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este es un trabajo sobre el lago de maracaibo en donde incluye los 4 capitulos
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Capitulo I
Planteamiento del Problema
CAPITULO I
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
La contaminación del agua es un problema local, regional y mundial. El crecimiento
demográfico, la industrialización y la concentración urbana, contribuyen a lo que es una amenaza
para el hombre contemporáneo, el deterioro de su medio ambiente. Desde su origen, los grupos
humanos se establecieron en las cercanías de los ríos, lagos o áreas costeras, por su dependencia
vital del medio acuático, provocando así los primeros indicios del deterioro de la calidad del agua
y evidenciando la contaminación.
El agua se ha convertido en nuestros días en uno de los elemento de la naturaleza que requiere
del cuidado por parte de todos los individuos tanto por su uso como por su vital importancia para
la existencia. Sólo una pequeña proporción de toda el agua existente en nuestro planeta está
conformada por agua dulce, que es la que se utiliza para el consumo humano, y esta pequeña
cantidad está siendo amenazada en virtud de la contaminación acelerada. El agua es necesaria
para el buen funcionamiento de la biosfera y vital para los sectores económicos y sociales.
(El Ministerio del Ambiente, 2001 de la República de Colombia) sostiene que la cantidad de
agua en el planeta alcanza 1.385 Km3 y menos de 3% de ésta es agua dulce, que en parte es
difícil aprovecharla por su situación, toda vez que sólo el agua dulce superficial alcanza 0,3%. La
distribución per cápita del agua en el mundo es muy irregular, por ejemplo, países como China,
que posee 20% de la población mundial, sólo cuenta con 8% de agua dulce disponible en el
mundo.
En Venezuela la mayor parte de la población y gran parte de la actividad industrial se
encuentra ubicada en regiones con pocas fuentes naturales de agua. La conservación de los
recursos existentes es de vital importancia, sin embargo la falta de políticas de conservación y
uso eficiente son tan culpables de la escasez de agua como su contaminación.
Además, el exceso de consumo, como lo son la extracción de petróleo, el procesamiento de
alimentos, las industrias textiles y las industrias pesadas de hierro y aluminio, son y han sido
actividades productivas altamente contaminantes en nuestro país. Los sistemas de tratamiento de
desechos han sido implantados solo de manera parcial. Sin embargo, aun cuando se instalasen los
debidos sistemas de tratamiento de agua, hay contaminación acumulada de muchos años que
debe ser tratada con mayores esfuerzos tecnológicos.
Por años, la actividad humana ha provocado daños al medio ambiente que, en algunos casos,
son reparables, pero, en otros, es imposible su recuperación. Las políticas ambientales no se han
concentrado en atacar los problemas relacionados con las causas del deterioro ambiental para
emprender las acciones correctivas.
Una problemática de gran impacto son los severos contaminantes del Lago de Maracaibo, ya
que las aguas residuales domesticas e industriales son contaminantes que van directamente al
cuerpo lacustre y a los ríos, cargadas de microbios capaces de transmitir enfermedades al hombre,
tales como diarrea, hepatitis y gastroenteritis.
Por otra parte, una fuente de gran contaminación para las aguas del Lago de Maracaibo
procede, sin lugar a dudas, de las aguas residuales industriales y demás desechos tóxicos que, por
percolación, llegan al lago, procedentes de la industria petroquímica (complejo industrial El
Tablazo); se reporta la grave contaminación por mercurio, soda cáustica y otras sustancias
tóxicas.
La existencia de cochineras, polleras y mataderos que botan sus desperdicios en el lago son
una fuente permanente de contaminación orgánica que al descomponerse sirven de alimentos a
las bacterias, las cuales utilizan el oxígeno disuelto en el agua y oxidan la materia orgánica. El
producto de la descomposición bacterial es dióxido de carbono, nitrato y fosfato. Estos elementos
sirven a su vez de alimentos a las algas produciendo un crecimiento explosivo en las mismas. Las
algas absorben el oxígeno disuelto del agua y dejan a los demás seres vivos sin oxígeno,
provocando mortandad de peces con efectos perjudiciales y fuertemente contaminantes.
El Complejo Petroquímico el Tablazo también arroja considerables cantidades de compuestos
nitrogenados, de mercurio y fenol, lo que viene a agregar otros elementos de contaminación a las
aguas del lago.
La contaminación producida por esas aguas puede evitarse con las plantas de tratamiento de
aguas residuales domesticas e industriales, concebidas para limpiar líquidos, reducir su carga
microbiana y eliminar los residuos tóxicos con el objetivo de que puedan ser reutilizados en riego
o vertidos en el lago sin contaminarlo. Visto así, el problema parece sencillo, pero en la cuenca
existen pocas instalaciones para desinfectar las aguas. Sin embargo, día a día crece el interés por
preservar el Lago.
(El Instituto de Control y la Conservación del Lago de Maracaibo, ICLAM, articulo 7 de su
ley de creación, de fecha 28 de diciembre de 1981) “Promover, planificar, investigar y ejecutar
directamente o a través de otros organismos, los planes programas y proyectos de ingeniería…”.
Atendiendo a estos preceptos el instituto ha construido desde 1986 cinco plantas de tratamiento
de aguas residuales del tipo Lodos Activados”.
En vista a todo lo expuesto y hacia la búsqueda de evaluar con más detalle el impacto que
tiene la contaminación presente en el Lago de Maracaibo, es que nuestra investigación va dirigida
a evaluar la efectividad de los Procesos físico-químicos para el tratamiento de las aguas del lago
de Maracaibo.
1.1 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.
- ¿De que manera determinar el grado de Contaminación en el lago de Maracaibo?
- ¿Como evaluar la eficiencia los procesos Físicos y Químicos que se pueden aplicar al
Lago de Maracaibo para su tratamiento?
1.2 OBJETIVOS
General.
Evaluar la efectividad de los procesos físicos-químicos para el tratamiento de las aguas del Lago
de Maracaibo.
Especifico.
- Determinar el grado de contaminación de las aguas que puedan aplicarse al Lago de
Maracaibo.
- Identificar los procesos físicos para el tratamiento de las aguas que puedan aplicarse al Lago
de Maracaibo.
- Identificar los procesos químicos para el tratamiento de las aguas que puedan aplicarse al
Lago de Maracaibo.
1.3 JUSTIFICACIÓN
Un sistema integrado de tratamiento y uso de las aguas residuales de la ciudad de Maracaibo
podría contribuir a solucionar los principales problemas ambientales, de salud y
socioeconómicos, ocasionados por el actual manejo de sus aguas residuales domésticas. La razón
principal es que las aguas servidas sin tratamiento de la población de la ciudad (Municipio
Maracaibo y San Francisco) son vertidas al lago de Maracaibo, lo cual ocasiona un proceso de
contaminación.
El reúso de aguas tratadas para riego agrícola permitirá:
Disminución en los costos de producción por concepto de fertilización debido el alto
contenido de macronutrientes de estas aguas tratadas.
Conservación de los acuíferos subterráneos existente en la zona.
Esto además disminuiría los conflictos generados actualmente por la concurrencia del sector
urbano en la utilización de estos pozos, los cuales abastecen al sur de la ciudad.
En resumen, un sistema integrado de tratamiento y uso de aguas residuales generará un
impacto en la calidad de vida de los habitantes de la ciudad de Maracaibo en el plano económico
y social, a través de la disminución de los riesgos ambientales y el impulso del desarrollo agrícola
integrado de la región.
El tratamiento de aguas residuales si se planifica y gestiona de una forma adecuada produce
grandes beneficios, de gran importancia para el medio ambiente, y el contexto social. Estos
efectos positivos ayudan a reducir el impacto en el ambiente, así como, favorece a la
conservación de este recurso tan importante como lo es el agua, ya que se reutiliza.
La eliminación de contaminantes del agua puede resultarnos de gran utilidad en diversos
casos, como lo son:
Evitar el agotamiento del oxígeno que produce la contaminación en el agua.
Protección de la fauna y flora.
En los ríos se deposita una menor cantidad de materia orgánica.
Se conservan los espacios ecológicos y se mantiene la capacidad de reproducción del
ecosistema.
Con el fin de perjudicar lo menos posible al medio ambiente. Así mismo nos es de gran
importancia en la cotidianidad ya que ayuda a proteger la Salud Pública, para evitar
enfermedades causadas por bacterias y virus en las personas que entran en contacto con esas
aguas. También el agua tratada puede utilizarse para regar zonas verdes.
La función del tratamiento de las aguas residuales será el garantizar que no existirán efectos
nocivos a la salud por entrar en contacto con el agua tratada en las actividades antes descritas.
Este tipo de objetivos involucran tratamientos de mayor nivel, que generalmente involucran la
implementación de las mejores tecnologías y las calidades logradas son casi tan buenas como las
generadas para el agua potable.
1.4 DELIMITACIÓN
Esta Investigación se lleva a cabo en la Universidad del Zulia-Facultad Experimental de
Ciencias, en un periodo que va desde abril a julio del 2011, la misma se aplicara en el Lago de
Maracaibo, ubicado en el estado Zulia-Municipio Maracaibo.
Capitulo II
Marco Teórico
CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION.
Hernández-Sancho, F. Del Saz, S. Sala, R. (2007). Eficiencia técnica y estacionalidad
en los procesos de tratamiento de aguas residuales. Objetivo, Aportar un mayor
conocimiento sobre los efectos de la estacionalidad en los procesos de
tratamiento de aguas residuales. Investigación descriptiva – experimental.
Población y Muestra, La información estadística utilizada en este trabajo
corresponde a una muestra de 53 plantas de tratamiento de aguas
residuales situadas en la Comunidad Valenciana, todas ellas con una
capacidad de tratamiento superior a 500.000 metros cúbicos anuales. Se ha
tratado de encontrar una cierta homogeneidad en el tamaño de las plantas
con el fin de evitar los efectos de esta variable sobre los niveles de
eficiencia§. En cada una de las instalaciones se lleva a cabo un proceso caracterizado por
la presencia de un output, residuos extraídos del agua (y) 1 y de cinco inputs: costes de energía
(x) 1, costes de personal (x) 2, costes de mantenimiento (x) 3, coste de gestión de residuos ( ) 4 x
y, otros costes ( ). Método, utiliza una metodología basada en el cálculo de
índices de eficiencia incorporando un análisis de tolerancias. Mediante el uso
de estos indicadores se aborda un estudio empírico sobre una muestra de
plantas depuradoras ubicadas en la Comunidad Valenciana. Se analiza el
comportamiento diferencial entre aquellas plantas situadas en la costa y, por
tanto, con una mayor influencia de la estacionalidad de los caudales, frente
a las localizadas en zonas menos afectadas por esta variabilidad en los
flujos. Del análisis comparativo entre ambos grupos se logra cuantificar el
efecto negativo de la estacionalidad en términos de pérdida de eficiencia
sobre todo en aquellas plantas ubicadas en las zonas de costa más turísticas.
Los resultados alcanzados en el marco del primer escenario se concretan en
un valor medio de eficiencia del 0,9695 lo que representa un considerable
incremento con respecto al índice obtenido con anterioridad. Además, el
número de plantas consideradas como eficientes pasa a ser de 25, es decir,
5 veces superior al existente según el modelo sin tolerancias. Aunque se
constata de nuevo la influencia de la estacionalidad quizás resulta más
significativo la comparación entre escenarios ya que si aplicamos una
variabilidad del 20 por ciento, según se describe en el segundo escenario, los
valores alcanzados no se alteran con respecto al primer caso. De ello podría
deducirse un efecto de la estacionalidad bastante similar sobre las plantas
de la zona costera, algo ciertamente razonable si tenemos en cuenta la
información conocida sobre el funcionamiento de las distintas instalaciones
en las áreas de la costa. Conclusiones, el cálculo de indicadores de eficiencia
asociados a los procesos de tratamiento se muestra como un procedimiento
muy útil a la hora de optimizar el funcionamiento de las plantas
depuradoras. A partir de una metodología Data Envelopment Analysis (DEA) y
mediante el uso de técnicas de programación matemática se obtiene un
índice de eficiencia para cada planta fijándose como objetivo la minimización
del conjunto de los inputs utilizados en el proceso de tratamiento. A pesar de
la indudable utilidad de esta metodología se requiere su adaptación alas
necesidades específicas de las sistemas de depuración. Uno de los factores
que, a priori, repercute en el comportamiento eficiente de los procesos de
tratamiento es la stacionalidad en los caudales. Esta situación se muestra
especialmente relevante en el ámbito costero debido a la influencia del
turismo sobre todo en el periodo estival. Una elevada variabilidad en los
volúmenes de tratamiento puede ocasionar importantes problemas en el
funcionamiento de la planta además de generar ineficiencias en el uso de las
instalaciones disponibles.
Sánchez Lavado, F (2007). Tratamientos combinados físico-químicos y de oxidación para
la depuración de aguas residuales de la industria corchera. Investigación, Descriptiva –
Experimental. Población y Muestra, Para los experimentos de coagulación y coagulación-
floculación, se procedió a la búsqueda de las condiciones óptimas de operación para el proceso,
mediante el ensayo de jarras o jar-test. Para ello, se utilizaron aguas con distinta concentración
de materia orgánica, cuya contaminación oscilaba según el número de calderadas. Con este
método, se realizaron una serie de ensayos para la determinación de la dosis óptima de
coagulante (cloruro férrico y sulfato de aluminio), floculante y de otros parámetros como la
velocidad de agitación, tiempo de mezcla, temperatura y pH. Método, a partir de los ensayos de
laboratorio, se han buscado las condiciones de tratamiento óptimas de cada uno de los procesos.
Resultados, se han estudiado los procesos físico-químicos (coagulación, floculación y
sedimentación), los tratamientos de oxidación química (ozono y reactivo de Fenton) y el proceso
de adsorción con carbón activo. Como primera medida, antes de aplicar cualquier tratamiento, el
autor realizó la caracterización de las aguas residuales de distintos grados de contaminación,
cuantificando todos los parámetros físico-químicos fundamentales (pH, conductividad,
alcalinidad, sólidos totales, cloruros, aromaticidad, polifenoles totales, DQO, DBO5). Una vez
caracterizadas las aguas residuales a tratar, en una segunda fase se aplicaron por separado los
tratamientos individuales (coagulación, coagulación-floculación, ozono y reactivo de Fenton)
para eliminar la materia orgánica. Conclusión, se realizó una comparación de los procesos
estudiados con el fin de establecer la secuencia de tratamientos óptima para la depuración del
agua residual utilizada en la presente investigación, que ayude a mejorar las condiciones de las
aguas residuales de la industria corchera.
Escobar, J. (2003). Tratamiento Primario Avanzado (TPA) de aguas Residuales –
Diagramas de Coagulación – Floculación y Variables Operativas. Objetivo, la tratabilidad del
agua residual afluente a la planta de Cañaveralejo mediante la utilización de diagramas de
coagulación–floculación. Investigación Explicativa – Experimental. Población y Muestra, La
Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de Cañaveralejo (PTAR – C) de la ciudad de Cali
(Colombia). Método, mediante ensayos a escala de laboratorio, fue evaluada la tratabilidad del
agua residual afluente a la planta mediante la utilización de diagramas de coagulación–
floculación. Se realizó un estudio para seleccionar las dosis óptimas de coagulante (FeCl3) y
ayudante de floculación para los diferentes rangos de calidad de aguas residuales, utilizando para
ello los ensayos de jarras; además, se llevaron a cabo ensayos a escala real, adicionando el
coagulante diluido en la voluta de una de las bombas de la estación de bombeo de Cañaveralejo,
para observar la influencia de la dilución del coagulante y polímero, y del gradiente de mezcla.
Resultados, En los ensayos a escala real (G>1000 s-1 y dilución del 5%) con dosis promedio de
16 mg/L, se obtuvieron remociones entre 37 y 49% de turbiedad, 38 y 48% de DQO y 60 y 71%
de SST, alcanzándose un buen desempeño del proceso en la remoción de estos parámetros.
Conclusiones, Los diagramas de coagulación – floculación mostraron la ocurrencia de dos
mecanismos de coagulación, adsorción-neutralización y barrido. Como el mecanismo de barrido
se presenta en el rango de pH en el que habitualmente se encuentra el afluente a la planta, se
evita el uso y consumo adicional de productos químicos para modificar el pH del agua, con el
consecuente incremento de los costos de operación de la planta de tratamiento. Es importante
aclarar que en los ensayos de jarras se tuvieron condiciones de mezcla rápida y mezcla lenta
apropiadas; sin embargo, el gradiente de mezcla rápida en la PTAR – C en el punto de
dosificación del FeCl3 es de apenas 117.5 s-1, el cual puede ser considerado inapropiado.
2.2 BASES TEORICAS.
Determinación del Grado de contaminación de las Aguas.
Métodos Biológicos de Evaluación de Calidad del Agua.
Aun cuando la contaminación del agua es ante todo un problema biológico, muchos países
han dependido esencialmente de parámetros físico-químicos para evaluar la calidad del agua.
Para ello, se han desarrollado numerosos métodos e índices que tratan de interpretar la situación
real, o grado de alteración de los sistemas acuáticos. Unos se basan exclusivamente en análisis de
las condiciones químicas, que si bien “en principio” son de una gran precisión, son testigos, de
las condiciones instantáneas de las aguas, y los efectos de los contaminantes se detectan si son
dispuestos en el momento. Es decir, los resultados son puntuales en la dimensión cronológica y
no revelan mucho de la evolución de una carga contaminante y la capacidad resiliente y
amortiguadora de los ecosistemas acuáticos. (Toro, et. al. 2003)
Los llamados índices biológicos informan de la situación tanto momentánea como de lo
acontecido algún tiempo antes de la toma de muestras, es decir, es como tener información del
presente y pasado de lo que esta sucediendo en las aguas (Alba-Tercedor, 1988).
Tomando en cuenta a los organismos como indicadores de contaminación o polución se
pueden distinguir algunos métodos biológicos para evaluar la calidad del agua, estos son:
a) Métodos ecológicos
Se entiende por comunidad biológica al conjunto de especies que conforman un hábitat o
ecosistema. La diversidad de una comunidad esta en función del numero de especies e individuos
por especie. A menudo, la distribución de los individuos dentro las especies sigue un patrón
definido que consiste en que pocas especies están representados por muchos individuos mientras
que muchas especies están representados por pocos individuos y algunas especies son raras; se ha
observado este patrón en muchas comunidades naturales.
Red de Control Biológico:
Existen diferentes índices biológicos, que no son sino extrapolaciones a una escala
numérica de la información obtenida en base a este estudio de la composición y dominancia de
especies. El índice IBMWP (Iberian Biological Monitoring Working Party, está basado en la
identificación de familias de macroinvertebrados bénticos (que habitan el bentos o lecho del río).
En este grupo se incluyen aquellos organismos que en sus últimos estados larvarios alcanzan un
tamaño igual o superior a 3 mm y que pertenecen a los siguientes taxones:
* Insecta (Plecoptera, Ephemeroptera, Trichoptera, Coleoptera, Megaloptera,Heteroptera,
Odonata y Diptera)
* Crustacea (Amphipoda, Isopoda y Decapoda)
* Aracnida (Hydracarina)
* Mollusca (Gastropoda y Bivalvia)
A cada una de estas familias se le da un valor comprendido entre 1 y 10. El valor de 1
comprende a familias que tienen sus hábitats en aguas muy contaminadas y el valor de 10 a
familias que no toleran la contaminación. La suma de los valores obtenidos para cada familia en
un punto nos dará el grado de contaminación del punto estudiado.
Los criterios de calidades que se siguen para valorar el resultado numérico obtenido para
el índice se resumen en la tabla siguiente:
Clase de Calidad Puntuación Índice BMWP
Muy buena >150
Buena 101 – 150
Aceptable 61 – 100
Deficiente 36 - 60
Mala < 36
b) Métodos fisiológicos y bioquímicos
Son métodos basados en respuestas fisiológicas o bioquímicas de los organismos a un
determinado ambiente. Los más usados son:
• Producción y consumo de oxigeno por las comunidades naturales existentes en el cuerpo de
agua.
• Respiración y crecimiento de organismos suspendidos en el agua.
• Estudios sobre efectos de las enzimas.
• Evaluación de los efectos tóxicos o benéficos de muestras sobre organismos en condiciones
definidas de laboratorio (eco toxicidad o bioensayos).
• Evaluación de los efectos de las aguas y efluentes sobre organismos definidos.
• Análisis de la clorofila por métodos colorimetritos o espectro fotométricos.
Los indicadores bioquímicos de estrés ambiental en macroinvertebrados bentónicos caen
en las siguientes categorías: a) metabolismo energético, b )actividades enzimáticas, contenido de
ARN, ADN, aminoácidos y proteínas, y d) regulación de iones. La mayoría de los estudios se han
realizado en la regulación de iones en los macroinvertebrados, especialmente en lo que concierne
al estrés acido, así, en el cangrejo de rió las concentraciones de Na+ y Cl- en la hemolinfa
decrece en respuesta al estrés acido, mientras que las concentraciones de Ca++ se incrementan,
una similar respuesta se ha observado en bivalvos.
c) Bioacumulación
El termino indicador “bioacumulativo” se usa para enfatizar la diferencia entre un
indicador ecológico y un indicador de polución, la presencia o ausencia de quienes dan una
indicación del hábitat o calidad ambiental, y aquellos organismos que acumulan contaminantes de
sus alrededores o a través de sus alimentos o ambos, los almacenan en sus cuerpos, de manera
que cuando los tejidos se analizan, se puede estimar las concentraciones de esas substancias en el
ambiente (Hellawell, 1986). Los estudios sobre esta forma de bioindicación pueden realizarse
basándose en:
• Bioacumulación de sustancia en los tejidos de los organismos que viven en el ambiente
(monitoreo pasivo).
• Bioacumulación de sustancias en los tejidos de los organismos deliberadamente expuestos al
ambiente (monitoreo activo).
• Observación de cambios histológicos y morfológicos.
• Pruebas de desarrollo embriológico de etapas iniciales de vida.
Procesos Físicos para el Tratamiento de las Aguas.
Sedimentación
Consiste en la separación, por la acción de la gravedad, de las partículas suspendidas cuyo
peso específico es mayor que el del agua. Es una de las operaciones unitarias más utilizadas en el
tratamiento de las aguas residuales. Los términos sedimentación y decantación se utilizan
indistintamente. Esta operación se emplea para la eliminación de arenas, de la materia en
suspensión en flóculo bilógico en los decantadores secundarios en los procesos de fango
activado, tanques de decantación primaria, de los flóculos químicos cuando se emplea la
coagulación química, y para la concentración de sólidos en los espesadores de fango.
En la mayoría de los casos, el objetivo principal es la obtención de un efluente clarificado,
pero también es necesario producir un fango cuya concentración de sólidos permita su fácil
tratamiento y manejo. En el proyecto de tanques de sedimentación, es preciso prestar atención
tanto a la obtención de un efluente clarificado como a la producción de un fango concentrado.
En función de la concentración y de la tendencia a la interacción de las partículas, se pueden
producir cuatro tipos de sedimentación: discreta, floculenta, retardada (también llamada zonal), y
por compresión.
Tipos de sedimentación que intervienen en el tratamiento del agua residual
Tipo de fenómeno de sedimentacion
Descripción Aplicación/Situaciones en que se presenta
De partículas discretas(Tipo 1)
Se refiere a la sedimentación de partículas en una suspensión con baja concentración de sólidos. Las partículas sedimentan como entidades individuales y no existe interacción sustancial con las partículas vecinas.Se refiere a una suspensión bastante diluida de
Eliminación de las arenas del agua residual.
Floculenta(Tipo 2)
partículas que se agregan, o floculan, durante el proceso de sedimentación. Al unirse, las partículas aumentan de masa y sedimentan a mayor velocidad.
Fliminación de una fracción de los sólidos en suspensión del agua residual bruta en los tanques de sedimentación primaria, y en la zona superior de los decantado-res secundarios. También elimina los flóculos químicos de los tanques de sedimentación.
Retardada, también llamada zonal(Tipo 3)
Se refiere a suspensiones de concentración intermedia, en las que las fuerzas entre partículas son suficientes para entorpecer la sedimentación de las partículas vecinas. Las partículas tienden a permanecer en posiciones relativas fijas, y la masa de partículas sedimenta como una unidad. Se desarrolla una interfase sólido-líquido en la parte superior de la masa
Se presenta en los tanques de sedimentación secundaria empleados en las instalaciones de tratamiento biológico.
que sedimenta.
Compresión (Tipo 4)
Se refiere a la sedimentación en la que las partículas están concentradas de tal manera que se forma una estructura, y la sedimentación sólo puede tener lugar como consecuencia de la compresión de esta estructura. La compresión se produce por el peso de las partículas, que se van añadiendo constantemente a la estructura por sedimentación desde el líquido sobrenadante.
Generalmente, se produce en las capas inferiores de una masa de fango de gran espesor, tal como ocurre en el fondo de los decantado-res secundarios profundos y en las instalaciones de espesamiento de fangos.
Mezclado
El mezclado es una operación unitaria de gran importancia en muchas fases del tratamiento de aguas
residuales, entre las que podemos citar:
1. Mezcla completa de una sustancia con otra
2. Mezcla de suspensiones líquidas
3. Mezcla de líquidos miscibles
4. Floculación
5. Transferencia
Descripción y aplicación
La mayoría de las operaciones de mezclado relacionadas con el tratamiento de las aguas
residuales puede clasificarse en continuas y rápidas continuas (30 segundos o menos). Estas
últimas suelen emplearse en los casos en los que debe mezclarse una sustancia con otra, mientras
que las primeras tienen su aplicación en aquellos casos en los que debe mantenerse en suspensión
el contenido del reactor o del depósito. En los siguientes apartados se analiza cada uno de estos
tipos de mezclado.
Mezcla continua en reactores y tanques de retención.
En el proceso de mezcla continua, el principal objetivo consiste en mantener en un estado de
mezcla completa el contenido del reactor o del tanque de retención. El mezclado continuo puede
llevarse a cabo mediante diversos sistemas, entre los cuales se encuentran:
1. Los mezcladores mecánicos
2. Mecanismos neumáticos
3. Mezcladores estáticos
4. Por bombeo.
El mezclado mecánico se lleva a cabo mediante los mismos procedimientos y medios que el
mezclado mecánico rápido continuo. El mezclado neumático comporta la inyección de gases, que
constituye un factor importante en el diseño de los canales de aireación del tratamiento biológico
del agua residual. Un canal con pantallas deflectoras es un tipo de mezclador estático que se
emplea en el proceso de floculación.
Agitadores de paletas.
Los agitadores de paletas suelen girar lentamente puesto que tienen una superficie grande
de acción sobre el fluido. Los agitadores de paletas se emplean como elementos de floculación
cuando deben añadir-se al agua residual, o a los fangos, coagulantes como el sulfato férrico o de
aluminio, o adyuvantes a la coagulación como los polielectrolitos y la cal.
La coagulación se promueve, mecánicamente, con una agitación moderada con palas
girando a velocidades bajas. Esta acción se complementa, en ocasiones, con la disposición de
unas hojas o láminas estáticas entre las palas giratorias para reducir el movimiento circular de la
masa de agua y favorecer así el mezclado. El aumento del contacto entre partículas conduce a un
incremento del tamaño del flóculo, pero una agitación demasiado vigorosa puede producir
tensiones que destruyan los flóculos formando partículas de menor tamaño. Es importante
controlar adecuadamente la agitación, de modo que los tamaños de los flóculos sean los
adecuados y sedimenten rápidamente. La producción de un buen flóculo requiere generalmente
un tiempo de detención de entre 10 y 30 minutos.
Los fabricantes de equipos han llevado a cabo numerosos estudios para obtener las
configuraciones idóneas de las dimensiones de las paletas, separación entre ellas y velocidad de
rotación. Se ha podido constatar que una velocidad lineal de, aproximadamente, 0,6 a 0,9 m/s en
los extremos de las paletas crea suficiente turbulencia sin romper los flóculos.
Procesos Químicos para el Tratamiento de las Aguas.
Cloración
El método de cloración es el más utilizado, pero como el cloro reacciona con la materia
orgánica en las aguas de desecho y en el agua superficial produce pequeñas cantidades de
hidrocarburos cancerígenos. Otros desinfectantes como el ozono, el peróxido de hidrógeno (agua
oxigenada) y luz ultravioleta empiezan a ser empleados en algunos lugares, pero son más
costosos que el de cloración.
El proceso más utilizado para la desinfección del agua es la cloración porque se puede
aplicar a grandes cantidades de agua y es relativamente barato. El cloro proporciona al agua sabor
desagradable en concentraciones mayores de 0.2 ppm aunque elimina otros sabores y olores
desagradables que le proporcionan diferentes materiales que se encuentran en el agua. Aunque el
cloro elemental o en forma atómica se puede usar para la desinfección del agua, son más
utilizados algunos de los compuestos de cloro como el ácido hipocloroso, el hipoclorito de sodio,
el hipoclorito de calcio y el peróxido de cloro.
Algunas de las reacciones químicas que ocurren entre compuestos de cloro y el agua se
representan en las ecuaciones químicas siguientes:
Hidrólisis del cloro: Cl2 + 2 H2O -----> HCl + H3O1+ + Cl1-
Disociación del ácido hipocloroso: HClO + H2O ----> H3O1+ + ClO1-
Acidificación del hipoclorito de sodio: NaClO + H1+ ----> Na1+ + HClO
El cloro puede formar con el amoníaco las cloraminas que también tienen acción desinfectante.
El peróxido de cloro también es capaz de oxidar a los fenoles.
El cloro tiene una acción tóxica sobre los microorganismos y actúa como oxidante sobre la
materia orgánica no degradada y sobre algunos minerales. El cloro no esteriliza porque aunque
destruye microorganismos patógenos no lo hace con los saprofitos.
Clarificación
Clarificación: es un proceso preliminar de tratamiento, por el cual se remueven partículas
suspendidas del agua turbia para hacerla clara. Al adicionar sustancias químicas o naturales al
agua turbia se logra que algunas partículas suspendidas se precipiten al fondo del recipiente
dejando una capa de agua más clara arriba y una capa de sedimentos (lodo), en el fondo. Estos
sedimentos deberán desecharse.
Clarificación del agua con alumbre
El alumbre es un compuesto químico, su presentación es en forma de cristales de color
blanco, y utilizada en dosis adecuadas no afecta la salud de las personas. Dependiendo del grado
de turbiedad del agua, permite la sedimentación de las partículas suspendidas en el fondo del
recipiente. Este producto no es muy costoso y se encuentra fácilmente en las droguerías y tiendas
que vendan productos químicos (su venta es libre en el comercio).
El agua clarificada por este método se utiliza para preparar el agua muy turbia, a los siguientes
procesos de filtración y desinfección, por tanto no se considera apta para consumo humano por sí
sola.
2.3 SISTEMA DE VARIABLES
2.3.1 DEFINICION CONCEPTUAL
Contaminación de las aguas.
Según el Artículo 85 de la Ley General de Aguas (1985), “la acción y el efecto de
introducir materias o formas de energía o inducir condiciones en el agua que, de modo directo o
indirecto, impliquen una alteración perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores o
con su función ecológica”.
Procesos Físicos.
Hollis, MD. (1989). Procesos mediante los cuales las impurezas se separan del agua sin
producirse cambios en la composición de sustancias. Fundamentalmente, para llevar a cabo la
separación del residuo en sus fases o en sus componentes y la concentración de las sustancias
responsables de su peligrosidad. Las operaciones de separación, bien por procedimientos
mecánicos forzados, como por ejemplo las filtraciones de todos los tipos o la centrifugación, bien
por procedimientos hidráulicos como puede ser la decantación.
Procesos Químicos.
Según Wolman, A. (1971). Los tratamientos químicos, comprenden distintas reacciones
estequiométricas que entran en juego en cada una de las operaciones químicas. Las reacciones
son particulares de cada operación, lo que caracteriza cada tipo de tratamiento químico. Existe
una gran variedad de procesos químicos aplicables al tratamiento de los residuos pero, en líneas
generales, los podemos clasificar en dos grandes categorías: los que destruyen los residuos y los
que tan solo reducen la movilidad de los componentes tóxicos del residuo. Como ejemplo de los
primeros se puede citar la destrucción química de los cianuros, y entre los segundos, la
precipitación de metales pesados que los inmoviliza en forma de hidróxidos. En líneas generales,
los tratamientos químicos producen una modificación de la estructura molecular de los
componentes peligrosos de los residuos, transformando estos componentes en otros que tienen
características distintas, en general menos contaminantes. En algunos casos esta transformación
es irreversible pero en otros pueden reproducirse las características de peligrosidad si se alteran
las condiciones externas.
2.3.2 DEFINICIÓN OPERACIONAL
La variable objeto de estudio, “Procesos Fisico-quimicos para el tratamiento de las agua
del Lago de Maracaibo”, se medirá a través:
- El grado de contaminación; (Métodos ecológicos, fisiológicos y bioquímicos; además de
la Biocumulación).
- Los procesos físicos, tales como: La sedimentación y El mezclado.
- Los procesos químicos, como lo son: La cloración y La clarificación.
2.3.3 TABLA OPERACIONAL DE LAS VARIABLES
Objetivo Especifico Variable Dimensiones Indicadores
-Determinar el grado de contaminación.
-Procesos físico-químicos, para el tratamiento de las
aguas en el Lago de Maracaibo.
-Grado de contaminación
Métodos Ecológicos
Métodos Fisiológicos y Bioquímicos
Biocumulación
-Identifica losProcesos físicos, para el
tratamiento de las aguas del Lago de Maracaibo.
Procesos Físicos
La sedimentación
El mezclado
-Identificar los procesos químicos, para el tratamiento
de las aguas del Lago de Maracaibo.
Procesos Químicos La Cloración La Clarificación
Objetivo General: Evaluar la efectividad de los procesos físicos-químicos para el tratamiento de
las aguas del Lago de Maracaibo.
2.4 DEFINICIÓN DE TERMINOS BASICOS
Agua: El agua, líquido incoloro, inodoro e insípido, es una sustancia inorgánica que está
compuesta por dos moléculas de oxigeno y una molécula de hidrógeno. Está comprobado
científicamente, que solo podemos encontrar agua con esta composición en el laboratorio. En la
naturaleza está constituida, además, por diversas sales minerales, que le aportan las diversas
características organolépticas y terapéuticas que posee cada tipo de agua. Por la importancia que
tiene para la vida humana, es considerada esencial, hecho que le otorga el carácter de nutriente .
(Bregoña Orive, 2010)
Saneamiento: El saneamiento ambiental básico es el conjunto de acciones técnicas y
socioeconómicas de salud pública que tienen por objetivo alcanzar niveles crecientes de
salubridad ambiental. Comprende el manejo sanitario del agua potable, las aguas residuales y
excretas, los residuos sólidos y el comportamiento higiénico que reduce los riesgos para la salud
y previene la contaminación. Tiene por finalidad la promoción y el mejoramiento de condiciones
de vida urbana y rural. (Barden, M. 2009)
Proceso: conjunto de fases sucesivas de un fenómeno natural o de una operación artificial
(Cristina Gonzales, Espasa Calpe, S.A., Madrid, septiembre 2006 De esta Edición PMI 2009).
Técnica: conjunto de procedimientos o recursos de lo que se sirve una ciencia, un arte o un
oficio. (Cristina Gonzales, Espasa Calpe, S.A., Madrid, septiembre 2006 De esta Edición PMI
2009).
Filtración: Paso de algo, especialmente de un liquido, a través de las pequeñas aberturas o poros.
(Cristina Gonzales, Espasa Calpe, S.A., Madrid, septiembre 2006 De esta Edición PMI 2009).
Tratamiento: procedimiento empleado en una experiencia o en la elaboración de un producto.
(Cristina Gonzales, Espasa Calpe, S.A., Madrid, septiembre 2006 De esta Edición PMI 2009).
Capitulo III
Marco Metodológico
CAPITULO III
MARCO METODOLÓGICO
3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN
El tipo de investigación desarrollada es descriptiva pues se detalla a variable de estudio,
“procesos físico-químicos para el tratamiento de las aguas”, que en ella son considerados los
rasgos o características de mayor importancia en la investigación y la influencia que tuvo en el
proceso investigativo, además se estudiaron cada uno de los indicadores relacionados con las
variable. “La investigación descriptiva busca especificar las propiedades, las características y los
perfiles de personas, grupos, comunidades o cualquier otro fenómeno que se somete a un
análisis”. (Dranhke, 1989 cfr. por Hernández, et al 2003 p. 117.)
3.2 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
La investigación desarrollada es no experimental, ya que se realizo sin manipular
deliberadamente la variable “Procesos Físico-químicos para el tratamiento de las aguas”. Es
decir, en la investigación no hacemos variar intencionalmente las variables independientes. Lo
que hicimos es observar fenómenos tal y como se dan en su contexto natural, para después
analizarlos. Como señala (Kerlinger, 1979, p. 116). “La investigación no experimental o expost-
facto es cualquier investigación en la que resulta imposible manipular variables o asignar
aleatoriamente a los sujetos o a las condiciones”. De hecho, no hay condiciones o estímulos a los
cuales se expongan los sujetos del estudio. Los sujetos son observados en su ambiente natural, en
su realidad.
3.3 POBLACIÓN Y MUESTRA
Población
La población es el conjunto total finito de elementos o unidades de observación que se
consideran como un estudio. Se define tradicionalmente la población como “el conjunto de todos
los individuos (objetos, personas, eventos, etc.) en los que se desea estudiar el fenómeno. Éstos
deben reunir las características de lo que es objeto de estudio” (Latorre, Rincón y Arnal, 2003).
La población seleccionada para el presente estudio está constituida por adultos, de edades
comprendidas entre los 22 y 65 años, habitantes del Sector Santa Rosa de Agua, ubicado en el
Municipio Maracaibo en la cual esta representado por una cantidad de 596 personas.
Muestra
La muestra es la que puede determinar la problemática ya que les capaz de generar los
datos con los cuales se identifican las fallas dentro del proceso. Según Tamayo, T. Y Tamayo, M
(1997), afirma que la muestra ¨ es el grupo de individuos que se toma de la población, para
estudiar un fenómeno estadístico¨ (P38)
150
39
0
20
40
60
80
100
120
140
160
¿Conoce usted la problemática de contaminación en el
Lago de Maracaibo?
Si
No
La Muestra, es un sector de la población escogida para realizar la investigación, se tomo
un total de 190 personas.
3.4 TECNICA DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN
Para el desarrollo de esta investigación fue necesario utilizar herramientas que permitieron
recolectar el mayor número de información necesaria, con el fin de obtener un conocimiento más
amplio del desarrollo de la contaminación en el Lago para así, relacionarlo con el tratamiento a
aplicar. Se utilizo como técnica de recolección de datos una encuesta a los habitantes del sector
para saber el grado de contaminación que ellos consideran, así mismo su opinión acerca de la
aplicación de los tratamientos físico-químicos, los cuales son los que están involucrados y son los
indicados en ofrecer la información requerida para el estudio.
Resultados de las encuestas aplicada a los habitantes del Sector Santa Rosa de Agua, del
Municipio Maracaibo.
1. ¿Conoce usted la problemática de contaminación en el Lago de Maracaibo?
75
114
0
20
40
60
80
100
120
¿Es usted consiente de las medidas preventivaspara dicho problema?
Si
No
60
100
0
20
40
60
80
100
120
¿Sabe de alguna ley que proteja el ambiente?
Si
No
2. ¿Es usted consiente de las medidas preventivas para dicho problema?
3. ¿Sabe de alguna ley que proteja el ambiente?
46
107
36
0
20
40
60
80
100
120
¿Contribuye usted de alguna manera a la contaminación de las aguas del Lago de Maracaibo?
Siempre
A veces
Nunca
4. ¿Contribuye usted de alguna manera a la contaminación de las aguas del Lago de Maracaibo?
5. ¿Conoce los procesos Físico-químicos de tratamiento que se pueden aplicar al Lago de Maracaibo?
75
0
20
40
60
80
100
120
¿Conoce los procesos Físico-químicos de tratamiento que se pueden aplicar al Lago de
Maracaibo?e verian esos Fis
Si
No
109
80
0
20
40
60
80
100
120
¿Consideras que la aplicación de estos tratamientos, Pudiese actuar de manera efectiva en las aguas del LagoDe Maracaibo?
Si
No
6. Consideras que la aplicación de estos tratamiento, pudiesen actuar de manera efectiva en las aguas del Lago de Maracaibo?
120
3.5 ANÁLISIS DE LOS DATOS
Una vez aplicadas las encuestas y al obtener los resultados antes expuestos, podemos determinar que la mayoría de los habitantes del Sector Santa Rosa de Agua, tienen conocimiento de lo que es la problemática de contaminación que se presenta a sus alrededores en El Lago de Maracaibo. Al mismo tiempo es notable su falta de conocimiento de lo que son los procesos Físicos y Químicos aplicables a las aguas del Lago de Maracaibo, pero consideran que dichos procesos si podrían actuar de manera efectiva en las aguas, en vista a que con ello se verían ellos favorecidos ya que mejorarían su condición de habitantes en áreas adyacentes al Lago.