composición cualitativa de las aguas residuales

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Migueli Cerro Carpio COMPOSICIÓN CUALITATIVA DE LAS AGUAS
RESIDUALES
Es muy difícil de definir. Se pueden clasificar los parámetros que sirven para
su caracterización en tres grupos:
1.- Parámetros físicos
· Sólidos en suspensión: es uno de los indicadores más importantes del
grado de contaminación de las aguas residuales. Se aplica a un conjunto
heterogéneo de “sólidos”, que pueden llevar las aguas y que proceden
normalmente de arrastres (avenidas, aluviones) o de vertidos
industriales y urbanos.
Los sólidos totales se definen como el residuo que permanece tras la
evaporación del agua a 103-105º C, y representan el contenido total de
impurezas del agua. Se dividen en sólidos en suspensión y sólidos
disueltos. Sometiendo el agua a un proceso de filtración podemos
diferenciar ambas fracciones. Los sólidos decantables pueden ser
eliminados durante el tratamiento de decantación primaria. La fracción
coloidal no es eliminable por decantación, pero si por coagulaciónfloculación.
Dentro de cada una de las variantes existe materia orgánica (sólidos
volátiles), y materia mineral (sólidos fijos), diferenciables por el
tamaño de partícula.
·
Turbiedad: se define como la ausencia de claridad en un agua, debida a
la presencia de impurezas insolubles, finamente divididas, que están
suspendidas en ella. Estas impurezas pueden ser materias en suspensión
o materias coloidales (aquellas partículas muy finas que permanecen en
suspensión en el agua sin ser retenidas por filtración).
·
Color y olor: cada agua presenta una coloración característica, de
naturaleza orgánica, en general, modificada por la cantidad de hierro y
manganeso en estado coloidal. El agua puede ser de color aparente
(color que presenta el agua bruta) o de color verdadero (color que
permanece después de haber separado las materias en suspensión).
Los vertidos industriales pueden dar a las aguas colores
característicos, aunque es difícil asociar coloración con grado de
contaminación.
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Migueli Cerro Carpio El olor puede ser debido a la presencia de compuestos químicos como
fenoles, derivados del cloro, materias orgánicas en descomposición,
productos derivados del alquitrán, fermentos, etc. Algunos malos olores
se forman como consecuencia de la cloración de las aguar, al formarse
cloraminas.
·
pH: influye tanto en la velocidad de las reacciones químicas como sobre
la propia supervivencia de los microorganismos.
·
Temperatura: influye en las reacciones químicas y su cinética. La
solubilidad de los gases (oxígeno disuelto), disminuye al aumentar la
temperatura. Asimismo, el aumento de la temperatura produce un
aumento de la actividad metabólica de los microorganismos, es decir, un
aumento en la velocidad de consumo de oxígeno.
2.- Parámetros químicos
· Oxígeno: condiciona la distribución de las especies acuícolas, los
procesos de degradación aerobia de la materia orgánica, autodepuración
de las aguas y el mantenimiento de la calidad de las aguas para su más
óptimo aprovechamiento. La fuente de oxígeno proviene de la
transferencia entre el agua y el aire y la fotosíntesis.
·
Materia orgánica: destacan las proteínas, carbohidratos, aceites y
grasas. Las proteínas son junto a la urea, las principales fuentes de
nitrógeno en las aguas. Los hidratos de carbono pueden encontrarse en
forma de azúcares, almidones, celulosa, fibra de madera… son más
fácilmente degradables por determinadas bacterias produciéndose por
fermentación alcoholes y dióxido de carbono; los almidones se degradan
a azúcares por la actividad microbiana y por la acción de ácidos
minerales disueltos. La celulosa constituye el carbohidrato más
difícilmente degradable. En las grasas se incluyen los aceites ,grasas y
otros compuestos análogos.
Producen en las aguas: ­ Dificultad de degradación ­ Flotan o se emulsionan en superficie, impidiendo la transferencia
de oxígeno entre el aire y el agua ­ Interfieren en la depuración biológica
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Migueli Cerro Carpio ­ Causan problemas de mantenimiento en las estaciones
depuradoras de aguas residuales
Los detergentes producen una disminución de la tensión superficial de
las aguas. No son normalmente nocivos por si mismos, pero si los
efectos que producen, destacando la formación de espumas y la
disminución de la absorción y disolución de oxígeno por el agua.
Los fenoles producen un sabor y olor desagradables a las aguas, tiene
propiedades bactericidas y, en concentraciones elevadas interfieren los
ensayos de la DBO.
·
Indicadores de contaminación orgánica: para determinar el contenido
en materia orgánica o de sustancias reductoras, se aprovecha una
propiedad común a todas ellas, su poder reductor o su capacidad de
combinarse con el oxígeno. Las aguas contaminadas son deficitarias en
contenido de oxígeno, por lo que la cantidad necesaria (la demanda de
oxígeno) para la degradación por vía aerobia de la materia orgánica
presente es una forma de expresar la carga contaminantes. Se han
evaluado distintos ensayos de laboratorio que tratan de cuantificar
esta carga contaminante: ­ La demanda bioquímica de oxígeno (DBO): determina el oxígeno
consumido en la degradación biológica de la materia orgánica, y
constituye una aproximación a escala de laboratorio, del proceso
de autodepuración. Se determina el consumo de oxígeno en una
muestra de agua al cabo de cierto tiempo como consecuencia de
la degradación del sustrato por los microorganismos propios del
agua residual. Se han fijado unas condiciones patrón de 20º C y 5
días (DBO5).
La oxidación es un proceso lento; sin embargo la aproximación a
veinte días puede afirmar que el nivel de oxidación alcanza el 9599. Esta DBO obtenida a los 20 días se denomina DBO última. La
DBO5 representa únicamente una oxidación del orden del 60-75
%.
El proceso de degradación de la materia orgánica puede
considerarse que tiene lugar en dos etapas: los compuestos
nitrogenados, sufren el ataque de las bacterias autótrofas
nitrificantes, provocando una segunda demanda de oxígeno, o
demanda nitrogenada. La actividad de estas bacterias es muy
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Migueli Cerro Carpio lenta, y normalmente no tiene incidencia hasta transcurridos 610 días. Es por ello por lo que la DBO5 puede considerarse, como
demanda de oxígeno debida a los compuestos carbonados.
La limitación del ensayo de la DBO5, su variabilidad y el largo
periodo de tiempo necesario para su conclusión han dado lugar al
desarrollo de otros índices. Entre las posibles alternativas todos
se fundamentan en la utilización de un agente oxidante
energético, que complete la oxidación por vía química de la
contaminación orgánica existente. ­ La demanda química de oxígeno (DQO): utiliza como agente
oxidante dicromato potásico en caliente. Así, el dicromato estima
la práctica totalidad de la materia reductora presente, tanto si
es o no biodegradable, de modo que la relación DQO/DBO da
idea de la componente industrial del agua residual. ­ Carbono orgánico total: consiste en alcanzar la combustión
completa de la materia orgánica en un horno a alta temperatura.
El dióxido de carbono formado es medido cuantitativamente
mediante un catalizados infrarrojo.
·
Compuestos inorgánicos: Los más destacados son los compuestos de
nitrógeno y fósforo: nitrógeno orgánico, nitrógeno amoniacal, nitratos y
nitritos. El amoniaco libre es tóxico para la vida acuática. Su proporción
depende del pH del medio, participando en el equilibrio amonioamoniaco, siendo favorita su formación con el incremento del pH.
Producen problemas al tener una elevada demanda de oxígeno,
requiriendo más de 4,5 veces su propio peso de oxígeno para su
completa oxidación. La suma de nitrógeno orgánico y el nitrógeno
amoniacal es el denominado nitrógeno Kjeldahl.
Los efectos contaminantes contaminantes de los compuestos de
nitrógeno son: ­ Fuerte demanda de oxígeno ­ Incremento de la eutrofización ­ Toxicidad a ciertos niveles ­ Reducción de la eficacia de la cloración
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Migueli Cerro Carpio El fósforo es, junto al nitrógeno, uno de los elementos imprescindibles
en el crecimiento de los microorganismos. La relación C/N/P es esencial
para el buen funcionamiento de los procesos biológicos de depuración.
Es de gran importancia el control de la cantidad de fósforo que se
incorpora a las aguas superficiales, pues su exceso es el principal
causante de la eutrofización.
El fósforo está en las aguas en forma de ortofosfatos, polifosfatos y
compuestos orgánicos de fósforo. Los polifosfatos se transforman por
hidrólisis en ortofosfatos, directamente asimilables. El fósforo
orgánico no es de gran importancia debido a su bajo contenido habitual,
excepto en determinados vertidos industriales.
·
Sulfuros y cianuros: los sulfuros son fácilmente identificables por su
olor. Producen una fuerte demanda de oxígeno debido a su elevado
poder reductor. Los cianuros se hidrolizan fácilmente en ácido
cianhídrico, altamente tóxico, por lo que son un riesgo para el personal
encargado de las redes de alcantarillado. Los cianuros también son
agentes reductores, pudiendo ser oxidados con cierta facilidad (lejía o
cloro) a cianatos de toxicidad prácticamente nula.
·
Metales pesados: la mayoría son nocivos para las poblaciones biológicas
presentes en el agua. La toxicidad varía considerablemente de unos
elementos a otros, siendo los más peligrosos el cadmio y el mercurio.
3.- Parámetros biológicos
Las aguas residuales urbanas se caracterizan por la gran carga de
microorganismos y por los vertidos de actividades agroalimentarias. Destacan
bacterias, hongos, algas, protozoos, rotíferos, crustáceos y virus. Es
particularmente abundante el grupo de las Enterobacteriáceas, procedentes
de la flora intestinal, que se incorporan al agua a través de las excretas de los
individuos. Son considerados indicadores de contaminación fecal.
El pH y la temperatura influyen en el crecimiento bacteriano. La imposibilidad
de llevar a cabo un estudio exhaustivo de los distintos grupos de bacterias
obliga a introducir una serie de parámetros indicadores de la contaminación
fecal que proporcionan una idea global de polución presente. Estas bacterias
deben estar presentes en grandes cantidades, tener mayor sensibilidad a las
condiciones adversas y ser de fácil reconocimiento y cuantificación.
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Migueli Cerro Carpio Se suelen utilizar tres tipos de bacterias indicadoras:
· Coliformes fecales
· Estreptococos fecales
· Bacterias anaerobias formadoras de esporas y reductoras de sulfitos
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