Contaminación y calidad de las aguas

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE
2º BACHILLERATO
PROF. EN PRÁCTICAS: ANA RAMOS ONS
UNIDAD DIDÁCTICA: CONTAMINACIÓN Y CALIDAD DE LAS AGUAS
1.
2.
3.
4.
5.
Introducción
Tipos de contaminación
Factores y nivel de contaminación
a.
Características del receptor
b.
Características de la zona donde se localiza el receptor
Tipos de contaminantes
a.
Contaminantes físicos
b.
Contaminantes químicos
c.
Contaminantes biológicos
Efectos generales de la contaminación del agua
a.
Contaminación de ríos y lagos: eutrofización
i.Medidas para evitar la eutrofización
b.
Contaminación de aguas subterráneas
c.
Contaminación de aguas del mar
i.
Origen de los contaminantes marinos
ii.
Importancia de la contaminación según las características
oceánicas
iii.
Importancia relativa de las mareas negras
iv.
Consecuencias de las mareas negras (3 etapas)
v.
Actuación ante mareas negras
6.
Calidad del agua
a.
Calidad en función del uso
b.
Indicadores de la calidad del agua
i.Indicadores físicos
ii.Indicadores químicos
iii.Indicadores biológicos
7.
8.
9.
Sistemas de tratamiento del agua para el consumo humano
Sistemas de depuración del agua residual
Situación de la calidad del agua en la UE
1. Introducción
Agua  70% superficie terrestre (≈1400 millones de Km3)
 79% hielo
 20% agua subterránea
 1% agua superficial dulce de fácil acceso

50% lagos

38% agua edáfica

10% agua atmosférica

1% ríos

1% organismos vivos
¿Qué es la contaminación del agua?
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.

Es siempre producto de la acción del ser humano (efecto antropogénico)

Cualquier proceso natural por muy perjudicial que sea no es
contaminación (mareas rojas)
2. Tipos de contaminación
 Difusa: Origen no definido, zonas amplias y no tiene foco emisor concreto
 Puntual: Foco emisor determinado, zona concreta
 Origen urbana: Contaminación por grasas, aceites, restos, lejías, detergentes
 Origen agrícola: plaguicidas, pesticidas, biocidas, fertilizantes (N, P, S y
organoclorados)
 Origen ganadero: Contaminación por restos orgánicos
 Origen industrial: Materia orgánica, metales pesados, >Tª, >pH, radioactividad
 Origen vario: Vertederos de residuos, restos de combustibles, mareas negras…
3. Factores y nivel de contaminación
Los factores que contribuyen a disminuir o agravar los procesos de contaminación de
las aguas son:
a) Características del receptor:
i.Tipo de receptor:
 Aguas superficiales: + fácil de depurar y contaminar
 Aguas subterráneas: + difícil de depurar y contaminar
ii.Cantidad y calidad del receptor:
 > volumen  > posibilidad diluir la contaminación  < contaminación
 < volumen  contaminación no se diluye  > contaminación
 Si la calidad del agua es baja y le añadimos sustancias contaminantes, la calidad va a
disminuir, se acentúa el problema
iii.Características dinámicas o estáticas
 Situación dinámica: dispersión  < contaminación
 Situación estática: no dispersión> contaminación
iv.Características de la biocenosis
 > Presencia de organismos degradadores de contaminación< contaminación
b) Características de la zona donde se localiza el receptor
 Interacción o sinergia entre diferentes tipos de contaminación
 Particularidades climáticas
 Particularidades geomorfológicos
4. Tipos de contaminantes
Alteraciones
físicas
Características y contaminación que indica
El agua no contaminada suele tener ligeros colores rojizos, pardos,
amarillentos o verdosos debido, principalmente, a los compuestos
húmicos, férricos o los pigmentos verdes de las algas que contienen..
Color
Las aguas contaminadas pueden tener muy diversos colores pero, en
general, no se pueden establecer relaciones claras entre el color y el tipo de
contaminación
Olor y sabor
Temperatura
Compuestos químicos presentes en el agua como los fenoles, diversos
hidrocarburos, cloro, materias orgánicas en descomposición o esencias
liberadas por diferentes algas u hongos pueden dar olores y sabores muy
fuertes al agua, aunque estén en muy pequeñas concentraciones. Las sales
o los minerales dan sabores salados o metálicos, en ocasiones sin ningún
olor.
El aumento de temperatura disminuye la solubilidad de gases (oxígeno) y
aumenta, en general, la de las sales. Aumenta la velocidad de las
reacciones del metabolismo, acelerando la putrefacción. La temperatura
óptima del agua para beber está entre 10 y 14ºC.
Las centrales nucleares, térmicas y otras industrias contribuyen a la
contaminación térmica de las aguas, a veces de forma importante.
Materiales
suspensión
Partículas como arcillas, limo y otras, aunque no lleguen a estar disueltas,
son arrastradas por el agua de dos maneras: en suspensión estable
en (disoluciones coloidales); o en suspensión que sólo dura mientras el
movimiento del agua las arrastra. Las suspendidas coloidalmente sólo
precipitarán después de haber sufrido coagulación o floculación (reunión
de varias partículas)
Radiactividad
Las aguas naturales tienen unos valores de radiactividad, debidos sobre
todo a isótopos del K. Algunas actividades humanas pueden contaminar el
agua con isótopos radiactivos.
Espumas
Los detergentes producen espumas y añaden fosfato al agua
(eutrofización). Disminuyen mucho el poder autodepurador de los ríos al
dificultar la actividad bacteriana. También interfieren en los procesos de
floculación y sedimentación en las estaciones depuradoras.
Conductividad
El agua pura tiene una conductividad eléctrica muy baja. El agua natural
tiene iones en disolución y su conductividad es mayor y proporcional a la
cantidad y características de esos electrolitos. Por esto se usan los valores
de conductividad como índice aproximado de concentración de solutos.
Como la temperatura modifica la conductividad las medidas se deben
hacer a 20ºC.
Alteraciones químicas
Contaminación que indica
pH
Las aguas naturales pueden tener pH ácidos por el CO2 disuelto
desde la atmósfera o proveniente de los seres vivos; por ácido
sulfúrico procedente de algunos minerales, por ácidos húmicos
disueltos del mantillo del suelo. La principal sustancia básica en
el agua natural es el carbonato cálcico que puede reaccionar con
el CO2 formando un sistema tampón carbonato / bicarbonato.
Las aguas contaminadas con vertidos mineros o industriales
pueden tener pH muy ácido. El pH tiene una gran influencia en
los procesos químicos que tienen lugar en el agua, actuación de
los floculantes, tratamientos de depuración, etc.
Oxigeno disuelto (OD)
Las aguas superficiales limpias suelen estar saturadas de
oxígeno, lo que es fundamental para la vida. Si el nivel de
oxígeno disuelto es bajo indica contaminación con materia
orgánica, septicización, mala calidad del agua e incapacidad para
mantener determinadas formas de vida.
DBO5 es la cantidad de oxígeno disuelto requerido por los
microorganismos para la oxidación aerobia de la materia
Materia
orgánica orgánica biodegradable presente en el agua. Se mide a los cinco
biodegradable: Demanda días. Su valor da idea de la calidad del agua desde el punto de
Bioquímica de Oxígeno vista de la materia orgánica presente y permite prever cuanto
oxígeno será necesario para la depuración de esas aguas e ir
(DBO5)
comprobando cual está siendo la eficacia del tratamiento
depurador en una planta.
Es la cantidad de oxígeno que se necesita para oxidar los
materiales contenidos en el agua con un oxidante químico
(normalmente dicromato potásico en medio ácido). Se determina
Materiales
oxidables: en tres horas y, en la mayoría de los casos, guarda una buena
Demanda Química de relación con la DBO por lo que es de gran utilidad al no
necesitar los cinco días de la DBO. Sin embargo la DQO no
Oxígeno (DQO)
diferencia entre materia biodegradable y el resto y no suministra
información sobre la velocidad de degradación en condiciones
naturales.
Varios compuestos de nitrógeno son nutrientes esenciales. Su
presencia en las aguas en exceso es causa de eutrofización.
Nitrógeno total
El nitrógeno se presenta en muy diferentes formas químicas en
las aguas naturales y contaminadas. En los análisis habituales se
suele determinar el NTK (nitrógeno total Kendahl) que incluye
el nitrógeno orgánico y el amoniacal. El contenido en nitratos y
nitritos se da por separado.
El fósforo, como el nitrógeno, es nutriente esencial para la vida.
Su exceso en el agua provoca eutrofización.
Fósforo total
El fósforo total incluye distintos compuestos como diversos
ortofosfatos, polifosfatos y fósforo orgánico. La determinación
se hace convirtiendo todos ellos en ortofosfatos que son los que
se determinan por análisis químico.
Aniones:
cloruros
nitratos
nitritos
fosfatos
sulfuros
cianuros
fluoruros
indican salinidad
indican contaminación agrícola
indican actividad bacteriológica
indican detergentes y fertilizantes
indican acción bacteriológica anaerobia (aguas negras, etc.)
indican contaminación de origen industrial
En algunos casos se añaden al agua para la prevención de las
caries, aunque es una práctica muy discutida.
Cationes:
indica salinidad
sodio
están relacionados con la dureza del agua
calcio y magnesio
contaminación con fertilizantes y heces
amonio
metales pesados
de efectos muy nocivos; se bioacumulan en la cadena trófica; (se
estudian con detalle en el capítulo correspondiente)
Los aceites y grasas procedentes de restos de alimentos o de
procesos industriales (automóviles, lubricantes, etc.) son difíciles
de metabolizar por las bacterias y flotan formando películas en el
agua que dañan a los seres vivos.
Compuestos orgánicos
Los fenoles pueden estar en el agua como resultado de
contaminación industrial y cuando reaccionan con el cloro que
se añade como desinfectante forman clorofenoles que son un
serio problema porque dan al agua muy mal olor y sabor.
La contaminación con pesticidas, petróleo y otros hidrocarburos
se estudia con detalle en los capítulos correspondientes.

Alteraciones biológicas del agua
Contaminación que indican
Bacterias coliformes
Desechos fecales
Virus
Desechos fecales y restos orgánicos
Animales, plantas, microorganismos
Eutrofización
diversos
La materia orgánica que participa en los procesos de descomposición su presencia
ocasiona disminución del oxígeno disuelto disminuyen las especies aeróbicas
Los microorganismos presentes en el agua, cuyo efecto más importante es la producción
o transmisión de enfermedades, como el tifus, cólera, disentería, paludismo, etc...,
cuando sobrepasan unos valores límites.
5. Efectos generales de la contaminación del agua
5.a Contaminación de ríos y lagos: eutrofización
Uno de los ejemplos más llamativos de la ruptura del equilibrio biológico de los
ecosistemas acuáticos es la eutrofización. Este fenómeno se produce principalmente en
lagos y embalses, aunque también se da en los ríos de régimen lento e incluso en
algunas aguas litorales. Es debido a un exceso de nutrientes, en concreto fósforo y
nitrógeno, especialmente el primero por su carácter limitante para los vegetales verdes.
La eutrofización de los lagos es un hecho natural, que se produce muy lentamente, y que
culmina al cabo de cientos o miles de años con la transformación del lago en un marjal,
es decir, un terreno pantanoso empradizado. Sin embargo este problema afecta
últimamente a muchos embalses y lagos debido a la denominada eutrofización cultural o
por fertilización; o sea, la provocada por el uso abusivo de fertilizantes (nitratos y
fosfatos), cuyos excedentes son arrastrados por la lluvia, y el excesivo consumo de
detergentes con fosfatos, vertidos por las aguas residuales a los cauces. También
contribuyen al aumento de estos nutrientes en las aguas la descarga industrial y los
residuos animales
En este proceso podemos diferenciar tres etapas:
 Proliferación del fitoplancton: el exceso de nitratos y fosfatos en las aguas
favorece un rápido y excesivo crecimiento de las algas (y plantas acuáticas), que
recubren y enturbian las aguas, adquiriendo éstas una coloración verdosa,
amarillenta o pardusca, que impide que la luz solar alcance mayor profundidad
 Degradación aerobia de la materia orgánica. La disminución de la luz provoca la
muerte de los organismos fotosintetizadores y la consiguiente acumulación de
materia orgánica en los fondos. En esta situación, la materia es descompuesta por las
bacterias aerobias que consumen grandes cantidades de oxígeno, por lo que éste
empieza a escasear, dándose situaciones de anoxia y merma de la capacidad
autodepuradota de las aguas. El resultado es que, al verse privados de oxígeno,
mueren también las poblaciones animales.
 Degradación anaerobia de la materia orgánica: se desarrollan las bacterias
anaerobias que fermentan la materia orgánica presente y desprenden sustancias
como el H2S, NH3, CH4, que proporcionan mal olor y sabor a las aguas. Así
aparecen las aguas eutrofizadas estancadas, coloreadas y con malos olores
i. Medidas para evitar la eutrofización
 Disminuir la cantidad de fosfatos y nitratos en los vertidos
 Tratar las aguas residuales en EDAR (estaciones depuradoras de aguas
residuales) que incluyan tratamientos biológicos y químicos que eliminan el fósforo
y el nitrógeno.
 Almacenar adecuadamente el estiércol que se usa en agricultura.
 Usar los fertilizantes más eficientemente.
 Cambiar las prácticas de cultivo a otras menos contaminantes. Así, por ejemplo,
retrasar el arado y la preparación de los campos para el cultivo hasta la primavera y
plantar los cultivos de cereal en otoño asegura tener cubiertas las tierras con
vegetación durante el invierno con lo que se reduce la erosión.
 Reducir las emisiones de NOx y amoniaco.
 Facilitar la precipitación de los fosfatos utilizando aluminio Al2(PO4)3↓
5.b Contaminación aguas subterráneas
Las aguas subterráneas son una de las principales fuentes de suministro para uso
doméstico y para el riego en muchas partes de España y del mundo. En España
alrededor de la tercera parte del agua que se usa en las ciudades y la industria y la cuarta
parte de la que se usa en agricultura son aguas subterráneas.
Las aguas subterráneas suele ser más difíciles de contaminar que las superficiales, pero
cuando esta contaminación se produce, es más difícil de eliminar. Sucede esto porque
las aguas del subsuelo tienen un ritmo de renovación muy lento. Se calcula que mientras
el tiempo de permanencia medio del agua en los ríos es de días, en un acuífero es de
cientos de años, lo que hace muy difícil su purificación.
Los principales problemas son:
– En los lugares en que las precipitaciones son escasas, los acuíferos se van cargando
de agua muy lentamente y si se consumen a un ritmo excesivamente rápido, se agotan
– Cuando estos acuíferos se encuentran en la costa, al ir vaciándose de agua dulce, van
siendo invadidos por agua salada (intrusión) y queda inutilizados para el uso humano.
En la costa mediterránea española prácticamente todos los acuíferos están afectados
por este problema
Se suelen distinguir dos tipos de procesos contaminantes de las aguas subterráneas: los
"puntuales" que afectan a zonas muy localizadas, y los "difusos" que provocan
contaminación dispersa en zonas amplias, en las que no es fácil identificar un foco
principal.
Actividades que suelen provocar contaminación puntual son:
– Lixiviados de vertederos de residuos urbanos y fugas de aguas residuales que se
infiltran en el terreno.
– Lixiviados de vertederos industriales, derrubios de minas, depósitos de residuos
radiactivos o tóxicos mal aislados, gasolineras con fugas en sus depósitos de
combustible, etc.
– Pozos sépticos y acumulaciones de purines procedentes de las granjas.
La contaminación difusa suele estar provocada por:

Uso excesivo de fertilizantes y pesticidas en la agricultura o en las
prácticas forestales.

Explotación excesiva de los acuíferos que facilita el que las aguas salinas
invadan la zona de aguas dulces, por desplazamiento de la interfase entre los dos
tipos de aguas.
El problema más preocupante es el de los altos niveles de concentración de nitratos en
algunos depósitos de aguas subterráneas. El límite máximo permitido por la
reglamentación es de 50 mg/l en el agua de abastecimiento de la población
Generalizando se puede decir que los acuíferos de la zona norte se encuentran en
situación buena, mientras que los de la zona mediterránea, entre Gerona y Málaga se
encuentran muy afectados por este problema
5. c Contaminación del agua del mar
Los mares y océanos, al disponer de un gran volumen de agua, poseen una capacidad de
autodepuración mucho mayor que la de los ríos, lagos y aguas subterráneas.
El 80% de las substancias que contaminan el mar tienen su origen en tierra. De las
fuentes terrestres la contaminación difusa es la más importante. Incluye pequeños focos
como tanques sépticos, coches, camiones, etc. y otros mayores como granjas, tierras de
cultivo, bosques, etc
i.Contaminantes principales de las aguas marinas
–
–
–
–
aguas continentales contaminadas
residuos volátiles presentes en la atmósfera (por deposición líquida o seca)
descarga directa en el mar de las aguas residuales urbanas e industriales.
Vertidos de petróleo (extracción plataformas petrolíferas, trasvase, descarga)
ii.Importancia de las contaminación según las características oceánicas
Los mayores niveles de contaminación se alcanzan en mares cerrados y con escasa
dinámica, como es el caso del mar Mediterráneo, cuyas aguas tardan muchos tiempo en
renovarse
iii. Importancia relativa de las mareas negras
La mayor parte del petróleo se usa en lugares muy alejados de sus puntos de extracción
por lo que debe ser transportado por petroleros u oleoductos a lo largo de muchos
kilómetros, lo que provoca espectaculares accidentes de vez en cuando. Estas fuentes de
contaminación son las más conocidas y tienen importantes repercusiones ambientales,
pero la mayor parte del petróleo vertido procede de tierra, de desperdicios domésticos,
automóviles y gasolineras, refinerías, industrias, etc.
Fuentes de hidrocarburos fósiles al mar (excluyendo la producción natural de
hidrocarburos por la actividad biosintética del fitoplancton)
Residuos urbanos e industriales aportados por los ríos
Residuos urbanos e industriales vertidos directamente al mar
Operaciones de limpieza de los tanques de petroleros
Aporte atmosférico
Yacimientos submarinos naturales
Extracción en plataformas petrolíferas, refinerías, etc
Accidentes
Trabajos en dique seco
Millones de toneladas anuales
28%
17%
12%
12%
12%
8%
6%
5%
5
iv. ¿Que le ocurre al petróleo cuando llega al agua?
El conjunto de procesos que le ocurren a una mancha de petróleo una vez que está en el
mar se denomina “weathering” o “envejecimiento”.
Los procesos que sigue son:
– Como el petróleo flota se forma una capa superficial cuya anchura depende de la
composición del petróleo
– En una escala de tiempo muy rápido los componentes solubles y volátiles van
desaparecer de esa mancha. Esto ocurre en cuestión de minutos u horas. En cuestión de
días los componentes fotooxidantes sufren fotooxidación.
Estos componentes que se retiran son los de menor peso molecular y la mancha queda
con mayor peso molecular. Los componentes de bajo peso molecular son los
componentes más tóxicos y la toxicidad de la mancha va disminuyendo con el tiempo.
Durante este tiempo la mancha de petróleo va a derivar, se mueve con el tiempo.
Velocidad de la mancha= 1/10 velocidad del viento
– También se forma una emulsión de petróleo en el agua. Esto favorece la
degradación del petróleo. Los microorganismos capaces de degradar el petróleo son
aeróbicos, cuanto más dispersa sea la capa de petróleo, la superficie de ataque será más
grande y la disponibilidad de oxígeno es mayor y la degradación será más rápida
– Cuando la mancha de petróleo es muy grande y se forma una emulsión de agua y
petróleo disminuye la capacidad de degradación porque es una capa hidrófoba y los
microorganismos no tienen disponibilidad de oxígeno, esta emulsión se denomina
“mouse” y es muy persistente y difícil de degradar
– Conforme la mancha va aumentando su densidad se van desprendiendo los
componentes más pesados y sedimentan. Procesos que favorecen la sedimentación es la
presencia de materia orgánica que se asocian a las partículas de petróleo y que haya
organismos de la columna de agua que estén digiriendo esas partículas y que luego
expulsan los sedimentos por medio de pellets.
– Biodegradación: hay microorganismos capaces de degradar el petróleo como por
ejemplo “Pseudomonas oleovorans”
¿Qué ocurre con los productos
contaminantes
15% se evapora y disipa a la
atmósfera
15% alcanza el litoral
22% son biodegradados x el mar
16% se dispersan en el agua y en
el proceso de sedimentación
28% no disipados, penetran en el
sedimento
3.4% se aglomeran en aguas
profundas
v. Actuación ante mareas negras
1. Métodos de contención: barreras flotantes que suelen estar fabricadas con flotadores
de aire o espuma de altura mínima 50cm. Es un método muy útil para proteger una zona
sensible determinada: ría, albufera…
¿Cuál es el problema de las barreras flotantes? Sólo se pueden utilizar cuando el mar
está tranquilo y las olas no superen las barreras. Condiciones climáticas tranquilas
2. Métodos de recuperación: existen toda una serie de artefactos para que el petróleo se
absorba a él y se deposite en el barco. Tienen eficiencia limitada y se usan en zonas
pequeñas y muy sensibles.
3. Métodos de eliminación:
– dispersantes: detergentes que causan la emulsión de petróleo en agua y aumentan la
capacidad de biodegradación del petróleo Es muy importante elegir bien la sustancia
química que se usa como dispersante, porque con algunas de las que se utilizaron en los
primeros accidentes, por ejemplo en el del Torrey Canyon, se descubrió que eran más
tóxicas y causaban más daños que el propio petróleo. En la actualidad existen
dispersantes de baja toxicidad autorizados. Se utilizan sobre todo cuando el petróleo va
a llegar a la costa
– Incineración: Quemar el petróleo derramado suele ser una forma eficaz de hacerlo
desaparecer. En circunstancias óptimas se puede eliminar el 95% del vertido. El
principal problema de este método es que produce grandes cantidades de humo negro
que, aunque no contiene gases más tóxicos que los normales que se forman al quemar el
petróleo en la industria o los automóviles, es muy espeso por su alto contenido de
partículas.
– Biodegradación: En la naturaleza existen microorganismos (bacterias y hongos,
principalmente) que se alimentan de los hidrocarburos y los transforman en otras
sustancias químicas no contaminantes. Este proceso natural se puede acelerar aportando
nutrientes (N y P) y oxígeno que facilitan la multiplicación de las bacterias.
– Limpieza de las costas: En ocasiones se usan chorros de agua caliente a presión
para arrastrar el petróleo desde la línea de costa al agua.
– No hacer nada: En los vertidos en medio del océano, o en aquellos en que la
limpieza es difícil y poco eficaz, lo mejor es dejar que la acción de las olas, la
fotooxidación y otras acciones naturales, acaben solucionando el problema.
6. Calidad del agua
a. Calidad en función del uso
La calidad del agua se define en función del uso a que va a ser destinada (uso
domésticos, agricultura, baño…).
Para medir la calidad del agua se emplean determinados parámetros e índices que
nos permiten cuantificar el grado de alteración de sus características naturales.
b. Indicadores de la calidad del agua
Los parámetros son indicadores de las características y de las propiedades que los
diferentes contaminantes pueden proporcionar al agua, por lo que se utilizan para
determinar el grado y origen de las alteraciones de su calidad
i.parámetros físicos
Transparencia y turbidez (partículas sólidas o microorganismos), olor, color y sabor
(materia orgánica), conductividad eléctrica (sales disueltas)
ii.parámetros químicos (los más utilizados)
Oxígeno disuelto (OD): su presencia es fundamental para el desarrollo de la vida
acuática. Las aguas superficiales limpias están saturadas de oxígeno, pero si se realizan
vertidos de material orgánico, esta cantidad disminuye al ser utilizado este elemento
para su descomposición.
Demanda biológica de oxígeno (DBO): es una medida de la cantidad de oxígeno que los
microorganismos necesitan para oxidar la materia orgánica. Es proceso de oxidación es
lento y los compuestos orgánicos se oxidan casi completamente en 5 días. Es un
estimador de la cantidad de materia orgánica que hay en el agua.
La DBO consiste en incubar una muestra de agua en un recipiente cerrado en la
oscuridad a una temperatura estándar, normalmente 20ºC y medir el consumo de
oxígeno.
Cuánto mayor sea la materia orgánica en el agua mayor va a ser el consumo de oxígeno
debido a la respiración de los microorganismos heterótrofos que van remineralizar esa
materia orgánica.
Esta medida se hace en condiciones muy estándares para que sean comparables 20ºC y
5 días de incubación. La incubación se hace 5 días porque la mayor parte de la m.o.
habitual se consume por completo y la DBO nos da un valor de toda la m.o.
¿Pero qué sucede si cuando vamos a medir el oxígeno que nos queda este es 0?
Para que se puede degradar toda la materia orgánica la concentración de osígeno tiene
que estar en exceso si no la medida de DBO infravaloraría la cantidad de m.o.
La DBO solo mide la materia orgánica degradable Ej azúcares. Pero hay materia
orgánica difícil de degradar lignina, celulosa… materia orgánica refractaria…
Algunos datos de referencia: 70g DBO/ persona. día.
7-14kg DBO/res.día
Tipo de agua
DBO5 (ppm=mg/l)
Agua limpia (pristina)
<4
Agua contaminada
>10
Aguas residuales depuradas (directiva CEE)
30
Demanda química de oxígeno (DQO): consiste en la oxidación química de materia
orgánica por sustancias oxidantes fuertes KMnO4, K2Cr2O7. Se mide la cantidad de
oxidante consumido (medio aerobio)
La relación entre los valores de DBO y DQO nos indica el tipo de contaminación en
aguas residuales
DBO/DQO<0.2= vertido tipo inorgánico
DBO/DQO>0.6= vertido tipo orgánico
COT: es la medida del contenido total de carbono de los compuestos orgánicos. Se
realiza la combustión del vertido a 900ºC-1000ºC y se mide la cantidad de CO2
producido. Esta combustión no es total, quedando siempre productos intermedios así
que es el método menos sensible pero es rápido y automático
pH: mide la acidez y la basicidad del medio. pH sin medio limpio: 6-8.5
Alcalinidad: presencia de iones bicarbonatos o hidroxilo
Dureza: expresada en concentración CaCO3 debido a la presencia de iones de Ca y Mg
Aguas blandas
[CaCO3]< 50mg/l
Aguas duras
[CaCO3]> 200mg/l
Aguas consumo humano(OMS) 100mg/l<[CaCO3]> 500mg/l
Nitrógeno: si un análisis de agua nos indica la presencia de N orgánico y amoniacal,
podemos deducir que se trata de una contaminación reciente
iii.parámetros biológicos
“Indicadores biológicos de la contaminación” que son determinadas especias cuya
presencia es orientativa sobre los niveles de contaminación y las variaciones en las
poblaciones por alteración del medio acuático
Contaminación microbiana: coliformes totales Scherichia coli, vibrio cholerae
Clasificación del agua de los ríos según el grado de contaminación
Contaminación
Clasificación
Contenido
DBO5 Nº coliformes/l
nutrientes (ppm)
(ppm)
Sin
Oligosaprobio
1
5
20-50000
contaminación
Moderado
Mesosaprobio
2-6
10-20 50000-100000
(α)
Fuerte
Mesosaprobio
7-13
40-70
100000(β)
1000000
Fortísima
polisaprobio
>15
>95
100000020000000
7. Sistemas de tratamiento del agua para el consumo humano
El agua natural posee unas características físicas, químicas y biológicas que impiden su
uso directo en casos como el de ala alimentación, y deber ser sometida a una serie de
tratamientos y procesos que la conviertan en agua potable.
La potabilización del agua garantiza la ausencia de patógenos y partículas nocivas
Tratamiento global: consiste en aplicar diferentes procesos físicos como la
sedimentación, filtrado y tamizado, que permiten separar las partículas presentes en el
agua por su tamaño, y procesos químicos, como la coagulación, para formar agregados
de partículas y posterior precipitación.
Tratamiento especial: como la desinfección, que puede realizarse de dos formas: la
cloración, que es el método más empleado, dado que el cloro es un poderoso oxidante y
desinfectante, es barato y fácil de controlar, pero presenta como inconvenientes que
aporta sabor desagradable al agua, y el ozono y las radiaciones ultravioletas, que son
procedimientos caros, aunque más eficaces.
Ríocribadocoagulación
(añadimos
coagulante)
decantaciónfiltrado
desinfección (añadimos oxidante, cloro, ozono) agua potable
De la decantación y del filtrado vamos a obtener lodos
8. Sistemas de depuración del agua residual
a. Tipos de E.D.A.R.
Se distinguen dos tipos de E.D.A.R. principales: las urbanas y las industriales. Las E.D.A.R.
urbanas reciben aguas residuales mayoritariamente de una aglomeración humana. Mientras que
las industriales reciben las aguas residuales de una o varias industrias.
b. Composición del agua residual urbana
El agua residual urbana en la mayor parte de España está formada por la reunión de las aguas
residuales procedentes del alcantarillado municipal, de las industrias asentadas en el casco
urbano y en la mayor parte de los casos de las aguas de lluvia que son recogidas por el
alcantarillado.
La mezcla de las aguas fecales con las aguas de lluvia suelen producir problemas en una
E.D.A.R., sobre todo en caso de tormentas, por lo que las actuaciones urbanas recientes se están
separando las redes de aguas fecales de las redes de aguas de lluvia.
c. ¿Porqué necesitamos una E.D.A.R.?
Cuando un vertido de agua residual sin tratar llega a un cauce produce varios efectos sobre él:
 Tapiza la vegetación de las riberas con residuos sólidos gruesos que lleva el agua residual,
tales como plásticos, utensilios, restos de alimentos, etc.
 Acumulación de sólidos en suspensión sedimentables en fondo y orillas del cauce, tales
como arenas y materia orgánica.
 Consumo del oxígeno disuelto que tiene el cauce por descomposición de la materia orgánica
y compuestos amoniacales del agua residual.
 Formación de malos olores por agotamiento del oxígeno disuelto del cauce que no es capaz
de recuperarse.
 Entrada en el cauce de grandes cantidades de microorganismos entre los que pueden haber
elevado número de patógenos.
 Contaminación por compuestos químicos tóxicos o inhibidores de otros seres vivos
(dependiendo de los vertidos industriales)
 Aumenta la eutrofización al portar grandes cantidades de fósforo y nitrógeno.
d. Los objetivos de una depuradora son:

Eliminación de residuos, aceites, grasas, flotantes, arenas, etc. y evacuación a punto de
destino final adecuado.
 Eliminación de materias decantables orgánicos o inorgánicos
 Eliminación de la materia orgánica
 Eliminación de compuestos amoniacales y que contengan fósforo (en aquellas que viertan a
zonas sensibles)
 Transformar los residuos retenidos en fangos estables y que éstos sean correctamente
dispuestos.
e. Tipos de EDAR
Las E.D.A.R. habitualmente se clasifican de varias formas. Una de las clasificaciones es según
el grado de complejidad y tecnología empleada:
 Tratamientos convencionales. Se emplean
en núcleos de población importantes y
que producen un efecto notable sobre el
receptor.
Utiliza
tecnologías
que
consumen energía eléctrica de forma
considerable y precisan mano de obra
especializada.
 Tratamientos para pequeñas poblaciones:
(tratamientos blandos y convencionales
adaptados). Se emplean en núcleos de
población pequeños, edificaciones aisladas
de redes de saneamiento. Su principal
premisa es la de tener unos costos de
mantenimiento bajos y precisar de mano de
obra no cualificada. Su grado de
tecnificación es muy bajo necesitando poca
o nula energía eléctrica. Entre los más
empleados se destaca el lagunaje, que
consiste en la construcción de lagunas
artificiales, poco profundas, que se llenan
con el agua a depurar. Ésta permanece
durante meses, y tienen lugar una
sedimentación de materiales sólidos en
suspensión y una degradación de la m.o.
por vía aerobia o anaerobia, llevada a cabo
en 2 diferentes tipos de lagunas por los
microorganismos presentes en el agua. El
tiempo
y
la
acción
de
estos
microorganismos lleva a una depuración del
agua contaminada
 Los procesos convencionales de depuración de aguas residuales se dividen en pasos:
1. Pretratamiento
2. Tratamiento primario (consiste en procesos físicos)
3. Tratamiento secundario (consiste en procesos biológicos)
4. Tratamiento terciario (esterilizar y reducir nitratos y fosfatos)
Las depuradoras convencionales solo realizan el pretratamiento y el tratamiento primario y solo
las avanzadas incluyen el terciario
Pretratamiento:
Se efectúa en dos etapas claramente
diferenciadas; en una primera etapa de
desbaste se eliminan primero los sólidos de
mayor tamaño y pesados por medio de un
pozo de gruesos y una cuchara anfibia.
Después las rejas de gruesos eliminan los
sólidos grandes flotantes. Y posteriormente
las rejas de finos (tres en este caso),
retienen los sólidos flotantes mayores de 10
mm, que son evacuados a un contenedor
por medio de una cinta transportadora. Las
rejas se pueden poner en funcionamiento
manual, temporizado, por pérdida de carga
o en función del caudal de entrada. Esta
etapa se denomina Desbaste o retención
La segunda etapa del pretratamiento,
denominada desarenado y desengrasado,
se
realiza
en
los
desarenadoresdesengrasadores, donde gracias al aire
aportado por varias soplantes a través de
unos difusores, flotarán las grasas y aceites
que son recogidos por sendas rasquetas a un
pozo desde el cual se bombea a un
contenedor. Al mismo tiempo, la arena
desprovista casi en su totalidad de materia
orgánica sedimentará y será evacuada a
través de bombas al clasificador de arenas y
posteriormente, a un contenedor.
En el tratamiento primario se pretende eliminar la materia en suspensión sedimentable, para
lo cual se emplean decantadores donde sedimenta, por acción de la gravedad, una buena parte
de la contaminación. Si este proceso lo potenciamos con reactivos hablamos de tratamiento
fisico-químico. Habitualmente éste tratamiento fisico-químico se divide en dos etapas: en la
primera, se produce la coagulación del agua en los tanques de mezcla rápida y en la segunda se
produce la floculación en los tanques del mismo nombre. Los tanques de mezcla están provistos
de electroagitadores para conseguir la mezcla del agua a depurar con los reactivos dosificados.
En los tanques de floculación, hay también electroagitadores, pero éstos giran mucho más lento
para conseguir que los microflóculos se encuentren y se agreguen sin romperse. Una vez
conseguida la floculación mejora la sedimentación ya que parte de los sólidos coloidales y
disueltos pasan a ser sólidos en suspensión sedimentables
Tratamiento secundario
El tratamiento biológico persigue la transformación de la materia orgánica disuelta en sólidos
sedimentables que se retiran fácilmente del proceso. Adicionalmente se consigue el
atrapamiento de sólidos coloidales y en suspensión.
Si bien todos los tratamientos biológicos consiguen disminuir la D.B.O.5 , sólamente se
consigue eliminar nitrógeno y fósforo si se diseña el proceso para ello.
El tratamiento biológico se realiza en varios reactores biológicos. Éstos pueden presentar
apariencias muy diversas (circulares, rectangulares, canales...). Para conseguir que entre
oxígeno para los microorganismos, y producir la necesaria agitación suele haber
electroagitadores superficiales o inyección de aire que sale por domos cerámicos, como en este
caso, estos domos están instalados en el fondo y aportan el aire en forma de burbujas. El aire es
captado de la atmósfera por varias soplantes de gran potencia.
La decantación secundaria o clarificación final, se realiza en varios decantadores generalmente
circulares dotados de rasquetas que van suspendidas de un puente radial, arrastrando el fango
hacia la zona central del decantador, desde donde dicho fango es recirculado mediante bombas
sumergibles o tornillos de Arquímedes a la entrada del tratamiento biológico. Con esta
recirculación se consigue concentrar los microorganismos hasta valores muy altos. Para
mantener controlado el proceso hay que sacar continuamente fango. Las purgas de fangos en
exceso se pueden realizar desde el reactor biológico o desde la recirculación, esta última estará
más concentrada.
Tratamiento terciario: son métodos avanzados, complementarios o alternativos,
realizados para extraer materia orgánica suplementaria no eliminada anteriormente o
para reducir nutrientes como N, P y sus compuestos: sales inorgánicas disueltas que no
se retienen por los procesos de filtración, decantación o biológicos antes descritos. Estos
procedimientos resultan caros, y se aplican en pocas estaciones depuradoras. Su empleo
posibilitaría la reutilización del agua depurada.
Una vez depurado el efluente vamos a analizar los procesos que tienen lugar en los
fangos:
Espesamiento de fango; cuya finalidad es reducir el volumen de los mismos
eliminando la mayor parte del agua que contienen, lo que facilita su manejo y el
rendimiento de los tratamientos posteriores. Para ello se emplean los espesadores, que
se basan en mecanismos de gravedad o flotación
Estabilización de fangos: para eliminar la materia orgánica presente en ellos. Este
proceso se puede realizar por vía aerobia o anaerobia. En la estabilización aerobia se
produce la oxidación de la materia orgánica presente en los fangos, para lo cual se
necesitan un aporte de oxígeno, y se alteran los fangos de forma que los
microorganismos puedan actuar.
En la mayoría de las estaciones depuradoras se realiza la estabilización anaerobia en los
digestores, que son depósitos cerrados donde tienen lugar reacciones de fermentación
que estabilizan la materia orgánica, transformándola en ácidos y gases, como el metano
y el dióxido de carbono, que forman el llamado biogás, utilizado en procesos
industriales como combustible
Deshidratación: antes de ser evacuados al exterior, los fangos se deshidratan en varias
máquinas de filtrado de banda continua a las que se bombea el fango. El fango así
deshidratado, se transporta a través de cintas transportadoras a un silo para su posterior
evacuación mediante camiones. Este fango deshidratado suele tener unas buenas
características para ser reutilizado en agricultura, después de su compostaje, a este fango
se le denomina también biosólido
El gas resultante de la digestión de fangos puede ser reutilizado para aportar parte de la
energía que la planta depuradora necesita para su funcionamiento. El gas que no es
utilizado se suele quemar en una antorcha que tienen las estaciones depuradoras
Uso posterior de lodos tras el tratamiento primario y secundario
ii.Incineración, destruye patógenos y recupera energía. Contaminación atmosférica
iii.Reutilización en agricultura, rica en N y P, aporta materia orgánica y acondiciona
físicamente el suelo. Problema: metales pesados tóxicos
iv.Vertido controlado, condicionado por su proximidad a la planta y a la población,
accesibilidad y estancamiento a las aguas subterráneas y a la lixiviación
v.Transformación a mantillo o compostaje ( descomposición orgánica aerobia, por
bacterias y hongos, con enriquecimiento posterior en los nutrientes que carezca
vi.Pienso para pscifactorías.
9. Situación de la calidad del agua en la UE