ampliaciones que no

quedan debidamente registradas. Es aconsejable efectuar un estudio sobre el terreno

para la determinación de los puntos de vertidos y su estado de utilización. En

ocasiones se aconseja el uso de colorantes para determinar los circuitos de drenaje.

Diagramas de procesos - Con el objeto de conocer a priori los análisis a efectuar así

como plantear medidas de prevención de la contaminación, es de fundamental

importancia el conocimiento de los procesos que se llevan a cabo en el

establecimiento, especialmente de aquellos involucran la producción de efluentes.

Para lo cual interesarán entre otros datos: cantidades de agua utilizadas en los


procesos, materias primas, catalizadores, insumos y todos aquellos materiales que

entren en contacto con el agua y puedan ser causa de contaminación.

Estudio del consumo de agua – Una de las principales acciones que se deberán

abordar será la minimización del consumo de agua, que además de un ahorro

reportará ventajas respecto a los volúmenes a tratar. Entre dichas medidas pueden

citarse:

- Reutilización de efluentes en forma directa o con un mínimo tratamiento.

- Empleo de circuitos cerrados, especialmente en agua de refrigeración.

- Optimización de las operaciones de lavado.

- Mantener el estado sólido o semisólido de residuos para su evacuación en vez de

arrastrarlos con agua.

Definición de los puntos de muestreo – Con la información de los diagramas de

procesos se determinarán los puntos de muestreo y de medición de caudales. Es de

destacar la importancia de que tales puntos reúnan las siguientes condiciones:

- Fácil acceso.

- Sea representativo.

- No deberá interferir con el ritmo de producción o movimientos de la planta.

Segregación de caudales – Una vez determinados los caudales y la composición de

cada uno de los puntos de vertido, se estudiará la viabilidad práctica de la segregación

de corrientes en grupos de acuerdo a características comunes, de propiedades de

mutua neutralización, o de requerimientos de tratamientos similares, así como la

separación de aguas no contaminadas que en la mayoría de los casos son las de

mayor contribución al vertido, dicha medida serviría para evitar el

sobredimensionamiento de la planta de tratamiento. Si bien esta medida suele requerir

de importante inversión, deberá considerarse el ahorro que representará en la

disminución del tamaño de la planta de tratamiento como así también en los costos

operativos de energía y reactivos.

Ensayos de tratabilidad – Una vez determinadas las características de las corrientes

a tratar deberán efectuarse ensayos a escala de laboratorio y/o planta piloto de

manera de definir la viabilidad de los tratamientos propuestos y definir los parámetro

de diseño de la planta de depuración.


Sistemas de Tratamiento

El fin de un tratamiento de depuración consiste en obtener un agua cuya

contaminación se limite a un grado tal, que su volcamiento al medio receptor no

suponga una merma en la calidad de éste.

Para efectuar la eliminación de la carga contaminante de las aguas es necesario

aplicar operaciones físicas, procesos químicos y biológicos. Arbitrariamente los

tratamientos se han clasificado en:

- pretratamiento, consiste en la eliminación de todos aquellos cuerpos de gran

tamaño;

- tratamiento primario, consiste en la separación de sólidos en suspensión no

retenidos en el tratamiento previo así como de grasa y aceites;

- tratamiento secundario, consiste en la eliminación de la materia biodegradable

presente;

- tratamiento terciario, consiste en la eliminación de materia orgánica no

biodegradable, sólidos en suspensión y sales inorgánicas disueltas.

Enrejados

Son uno de los primeros métodos para eliminar los contaminantes de mayor tamaño

de las aguas residuales.

Los enrejados gruesos se utilizan normalmente como primera unidad de tratamiento a

fin de proteger el equipo de la planta de tratamiento contra posibles daños físicos. El

tamaño de la abertura viene determinado por el tamaño máximo de partícula que la

instalación puede procesar con eficiencia y economía.

Rejas gruesas son aquellas que presentan un espaciado de 5 a 15 cm.

Rejas finas son aquellas que presentan un espaciado de 1,5 a 2 cm.

Hay enrejados de limpieza manual y mecánicos. El uso de rejas de limpieza mecánica

tiende a reducir los costos de mano de obra y proporcionan mejores condiciones de

flujo por lo que se suelen utilizar en plantas medianas o grandes.

Tanques de homogeneización

Estos tanques son utilizados para evitar problemas por variaciones de caudal y

eventualmente de calidad en la corriente de entrada a la planta de tratamiento.

Pueden ser instalados en serie o en paralelo. En el esquema en serie todo el caudal

que entra pasa por el tanque de regulación, de ésta manera no solo se consigue un


caudal constante sino también una homogeneización del agua a tratar. En el esquema

en paralelo solo se desvía al tanque de regulación el caudal en exceso del promedio

diario, de manera que se minimizan los requisitos de bombeo pero la

homogeneización es menor.

Separación agua-aceite

El objetivo principal de los separadores agua-aceite es retirar el aceite libre de las

corrientes de aguas residuales. Los materiales saparados en esta operación incluyen:

aceite, grasa, jabón, pedazos de madera y corcho, residuos vegetales y pieles de

fruta.

Los equipos empleados para este fin son depósitos construidos de sección rectangular

o circular que permiten unos tiempos de retención de 1 a 15 minutos de tal forma que

la materia flotante ascienda y permanezca en superficie hasta que su recogida

mientras que el Iíquido salga del tanque de forma continua por una abertura situada en

el fondo o por debajo de unos deflectores de espumas profundos. La operación puede

conseguirse en un tanque especial o combinarse con la sedimentación en función de

la naturaleza del agua residual.

Mediante el empleo de separadores de placas paralelas y placas corrugadas es

posible la separación de partículas de grasa y aceite de hasta 0.005 cm.

Sedimentación

La sedimentación consiste en separar de una suspensión un fluido claro que

sobrenade la superficie y un lodo con una concentración elevada de materias sólidas.

Los sedimentadores pueden ser de sección rectangular o circular.

Los sedimentadores pueden constituir el único medio de tratamiento del agua residual

con el fin de eliminar los sólidos sedimentables capaces de formar depósitos de fango

en los cauces receptores, aceites y grasas libres así como otras materias flotantes.

Los sedimentadores de decantación primaria que estén correctamente proyectados y

eficazmente operados pueden eliminar del 50 al 70 % de los sólidos en suspensión y

del 25 al 40 % de la DBO5.

Los sedimentadores se emplean también como tanques de retención del agua de

lluvia proporcionando tiempos de retención de 10 a 30 minutos para los caudales en

exceso de las alcantarillas.

En el tratamiento de aguas residuales la principal aplicación de la sedimentación es

para la eliminación de arenas y otros sólidos gruesos, de los sólidos suspendidos


antes del tratamiento biológico y de los sólidos biológicos producidos en dicho

tratamiento.

Flotación

La flotación es una operación unitaria que puede emplearse en lugar de la decantación

para la separación de sólidos suspendidos y flotantes.

Generalmente, las unidades de flotación utilizan aire como agente de flotación

principal. Estas unidades suelen instalarse solo cuando la materia en suspensión no

puede separarse por ningún otro procedimiento.

La flotación puede emplearse como operación aislada o en combinación con la

floculación. El rendimiento de la flotación depende de las características de fijación de

las burbujas de aire en la superficie de la materia en suspensión.

La materia en suspensión flota mediante burbujas de aire de pequeño diámetro que

forman en la superficie una capa de espuma fácilmente eliminable por procedimientos

mecánicos o manuales.

Cuando la flotación se emplea para separar el aceite de las aguas residuales de

refinerías, debe colocarse un separador agua-aceite previo para eliminar las partículas

más gruesas. Con ello se disminuye el volumen de aire y la cantidad de agentes

floculantes.

En el rendimiento de la flotación suele desempeñar un papel muy importante la

presencia de determinados productos químicos como los agentes floculantes y

agentes rompedores de emulsiones. Este es, especialmente, el caso de los llamados

coadyuvantes de la flotación como los detergentes y el aceite de pino.

Existen tres procedimientos principales de operación: flujo total, flujo parcial operación

con recirculación.

Filtración

La filtración es una operación unitaria que consiste en hacer pasar un fluido por un

medio filtrante que permite el paso del líquido pero no de la materia en suspensión

quedando éstas retenidas.

En el tratamiento primario de aguas residuales puede emplearse la filtración para

eliminar los sólidos de pequeño tamaño. Puede ser una operación complementaria de

coagulación y sedimentación.

De acuerdo con la naturaleza de la fuerza impulsora, los filtros se clasifican en filtros

de gravedad y filtros a presión. En cualquier caso, el medio filtrante retiene y soporta


las partículas que forman una torta porosa por la superposición de estratos sucesivos

conforme el fluido atraviesa dicha torta y el medio filtrante. Los materiales más

utilizados como medio filtrante son la arena y la antracita aunque también se emplean

otros como las tierras de diatomeas. La limpieza de los filtros de lecho fijo suele

hacerse por lavado ascendente con agua. La velocidad de lavado debe ser inferior a la

de arrastre del medio filtrante a fin de evitar pérdidas de éste.

Tratamiento secundario (Biológico)

Los objetivos del tratamiento biológico fueron en un principio la eliminación de la

materia orgánica mediante una amplia variedad de microorganismos, principalmente

bacterias. Posteriormente se les ha ido dando otros usos como: la oxidación del

nitrógeno amoniacal (nitrificación), la eliminación de las formas oxidadas de nitrógeno

en N2 (desnitrificación), la eliminación de fósforo, o la eliminación de organismos

patógenos. En la actualidad se está trabajando en la eliminación de compuestos

químicos tóxicos como metales y organoclorados.

Los microorganismos utilizan la materia orgánica presente en las aguas residuales

como fuente de materia y energía. La conversión en materia se traduce en una

presencia de tejido celular que al tener un peso específico ligeramente superior al del

agua puede eliminarse por decantación. Es importante señalar que a menos que se

separe de la solución el tejido celular, no se conseguirá el tratamiento completo porque

el tejido celular vendrá medido como DBO del efluente.

Las bacterias para ser retenidas en una planta tienen que ser capaces de formar

flóculos discretos o ser atrapadas dentro de ellos.

Los tratamientos biológicos se pueden subdividir en dos subgrupos en función de

como se encuentren los microorganismos que realizan la depuración. Uno de los

subgrupos recibe la denominación de: cultivo fijo y el otro se denomina: cultivo en

suspensión. En el primer caso, los microorganismos viven sobre un soporte inerte

(generalmente, material plástico por su menor peso). En el segundo caso, los

microorganismos se encuentran en suspensión en el agua.

Los microorganismos más importantes en el tratamiento biológico de las aguas son:

bacterias, hongos, algas, protozoos, rotíferos y crustáceos.

En un proceso biológico aerobio, el aprovechamiento de la materia orgánica para

obtener energía por parte de los microorganismos puede sintetizarse mediante la

reacción de degradación de la glucosa:

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + 650 Kcal/mol


En un proceso biológico anaerobio la degradación global de glucosa produce energía

según la reacción:

C6H12O6 → 3CO2 + 3CH4 + 34 Kcal/mol

Organismos más importantes en los sistemas de tratamientos biológicos

En los procesos biológicos intervienen prácticamente todo tipo de organismos

dominando unos u otros según las características del efluente y el proceso.

Los sistemas de tratamiento biológico se diferencian de un ecosistema acuático o

mixto normal, en que la fuente fundamental de energía para el ecosistema es exterior

a éste y es la materia orgánica presente en las aguas residuales.

Los organismos se pueden clasificar desde diversos puntos de vista. En primer lugar

hay una clasificación taxonómica, basada en su filogenia, aunque aún hoy en día se

halla en discusión la diferenciación entre los reinos que lo forman.

En función de la fuente de carbono utilizada los organismos se clasifican en autótrofos

y heterótrofos. Son autótrofos aquellos organismos capaces de sintetizar materia

orgánica a partir de las sustancias minerales. Los organismos heterótrofos son

aquellos que precisan de la materia orgánica para su desarrollo y mantenimiento.

Bacterias.

Como ya se ha dicho anteriormente hay tanto formas autótrofas como heterótrofas.

Estas últimas se alimentan de compuestos orgánicos solubles.

En los sistemas biológicos de depuración intervienen en múltiples procesos. Entre

ellos, el más importante es el de la eliminación de la materia orgánica por la vía

aerobia (oxidación y síntesis de nuevos materiales orgánicos en forma de tejido

celular). Pero también intervienen en los procesos de descomposición anaerobia, así

como en los de desnitrificación, nitrificación y acumulación de fósforo (en los sistemas

de eliminación de este elemento en plantas de fangos activados).

Las bacterias constituyen normalmente el 95% de la biomasa de los fangos activados.

La base del proceso de fangos activados es, el crecimiento de bacterias formadoras

de flóculos que sedimentan en el clarificador secundario, produciendo un efluente final

clarificado y un fango espesado. Sin embargo, no todas las bacterias en los fangos

activados son formadoras de flóculos, pudiéndose desarrollar bacterias filamentosas

que pueden dar lugar a problemas operacionales. Aproximadamente 20 organismos

filamentosos diferentes aparecen con frecuencia en los fangos activados.


Protozoos.

Son microorganismos heterótrofos. La mayoría de los protozoos viven libremente en la

naturaleza, aunque algunas especies son parásitas, viviendo en un organismo

huésped, que puede variar desde algas hasta seres humanos. La mayoría son

aerobios o anaerobios facultativos, aunque se han encontrado algunos tipos

anaerobios.

Constituyen aproximadamente el 5% de la biomasa de los fangos activados,

habiéndose encontrado unas 200 especies. Estos organismos, son un componente

necesario de los fangos activados llevando a cabo por una parte una eliminación de

coliformes y patógenos, clarificando el efluente, contribuyendo, por otra a la floculación

de la biomasa.

Hongos

La mayoría son aerobios estrictos, no fotosintéticos y heterótrofos; toleran valores de

pH relativamente bajos y tienen unos requisitos de nitrógeno mucho más bajos que las

bacterias, por esto son aptos para el tratamiento de algunas aguas industriales.

En ingeniería sanitaria los términos mohos y hongos se utilizan como sinónimos, sin

embargo los mohos son hongos que producen unidades microscópicas que

colectivamente forman una masa filamentosa llamada micelio, mientras que las

levaduras son hongos que no pueden formas un micelio y son, por tanto, unicelulares.

En los sistemas de depuración biológica pueden competir con las bacterias por la

materia orgánica disuelta y, en algunos casos actuar como depredadores.

Algas

Son organismos fotosintéticos muchos de ellos unicelulares, y que cuando son

pluricelulares no forman verdaderos tejidos.

La mayor parte de los autores sitúan dentro de ellas a las algas azules (Cianofíceas)

que son organismos fotosintéticos pero sin diferenciación nuclear (procariotes), por lo

que otros autores las sitúan dentro de las bacterias denominándolas Cianobacterias.

Algunas de ellas son capaces de utilizar el nitrógeno atmosférico (N2) como fuente de

nitrógeno, proceso que recibe el nombre de fijación.

Desde el punto de vista de la Ingeniería Sanitaria cabe destacar los siguientes

aspectos de las algas:


1.- Su utilización en los sistemas de depuración no es tanto por su capacidad de

depurar sino como fuente de oxígeno en los sistemas extensivos.

2.- Al ser autótrofas su presencia en un sistema de depuración no disminuye el

contenido en materia orgánica sino que lo aumenta pues la sintetizan a partir de las

fuentes minerales de carbono existentes. En el caso de las cianobacterias son

capaces de generar cantidades de materia orgánica superiores a las presentes en las

aguas de vertido, al suplir los déficits de nitrógeno existentes en las aguas residuales

urbanas con nitrógeno atmosférico.

3.- En los abastecimientos de aguas estos organismos son indeseables ya que son

causantes de malos olores y sabores; y en el caso de las cianofíceas pueden tener

substancias tóxicas para el hombre por lo que es imprescindible su eliminación

4. - En las plantas de filtración de los tratamientos de aguas blancas, las algas

producen atascos disminuyendo el tiempo de filtrado entre dos lavados consecutivos.

Rotíferos.

Son animales aerobios y multicelulares cuya extremidad anterior esta modificada en

un órgano ciliado, el aparato rotador, que utilizan para la captura de alimentos y el

movimiento. En los sistemas de fangos activados constituyen normalmente, junto a los

nemátodos, la cima de la pirámide trófica; depredando el resto de los organismos que

existen en el medio.

Nemátodos.

En los sistemas de depuración actúan como depredadores de los organismos

inferiores, y, como ya se ha dicho antes, en los fangos activados constituyen la cima

de la pirámide trófica.


Procesos biológicos en medio líquido

Se pueden distinguir cuatro grandes grupos dentro de éstos procesos.

1. Fangos activados. Son procesos estrictamente aerobios. El aporte del oxígeno se

efectúa por medios mecánicos. Son provistos de un sistema de separación y

recirculación de fangos. Los fangos en exceso y los que se recirculan se

denominan “fangos activados” y contienen los microorganismos que llevan a cabo

la depuración. Requieren de un tanque de aireación (reactor biológico aerobio)

donde se realiza la mezcla de los fangos con el líquido a tratar y la aireación con

aire u oxigeno puro; el tiempo de reacción suele ser de unas 8 hs.

Se consiguen rendimientos de eliminación de DBO de alrededor del 90%.

La aireación se suele ejecutar mediante dos sistemas:

a) turbinas de superficie que agitan mecánicamente el agua para mantener

una aireación continua, y;

b) Mediante difusores que aportan burbujas de aire u oxigeno puro desde el

fondo del reactor biológico.

Aparte de factores ambientales como la temperatura, que afectan a la capacidad

de depuración biológica, entre otros parámetros que se deben controlar en el

proceso de fangos o lodos activados están: la concentración de oxigeno disuelto

en el tanque de airación, el pH (óptimo entre 6,5 - 7.5), la concentración de

nutrientes, la materia orgánica de entrada y salida del reactor, la edad del fango o

tiempo de residencia en el reactor (2 a 12 días), la concentración y tipos de

microorganismos y el llamado índice volumétrico de fangos (IVF) entre 10 – 35

ml/g, que se define como el volumen que ocupa la unidad de masa (1g) de fango, y

expresa una medida de la capacidad de decantación del mismo.

Esquema de proceso de depuración biológica de lodos activos

Agua atratar

Reactor biológico

Turbinas

Efluente

Recirculación de fangos

Purga de fangos

a concentración y digestión


2. Lagunas aireadas. Son por lo general aerobias aunque pueden combinarse con

procesos anaerobios. La laguna aireada es un estanque con una profundidad entre 1 a

4 m que el agua residual atraviesa en forma continua. La diferencia fundamental con el

sistema de fangos activados es que en estas lagunas no se lleva a cabo la

recirculación. El oxígeno es sumistrado por agitación superficial o por difusores que

mantienen la materia orgánica y la biomasa en suspensión. La concentración de

sólidos en la laguna es muy inferior a la que se utiliza en las unidades de fangos

activados, no obstante el efluente se deberá decantar para separar el agua tratada de

los fangos biológicos.

3. Lagunaje. Puede clasificarse en el dominio relativo de los procesos aerobios o

anaerobios de eliminación de la materia orgánica denominándose: anaerobias,

facultativas y aerobias. También carecen de sistema de recirculación de fangos. Su

principal característica es la utilización de algas para el suministro de oxigeno que se

produce en la reacción de fotosíntesis, el oxígeno producido por las algas es utilizado

por las bacterias aerobias para la degradación de la materia orgánica, los productos de

ésta degradación son utilizados de nuevo por las algas (relación simbiótica de

bacterias y algas). El lagunaje es un proceso por el cual las aguas son vertidas en

estanques de tierra generalmente extensos y poco profundos.

3.1 Lagunas anaerobias.

Las lagunas anaerobias se utilizan normalmente como primera fase en el tratamiento

de aguas residuales urbanas o industriales con alto contenido en materia orgánica

biodegradable. El objetivo primordial de estas lagunas es la reducción de contenido en

sólidos y materia orgánica del agua residual para la obtención de un efluente de alta

calidad. Por esta razón, las lagunas anaerobias operan en serie con lagunas

facultativas y de maduración.

Como su nombre indica en las Iagunas anaerobias se produce la degradación de la

materia orgánica en ausencia de oxigeno, que tiene lugar mediante las etapas

siguientes:

Hidrólisis, que es la conversión de compuestos orgánicos insolubles en otros

compuestos más sencillos y solubles en agua. Esta etapa es fundamental para

suministrar los compuestos orgánícos necesarios para la estabilización anaerobia de

manera que pueda ser utilizada por las bacterias en las siguientes etapas.


Formación de ácidos, los compuestos orgánicos son utilizados por las bacterias para

generar ácidos orgánicos volátiles especialmente ácidos fórmico, acético, propiónico y

butírico. En esta etapa la reducción de DBO5 o DQO es pequeña y puede ser llevada a

cabo por bacterias anaerobias o facultativas.

Formación de metano, una vez formados los ácidos orgánicos anteriores entran en

acción una nueva categoría de bacterias, que los convierte en metano y gas

carbónico, éste último en menor cantidad. La liberación de éstos gases forman

burbujas que indican el buen funcionamiento de éstas lagunas.

Hay razones para elegir lagunas pequeñas con tiempos cortos de residencia y

profundidad alta o media:

Conservación del calor. La superficie expuesta a la atmósfera es mínima al ser

profundas, además la espuma generada por el desprendimiento de los gases dióxido

de carbono y metano cuando se seca sobre la superficie forma una costra que sirve de

aislamiento y el intercambio térmico en invierno se atenúa previniendo un descenso de

temperatura indeseado.

Disminución de los requerimientos de terreno. Las lagunas profundas disminuyen

la necesidad de superficie a ocupar para un determinado nivel de purificación.

Disminución del riesgo de arrastre de sólidos. El fango que sedimenta en el fondo

tiene poca probabilidad de ser arrastrado por la salida que tiene lugar por la superficie.

Oxigenación restringida. Por baja superficie de exposición a la atmósfera y por la

acción de los taludes que previenen la formación de olas por acción del viento.

La compactación de sólidos. La concentración de fangos acumulados en el fondo en

condiciones anaeróbicas que se mineralizan.

Costos bajos de mantenimiento. Ya que los fangos se van acumulando por un largo

período (3 a 6 años).

El tiempo de residencia debe considerar en que las fases acidogénicas y metanígenas

estén equilibradas y no haya posibilidad de algas en su superficie. El tiempo

recomendado en estas lagunas oscila de 2 a 5 días.

CO2 CH4

Costra

TaludTalud


3.2 Lagunas facultativas.

Las lagunas facultativas son aquellas que tienen una zona aerobia y una zona

anaerobia, situadas respectivamente en la superficie y en el fondo. Por lo tanto en

ellas podemos encontrar desde microorganismos aerobios estrictos en las zonas

superficiales hasta anaerobios estrictos en los fangos del fondo, sin embargo los más

adaptados serán los microorganismos facultativos. Además de protozoos y bacterias

en estas lagunas es fundamental la presencia de algas que son las principales

proveedoras de oxigeno disuelto.

En estas lagunas se produce una relación simbiótica entre bacterias y algas, ya que

estas últimas suministran el oxígeno necesario por las bacterias heterótrofas

facultativas para metabolizar en forma aeróbica la materia orgánica, proceso en el que

se liberan grandes cantidades de nutrientes solubles (nitratos, fosfatos y dióxido de

carbono) que son utilizados por las algas para su crecimiento.

Uno de los signos del buen funcionamiento de las lagunas facultativas es el desarrollo

de un color verde brillante debido a la presencia de algas

Zona facultativa

Zona aerobia

CO2 CH4

Radiación solar

O2

Laguna facultativa

Desnitrificación

Fotosintesis

nitrificación

Celulas muertas

Algas

Oxigeno

Bacterias

Nutrientes N0 PO CO3 4 2

- 3 -

Nuevas celulas

Materia organicaNuevas celulas

Luz


3.3 Lagunas de maduración

Tienen por objetivo principal la eliminación de bacterias patógenas. Estas lagunas

operan siempre como lagunas secundarias, es decir, que el agua residual ha pasado

como mínimo por otro tratamiento antes de ingresar a ellas. Muchas veces llegan a

sustituir la cloración que es el método más habitual de desinfección.

Constructivamente son muy similares a las lagunas facultativas pero dado que la carga

orgánica es mucho menor, la fotosíntesis y la aireación superficial permiten obtener un

ambiente aerobio en toda la columna de agua.

La eliminación de los organismos patógenos se debe a la acción combinada de

múltiples factores: físicos, físico-químicos, bioquímicos y biológicos.

Físicos

Temperatura – a mayor temperatura mayor eliminación de microrganísmos patógenos.

Sedimentación – los microrganísmos que precipitan son atacados por las bacterias de

los fangos.

Físico-químicos

Salinidad – a mayor contenido salíneo menor supervivencia de microrganismos

patógenos.

PH – a mayor pH mayor eliminación de microrganísmos patógenos.

Oxigeno disuelto (OD) – a mayor OD mayor eliminación de microrganísmos

patógenos.

Radiación solar – a mayor radiación solar mayor eliminación de microrganísmos

patógenos.

Bioquímicos

Concentración de nutrientes – hay competencia con otros microrganísmos mejor

adaptados (escasa concentración de materia orgánica).

Sustancias tóxicas – algunas algas excretan sustancias tóxicas para los

microrganísmos patógenos.

Biológicos

Predadores – existen predadores tales como protozoos, bacteriófagos y

microcrustáceos.


4.- Tratamiento de fangos. Se utilizan para la total degradación de los fangos

purgados en exceso en los tratamientos biológicos, especialmente en los fangos

activados. Estos tratamientos se efectúan en medio líquido, sin recirculación y los

procesos pueden ser aerobios o anaerobios.

Los sólidos obtenidos en el pre-tratamiento, como sólidos gruesos, arenas y grasa que

transporta el agua residual son retirados y dispuestos en un vertedero de sólidos

urbanos; en este apartado se aborda el tratamiento de los fangos obtenidos en una

depuración biológica. Estos son en principio un material líquido con una concentración

de sólidos más elevada que el agua residual de partida con una cantidad de especies

contaminantes junto con posibles reactivos utilizados y biomasa, por lo tanto se trata

de un agua residual más contaminada que la de partida.

Los objetivos de un tratamiento de fangos (que se conoce como línea de fangos o

lodos de una planta depuradora) son la estabilización y la reducción de su volumen.

La estabilización de un fango consiste en la disminución de la concentración de la

materia orgánica biodegradable hasta los niveles en los que el fango deje de ser

prácticamente fermentable, esto se suele conseguir con una reducción de la materia

orgánica hasta alcanzar valores de sólidos en suspensión volátiles del orden del 50 –

60% sobre el total de sólidos en suspensión.

La estabilización puede llevarse a cabo por una digestión aeróbica o anaeróbica

siendo ésta última la más empleada ya que se puede lograr el aprovechamiento de

biogás que se produce en el proceso.

La reducción de volumen se corresponde con el aumento de concentración de los

lodos en materia seca, hasta conseguir en muchos casos un material de textura sólida.

Esta etapa se lleva a cabo mediante una deshidratación que puede ser lograda por

una filtración o por una centrifugación y seguida por un secado de manera de obtener

lodos secos con una cantidad de humedad en lo posible menor al 10%.

Luego se deberá disponer éstos residuos sólidos:

en vertederos (no es la mejor solución desde el punto de vista ecológico) o;

aplicarlos a la agricultura como compost o abono orgánico (los problemas de éste

aprovechamiento está en la posibilidad del contenido de metales pesados o la

presencia de microorganismos patógenos) o;

la incineración que tiene por objetivo la combustión completa de la materia orgánica, y

tiene como principal ventaja la máxima reducción del volumen de los lodos y una

posible recuperación de la energía. Las principales desventajas son los altos costos

de inversión y explotación y los problemas medioambientales generados por los gases


de combustión y cenizas formados en el proceso. Con la incineración no tiene sentido

aplicar la estabilización que disminuye el contenido de materia orgánica y la facilidad

de combustión de los mismos.

TRATAMIENTO TERCIARIO

Adsorción

La adsorción es el proceso por el cual se produce la captación o extracción de ciertas

sustancias de una fase, líquida en nuestro caso, sobre una interfase que generalmente

se sitúa sobre la superficie de un sólido. La sustancia que se extrae generalmente se

denomina adsorbato y adsorbente al sólido.

Dependiendo del tipo de atracción entre el adsorbato y adsorbente se pueden dar 3

tipos de adsorción: por intercambio (atracción electrostática), de Van der Waals

(adsorción física), y adsorción química.

En la depuración de aguas residuales uno de los tratamientos mas extendidos para la

eliminación de sustancias orgánicas en el agua es la adsorción sobre carbón activado.

La economía de la adsorción depende de la posibilidad de regeneración. La

regeneración se lleva a cabo en hornos diseñados para tal fin y se calcula una pérdida

aproximada del 10 %.

Están apareciendo en el mercado adsorbentes sintéticos con valores similares de

adsorción pero que pueden ser regenerados por medio de reactivos, sin que se

aprecien pérdidas significativas en cada regeneración.

Intercambio iónico.

Se entiende por tal, aquel proceso en el que se produce un cambio de iones entre los

presentes en una fase líquida y los existente en una fase sólida.

Los primeros cambiadores fueron tierras naturales (silico aluminatos), pero en la

actualidad se emplean casi exclusivamente resinas orgánicas sintéticas (divinil-

benceno-estireno).

Las resinas son de dos tipos de acuerdo a los iones a intercambiar (catiónicas y

aniónicas).

Debido al alto precio de las resinas y a las operaciones necesarias para su

regeneración son poco utilizadas en el tratamiento de líquidos residuales.

En la actualidad se está desarrollando una gama de resinas específicas para

determinados tipos de iones.


Osmosis inversa.

Si se dispone de dos disoluciones de diferente concentración, separadas por una

membrana, habrá un paso de disolvente, por efecto de la presión osmótica, de la

disolución más diluida a la más concentrada hasta que ambas adquieran la misma

concentración.

Si se le aplica a la disolución mas concentrada una presión superior a la osmótica, se

producirá el paso de disolvente desde la solución mas concentrada a la mas diluida,

hasta alcanzar un nuevo equilibrio; este fenómeno de denomina ósmosis inversa.

Este proceso utilizado inicialmente para la desalación de aguas saladas ha encontrado

en estos últimos tiempos aplicación en la concentración de productos industriales,

farmacéuticos, y mas recientemente en el tratamiento de aguas residuales.

Precipitación química.

La precipitación química consiste en la eliminación de contaminantes de una agua

residual por adición de un producto químico que reacciona dando una sustancia poco

soluble y fácilmente separable por decantación.

Desinfección.

Se lleva a cabo con el objetivo de eliminar la carga bacteriana proveniente de aguas

que han sido tratadas biológicamente y microorganismos patógenos.

Este proceso de puede llevar a cabo con agentes físicos, elevación de temperatura,

rayos ultravioletas o mediante la adición de agentes químicos como hipoclorito de

sodio, cloro, ozono, etc.

BIBLIOGRAFIA

• AAVV. DEPURACIÓN POR LAGUNAJE DE AGUAS RESIDUALES. MANUAL DE

OPERADORES. Ministerio de Obras Públicas y Transporte de España. 1991.

• AAVV. GUIAS PARA LA CALIDAD DEL AGUA POTABLE. Vol. 3. Organización

Panamericana de la Salud. Publicación Científica Nº 508. 1988.

• Henry J. Glynn y Heinke G. W. INGENIERIA AMBIENTAL. Prentice Hall México. 2º

Edición. 1999.

• Orozco Barrenchea C.; Pérez Serrano A. y otros. CONTAMINACIÓN AMBIENTAL

Una vesión desde la química. Ed. Thomson. 1º Edición, 3º reimpresión. 2005.

• Tyler Miller G., Jr. CIENCIA AMBIENTAL. Ed. Thomson. 5º Edición. 2002.

recurso agua - fbioyf.unr.edu.ar

Documents