Purificación o Auto

purificación del Agua.

Modelos de Contaminación y Prefación de Aguas.

Auto purificación de los Cuerpos de agua• Se denomina así a la capacidad que tiene un

cuerpo de agua para reponer el contenido de oxigeno disuelto y eliminar las concentraciones de materia orgánica y microorganismos.

• Dependiendo de las características del cuerpo receptor (rio, laguna, océano, fuente subterránea, etc) la capacidad de autopurificación es diferente. Los modelos mas comunes son la filtración natural de las fuentes subterráneas; la Ecuación para ríos de Street-Phelps.

Auto purificación de los Cuerpos de agua

• la demografía urbana siempre crecientes, acompañadas de un retraso en la construcción de plantas de tratamiento, han llevado a una contaminación severa de las aguas de la mayor parte del país. Los resultados de esta contaminación son:

a) Los microorganismos patógenos de las aguas residuales convierten las aguas naturales en las que desaguan en inseguras como fuentes de suministro, para organismos ajenos al ecosistema del mismo.b) La descomposición de la materia orgánica inestable despojará al agua de su oxígeno, y por lo tanto mortandad de los seres vivos.c) También los ácidos, aceites, y otros materiales tóxicos exterminarán a los peces y cualquier otra vida acuática o harán que resulten incomestibles.d) La putrefacción de las materias orgánicas producirá olores y condiciones desagradables, quizá hasta el extremo de afectar adversamente las propiedades del agua.

Auto purificación de los Cuerpos de agua

• En una corriente superficial normal se produce un ciclo, que lleva a un equilibro entre la vida animal y vegetal, y que indica asimismo la interdependencia de los distintos grupos de organismos. Cuando la materia orgánica muerta, en forma de proteínas e hidratos de carbono, penetra en una corriente, las bacterias actúan sobre ella. Las proteínas son degradadas hasta compuestos sencillos, como el amoniaco y los nitratos. Otras bacterias oxidan los compuestos sulfurados a sulfatos, los cuales juntamente con los nitratos, son utilizados por las plantas verdes. Los hongos (fungi) descomponen los compuestos celulósicos a carbohidratos más simples y éstos, a su vez, son empleados por ciertas bacterias con desprendimiento de anhídrido carbónico. Las algas, por la fotosíntesis, producen con los anteriores productos finales, hidratos de carbono y oxígeno libre, que son usados como alimentos y para la respiración por los animales, incluyendo los protozoos, los crustáceos, los insectos, los gusanos y los peces. Los distintos grupos de animales mantienen la proporción de bacterias, hongos y algas al alimentarse con ellos. Los animales también se comen entre sí, prevaleciendo los mayores sobre los pequeños; algunos de los animales se alimentan de detritus, reduciéndolos hasta una forma de material más apropiada para la acción bacteriana.

Auto purificación de los Cuerpos de agua

• La contaminación de una corriente por residuos industriales o domésticos en cantidades excesivas, rompe el ciclo. La excesiva contaminación introduce generalmente demasiada materia orgánica inestable en la corriente, por lo que se refiere a la normalidad del mecanismo equilibrado de los organismos, del suministro de oxígeno y de la luz solar. La consecuencia es que algunos organismos, especialmente aquellos que proliferan en condiciones anaerobias, se reproducen en forma creciente, con los consiguientes olores y otras molestias; sin embargo, aguas abajo, a una distancia que depende de la cantidad de contaminación, en función de la velocidad y condiciones de la corriente, se restablece el ciclo normal. Esta restauración es lo que se denomina autodepuración o auto purificación.

Auto purificación de los Cuerpos de agua

• Este vertido tiene un comportamiento a lo largo del afluente (ríos, quebradas) y esta definidas en criterios denominados zonas, que se pueden explicar atreves de la siguiente grafica:

Factores que intervienen en la autopurificacion

• Son varios los factores que intervienen en la autopurificacion del agua de modo favorable o adverso, y estos son:o Dilución.o Corrientes (caudal).o Sedimentación.o Luz solar.o Temperatura.

1.1 Dilución

• Una gran cantidad de agua, con su oxigeno disuelto evita la degradación de la corriente.

• Se puede realizar un calculo para determinar la dilución necesaria para mantener una cantidad de oxigeno disuelto en el agua necesaria, lo mínimo es 4 mg/L.

C=

Donde: C : Concentración de mezcla. Cr : Concentración del cuerpo receptor Cw : concentración parámetro del agua vertida. Qr : descarga del cuerpo receptor. Qw : descarga del agua vertida.

Ec. 1

1.2 Corrientes

• Para la ecuación 1 esta suponiendo una mezcla completa, que cumple la ley de la conservación de la masa.

• HAY QUE ACLARAR QUE ESTA EXPRESION SIRVE PARA CALCULAR: OXIGENO DISUELTO, DBO, SOLIDOS SUSPENDIDOS, TEMPERATURA Y OTROS CONSTITUYENTES CARACTERISTICOS DE LAS AGUAS RESIDUALES.

1.1 Dilución

• Como representa la Ec. 1, muy importante tener una mezcla completa y una buena cantidad mayor de agua del cuerpo receptor con respecto a las aguas de vertido (aguas contaminadas).

• Los modelos en catarata son excelentes en los procesos de aireación.

• Las corrientes lentas favorecen a la sedimentación, en donde la sedimentación ayuda a aclarar el agua y además la proliferación de algas el cual este adiciona o proporciona un adicionante de OD.

1.4 Luz solar

• Los solidos gruesos se sedimentan y forman mantos de lodos en los que tiene lugar la descomposición anaeróbica.

1.3 Sedimentación.

• La luz solar actúa como desinfectante contra las bacterias patógenas además ayudan al desarrollo de las algas lo cual como se indico anteriormente aportan OD al agua, ese OD adicional puede ayudar a oxidar algunos compuestos inestables del agua.

1.5 Temperatura.• Las bajas temperatura rebajan (hasta detienen) la actividad

de los microorganismos.• El oxigeno es menos soluble en aguas con alta temperatura

y la solubilidad favorece con aguas de bajas temperaturas.

• Uno de los primeros modelos desarrollados para predecir los efectos de las descarga de material biodegradable sobre el OD del RIO o corriente de agua.

• Denominado comúnmente modelo de disminución de oxigeno. • Predice los cambio en el déficit de oxigeno como una función de

la DBO ejercida y de la reaireación de la corriente.• Cuando el agua que contiene materia orgánica biodegradable

esta expuesta al aire, absorbe oxigeno de la atmosfera para reemplazar el consumido por la DBO, este proceso es llamado desoxigenación y reoxigenación, y estos ocurren simultaneamente.

• El deficit de oxigeno es la diferencia entre la concentración del oxigeno en equilibrio (o concentración de saturación) y la concentración real a la temperatura local.

2. Modelo para oxigeno disuelto Streeter-Phelps

𝐷=𝐶𝑠−𝐶 Ec 2

• Tasa de desoxigenación L

2. Modelo para oxigeno disuelto Streeter-Phelps

𝐿=𝐿𝑜𝑒−𝐾 𝐷𝑡

Donde: L : DBO remanente t días después de que los desechos entran al rio, mg/L Lo : Es la DBO ultima de la mezcla del agua de la corriente y del agua rsidual en el punto de descarga, mg/L KD : Ctte de desoxigenación, dia-1

t : tiempo.

• Constante de reoxigenación K2

Ec 3

𝐾 2=3.9𝑣0.5

𝐻1.5

Donde: K2 : Ctte de reoxigenacion o reaereacion a 20 °C, dia-1

v : velocidad medida de la corriente , m/d. H : Profundidad medida de la corriente, m

Ec 4

• Ecuación para el déficit de oxigeno, y la concentración de oxigeno en cualquier punto de la corriente.

Modelo para oxigeno disuelto Streeter-Phelps

D+

Donde: D : Déficit de oxigeno disuelto en un tiempo t, (mg/L) Do :Déficit de oxigeno disuelto OD inicial, (mg/L) Lo : Demanda bioquímica de oxigeno, ultima al inicio, (mg/L)

K2 : Tasa de reaereacion (dias-1).

KD : Tasa de desoxigenación (dias-1).

KR : Tasa de remoción de DBO (dias-1).

t : tiempo (días).

Ec 5

• Otra forma de representación de la ecuación.

Modelo para oxigeno disuelto Streeter-Phelps

tc

Donde: tc : tiempo requerido para alcanzar el punto critico (días).

v : velocidad del flujo (m/dia). L : DBO remanente t días después de que los desechos entran al rio, mg/L K2 : Tasa de reaereacion (dias-1).

KD : Tasa de desoxigenación (dias-1).

Do : déficit de oxigeno disuelto en el punto de vertido (mg/L).

Xc : distancia aguas abajo al punto critico m.

Ec 6

𝑡𝑐=𝑥𝑐

𝑣Ec 7

Problemas propuestos.