Contenido Caractersticas de las aguas residuales

Fuentes

Caractersticas fsicas

Caractersticas Qumicas

Caractersticas Biolgicas

Composicin de las aguas residuales

Contenido Prevencin de la contaminacin : Disminucin de

consumo y reduccin de aguas residuales

Mtodos de tratamiento

Parmetros de diseo de sistemas de tratamiento

Clasificacin de los mtodos

Niveles de tratamiento

Aplicacin de las operaciones y procesos unitarios

Elementos de diseo

Fuentes de las aguas residuales Agua residual domstica

Agua residual Industrial

Infiltraciones y conexiones erradas

CARACTERISTICAS de las Aguas Residuales industriales Caracteristicas Fisicas

Caracteristicas quimicas

Caracteristicas biologicas

Caractersticas Fsicas

Slidos totales

Voltiles orgnico

Fijos inorgnico

Suspendidos retenido

Disueltos filtrado

Filtracin Temperatura

Caractersticas Fsicas Color

Causado por slidos suspendidos (aparente), material coloidal y sustancias en solucin (verdadero).

Fuentes de color: infiltracin, aportes por conexiones erradas, descargas industriales, y descomposicin de compuestos orgnicos.

Caf claro, gris claro, gris oscuro o negro.

Caractersticas Fsicas Olor:

Agua residual fresca: olor inofensivo

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

Mtodos de medicin: mtodos sensoriales e instrumentales.

Nombre delcompuesto

Frmula qumica Pesomolecular

Volatilidad a25CPpm (v/v)

Umbral dedeteccin deolorppb (v/v)

Umbral dereconocimiento de olorppb (v/v)

Carcter opalabradescriptiva delolor

Compuestos con azufre

Methylmercaptan

CH3SH 48 Gas 0.5 1.0 rotten cabbage

Hydrogensulfide

H2S 34 Gas 0.5 4.7 rotten eggs

SulfurDioxide

SO2 64 Gas 2700 4400 pungent, irritating

Compuestos con Nitrgeno

Ammonia NH3 17 Gas 17000 37000 pungent, irritating

Indole C6H4(CH)2NH 117 360 0.1 fecal, nauseating

Trimethylamine

(CH3)3N 59 Gas 0.4 pungent, fishy

Skatole C9H9N 131 200 1.0 50 fecal,nauseanting

Otros compuestos

Acetaldehyde CH3CHO 44 Gas 67.0 210 pungent, fruity

Ozone O3 48 Gas 500 pungent, irritating

Chlorine Cl2 71 Gas 80 310 pungent,suffocating

Principales compuestos olorosos

Caractersticas Fsicas Temperatura: Regiones clidas: 13C - 30C

Regiones fras: 7C - 18C

Afecta las reacciones qumicas, velocidades de reaccin, uso del agua, vida acutica.

T ptima vida bacteriana: 25C - 35C

Detencin de procesos aerbicos y de nitrificacin: 50C

Detencin produccin de metano: 15C

Detencin procesos nitrificantes: 5C

Caractersticas Fsicas Conductividad

Capacidad de una solucin para conducir la corriente elctrica.

Indicador de la concentracin de slidos disueltos totales

Caractersticas Qumicas Constituyentes orgnicos

Protenas

Grasas y aceites

Carbohidratos

Constituyentes inorgnicos

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

Compuestos (NO3, SO4)

Caractersticas Qumicas pH:

Intervalo existencia vida biolgica: 5 - 9

Parmetros importante para el tratamiento

Medicin: pH metro

Caractersticas Qumicas Nitrgeno:

Nutriente esencial - eutrofizacin

En aguas residuales: nitrgeno amoniacal, nitritos, nitratos y nitrgeno orgnico.

Nitrgeno amoniacal:

Ion amonio: pH9.3

Medicin: mtodos colorimtricos, titulacin, electrodos

Caractersticas Qumicas Fsforo:

Nutriente esencial

Aguas residuales domsticas pueden tener entre 4 - 12 mg/L como P.

Formas comunes: ortofosfatos, polifosfatos (sufren hidrlisis en soluciones acuosas y se convierten en ortofosfatos) y fsforo orgnico (en aguas industriales).

Caractersticas Qumicas Alcalinidad:

Neutralizar cidos

Presencia de hidrxidos, carbonatos y bicarbonatos

En sistemas anaerobios o de nitrificacin amortigua cidos

Caractersticas Qumicas Otros constituyentes inorgnicos: Azufre:

Ion sulfato en aguas de abastecimiento y residuales

Sulfatos se reducen biolgicamente a sulfuros

Metales

Todos los organismos los requieren.

Medicin: absorcin atmica, plasma acoplado por induccin o colorimetra.

Clases de metales: disueltos, suspendidos, totales, extractables en cido (en solucin, cido mineral en caliente).

Caractersticas Qumicas Constituyentes orgnicos agregados:

Materia orgnica en las AR: protenas (40 - 60%), carbohidratos (25 - 50%) y grasas y aceites (8 - 12%). Urea (mayor constituyente de la orina)

Anlisis: caracterizar AR, eficiencias STAR, comportamiento fuentes receptores.

Mtodos: DBO5, DQO, COT.

Caractersticas Qumicas Demanda Bioqumica de Oxgeno:

Si hay suficiente oxgeno disponible, la descomposicin del desecho continua hasta que se ha consumido.

Tres actividades ocurren:

Oxidacin: desecho oxidacin a productos finales, generan energa.

Sntesis: desecho a tejido celular usando la energa liberada

Respiracin endgena: cuando se acaba la MO, las nuevas celular consumen su propio tejido celular para obtener energa.

Demanda Bioqumica de Oxgeno Desechos orgnicos : COHNS

Tejido celular: C5H7NO2.

Reacciones qumicas:

Oxidacin

COHNS + O2 + bacterias CO2 + H2O + NH3 + energa

Sntesis

COHNS + O2 + bacterias + energa C5H7NO2

Respiracin endgena

C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3

Demanda Bioqumica de Oxgeno Oxidacin Carbono orgnico: DBOltima

Prueba estndar:

Botella de DBO (300 ml)

Agua saturada con oxgeno y nutrientes

Medir [O2] inicial (D1), incubar a 20C por 5 das y medir [O2] final (D2).

DBO (mg/L) = (D1 - D2) / P

P es la fraccin de agua residual contenida en la muestra

Demanda Bioqumica de Oxgeno Limitaciones: perido de 5 das, consumo de oxgeno.

Demanda adicional de oxgeno para oxidacin del amonio a nitrato (Demanda Nitrogenada de Oxgeno). Las reacciones del proceso de nitrificacin son:

Conversin de amonio a nitrito (Nitrosomonas)

Conversin de nitrito a nitrato (Nitrobacterias)

Esta demanda ocurre 5 a 8 das despus de iniciada la prueba de DBO. Ojo si hay muchos nitrificantes.

Demanda Qumica de Oxgeno Medir material orgnico de las AR, susceptible de ser

oxidado qumicamente.

Se oxidan sustancias orgnicas difciles de oxidar biolgicamente (lignina)

Hay sustancias inorgnicas que se oxidan

Algunas sustancias pueden ser txicas para los microorganismos.

Se realiza en 3 horas.

DBO5 / DQO

DBO5/DQO entre 0.3 y 0.8 = ARD.

DBO5/DQO > 0.5, tratamiento biolgico

DBO5/DQO < 0.3 constituyentes txicos y/o aclimatacin.

Caractersticas Qumicas Grasas y aceites

Liquidos a T ambiente: aceites

Slidos a T ambiente: grasas

Esteres compuestos de cidos grasos, alcohol y glicerol.

Caractersticas Qumicas Tensoactivos:

Agentes de actividad superficial

Molculas orgnicas grandes compuestas de un grupo hidroflico y uno hidrofbico.

En AR provienen de descargas de detergentes, lavanderas industriales, etc.

Causan aparicin de espumas

Medicin: cambio de color de una muestra estndar de azul de metileno.

SAAM - Sustancias Activas al Azul de Metileno

Caractersticas Biolgicas Importancia: enfermedades, descomposicin y

estabilizacin.

Microorganismos presentes en Aguas superficiales y subterrneas:

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

Clasificacin: eucariotas, eubacterias y arqueobacterias.

Eucariotas : ncleo recubierto, varias molc. de ADN. Procariotas (bacterias y arqueobacterias).

Caractersticas Biolgicas Fuente de carbono: hetertrofos (requieren carbono

orgnico) y auttrofos (carbono celular se deriva del CO2).

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

Requerimientos ambientales:

por T: psicroflicas (-10 - 20C), mesoflicas (10 - 50C), termoflicas (40 - 70C) e hipertermoflicas (70 - 95C)

pH ptimo para crecimiento bacterial: 6.5 - 7.5

Caractersticas Biolgicas Uso de microorganismos indicadores:

Se emplean los organismos coliformes (fcil identificacin y presencia abundante).

Siempre presentes en el tracto intestinal; c/persona evacua entre 100.000 - 400.000 millones de bacteria coliformes por da.

Indicador de posible presencia de organismos patgenos.

No son efectivos para indicar presencia de virus y protozoos.

Se est analizando el uso de bacterifagos como indicador de virus entricos (virus que pueden infectar clulas procaritas).

Caractersticas Biolgicas Microorganismos patgenos: Bacterias, parsitos

(protozoos y helmintos) y virus

Mtodos de conteo: conteo directo, cultivo de placa, filtro de membrana, fermentacin en tubos mltiples.

COMPOSICION DE LAS AGUAS RESIDUALES

Composicin de las AR Valores comunes de la cantidad total de

contaminantes por habitante (Tabla 4.11 y 4.14).

Valores comunes de ARD (RAS Res 1096/00)

Parmetro Intervalo

DBO5 (gr/hab-da) 25 - 80

SST (gr/hab-da) 30 100

Nitrgeno total Kjeldahl (gr/hab-da) 9.3 13.7

Coliformes totales (#/hab-da) 2X108 2X1011

Variaciones Variaciones:

en la concentracin en el caudal en la carga msica:

Concentracin media integrada: proporcional al caudal, se obtiene de la sumatoria del producto de los valores de caudal y concentracin del constituyente de inters (para muestras horarias de 24 horas), dividida por la sumatoria del caudal.

Calcular la concentracin media integrada y la concentracin media aritmtica y comparar los resultados. Ejercicio (10)

Arsnico 0.5 mg/L

Bario 5.0 mg/L

Cadmio 0.1 mg/L

Cromo 0.5 mg/L

Mercurio 0.02 mg/L

Plomo 0.5 mg/L

Cianuro 1.0 mg/L

Normas de vertimiento

Prevencin de la Contaminacin Objetivo:

Reducir el uso de agua potable

Minimizar la generacin de aguas residuales

Programa recomendado:

Reduccin en el flujo de agua y aguas residuales

Reciclado

Recuperacin de subproductos

Reuso

Beneficios vs. Restricciones

Area Beneficio potencial Restriccin potencial

Tcnica Recuperacin de subproductos

comerciables

Necesidad adicional de tratamiento para

cumplir con requisitos de reutilizacin.

Econmica Ahorros en gastos por consumo de agua y

materia prima

Ahorro en inversiones futuras

Mayores costos de operacin y

mantenimiento de sistemas de tratamiento

Requerimiento de disposicin de residuos

Reglamentaria Simplificacin en procesos de obtencin

de licencias y permisos.

Planeacin del Programa Paso 1: Evaluacin de toda la planta: (cmo se usa el

agua, generacin de AR) Incluye revisin registros histricos, muestreos y anlisis de

laboratorio, identificacin de fuentes de suministro y descargas).

Paso 2: Areas potenciales para conservar, reciclar y reutilizar el agua:

Incluir aguas de uso sanitario, proceso productivo, otros

Planeacin del Programa P2 Factores a tener en cuenta:

Identificar posibles fuentes

Determinar los requisitos de calidad para el agua.

Comparar los requisitos de calidad del agua con los valores actuales o que podran obtenerse mediante algn tipo de tratamiento.

Estimar los flujos de aguas residuales producidas y requeridas y volmenes a ser almacenados.

Analizar las objeciones de los usuarios en relacin con el uso de agua reciclada.

Realizar estimaciones de costos actuales del agua y del agua residual tratada y costos previstos.

Planeacin del Programa P2 Paso 3: Definir las metas de reduccin de agua de

suministro y agua residual.

Metas: especficas, cuantificables, asignables, realistas y tiempo necesario para alcanzarlas.

Ejm: reducir el consumo de agua en (rea) en (%) para (fecha)

Paso 4: Poner en marcha el programa (ojo flexible, monitoreo)

Tcnicas para reducir las AR dentro de la planta

Objetivo: minimizacin de uso de agua.

Areas relacionadas:

Capacitacin de personal

Modificacin y/o cambios operacionales en proceso productivo.

Minimizacin de uso de agua en servicios sanitarios, mediantes dispositivos para restringir el flujo y dispositivos de cierre automtico.

Capacitacin de personal - Promover la concientizacin del personal respecto a la

necesidad de reducir el consumo

- Establecer metas cuantificables para dicha reduccin.

- Capacitar al personal en las diversas tcnicas de reduccin del agua residual y mtodos de minimizacin.

- Vigilar el avance del programa (grficos mensuales de consumo) y reajustar los objetivos del programa si se observa necesario

En el proceso productivo Modificaciones en el proceso:

Cambios en el equipo, por ejemplo:

Usar enjuagues de roco a alta presin en lugar de tanques de inmersin.

Sistemas de enfriamiento con aire en lugar de agua.

Reemplazar la torre de enfriamiento por sistema de enfriamiento a base de refrigerante.

Ponderar costo vs beneficio.

En el proceso productivo Cambios en las operaciones:

Mejorar operaciones de limpieza del equipo:

Dispositivos mecnicos de limpieza, limpieza en seco, cortina de aire, enjuague a contracorriente.

Maximizar la vida efectiva del agua de produccin:

enjuague a contracorriente, medicin de conductividad.

Optimizacin del consumo:

Evitar sellos defectuosos en tubos y equipos, equipos de control automtico, reductores de flujo, cubiertas, control de nivel del agua.

En servicios sanitarios Uso de dispositivos y sistemas para reducir el consumo

(Tabla No.36-4)

Fuentes de generacin de aguas residuales: lavadoras, bebederos, duchas, grifos, inodoros.

Tcnicas para reciclar AR no tratada Reciclado de aguas residuales industriales

Depende de los requisitos del proceso que recibe las aguas.

Tabla 36-5

Purga de torres de enfriamiento para lavado.

Agua de enfriamiento de 1 uso (sin contacto) para intercambiador de calor y almacenamiento para enfriamiento sin contacto.

Reciclado de aguas de uso sanitario:

Agua residual gris (agua de lavado de duchas, lavadoras de ropa o vajillas) para inodoros o riego.

Reutilizacin del agua residual Criterios: calidad requerida, tecnologa disponible

Irrigacin agrcola: cultivos o viveros

Irrigacin de jardines: parques, patios, cementerios.

Reutilizacin en la industria: aguas para sistemas de enfriamiento, de proceso.

Usos recreativos/ambientales: recarga de lagos, acuiferos.

Usos urbanos: proteccin contra incendios, inodoros Tabla 36-8

Mtodos de tratamiento Clasificacin:

Operaciones fsicas unitarias: floculacin, sedimentacin, flotacin, filtracin, tamizado.

Procesos qumicos unitarios: Precipitacin, adsorcin y desinfeccin.

Procesos biolgicos unitarios: mtodos donde la remocin se realiza gracias a la actividad biolgica. Se usan principalmente para remocin constituyentes orgnicos biodegradables y nutrientes.

Niveles de tratamiento Nivel de tratamiento Descripcin

Preliminar Remocin de constituyentes que puedan causar problemas operacionales o de

mantenimiento en los procesos de tratamiento y sistemas auxiliares

Primario Remocin de parte de slidos y de materia orgnica suspendidos.

Primario avanzado Remocin intensiva de slidos suspendidos y materia orgnica, en general llevada

a cabo mediante la adicin de insumos qumicos o filtracin

Secundario Remocin de compuestos orgnicos biodegradables y slidos suspendidos. Se

incluye la desinfeccin.

Secundario con

remocin

Remocin de compuestos orgnicos biodegradables, slidos suspendidos y

nutrientes.

Terciario Remocin de slidos suspendidos residuales, en general por filtracin en medio

granular. Se incluye la desinfeccin y la remocin de nutrientes

Avanzado Remocin de materiales disueltos o en suspensin que permanecen despus del

tratamiento biolgico convencional. Se aplica cuando se requiere reutilizar el

agua tratada o para el control de eutroficacin en fuentes receptoras.

Aplicacin de las operaciones y procesos unitarios

Constituyente Operacin unitaria, proceso unitario o sistema de tratamiento

Slidos suspendidos Sedimentacin, filtracin, adicin de polmeros qumicos,

coagulacin/sedimentacin, procesos naturales (humedales artificiales,

tratamiento en el suelo)

Compuestos

orgnicos

biodegradables

Lodos activados, filtros de lecho empacado, lagunas de estabilizacin, procesos

naturales, reactores de pelcula adherida (filtros percoladores, contactores

biolgicos rotatorios), sistemas fsico-qumicos.

Patgenos Cloracin, Radiacin UV, procesos naturales, Ozonacin.

Nitrgeno Nitrificacin/denitrificacin (procesos biolgicos de pelcula adherida, en

suspensin), procesos naturales

Fsforo Remocin biolgica, adicin de sales metlicas, coagulacin con

cal/sedimentacin, procesos naturales

Metales pesados Precipitacin qumica, procesos naturales

Tabla 4.29 y 4.30

Eficiencias tpicas de tratamiento (%)

Unidad de tratamiento DBO DQO SST

Sedimentacin primaria 30-40 30-40 50-65

Lodos activados

convencionales

80-95 80-95 80-90

Filtros percoladores 65-80 60-80 60-85

Sistemas anaerobios 65-80 60-80 60-70

Lagunas de

estabilizacin

- Anaerobias- Facultativas- Aerobias

50 7080-90

80-95

-

-

-

20-60

60-75

85-95