Tratamiento de aguas

Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
Primera parte
Análisis del agua a potabilizar: parámetros y significado de los mismos
1.- ¿Qué parámetros deben determinarse para saber la calidad del agua?
2.- ¿Qué refleja cada uno de esos parámetros?
3.- ¿A qué pueden deberse los niveles de oxÃ−geno disueltos que tiene el agua?
4.- ¿De dónde crees que puede provenir la turbidez del agua? ¿Por qué? ¿Con qué otro
parámetro se puede relacionar?
5.- ¿Qué nivel de tratamiento se debe adoptar para la potabilización?
6.- Una vez seleccionado el nivel de tratamiento:
• Realizar el diagrama de flujo con las operaciones unitarias de las que consta el tratamiento.
• Describir y explicar como funciona el proceso
• Si hace falta algún compuesto quÃ−mico, describir cual para que se utiliza y como funciona
Segunda parte
Una vez que el agua potable ha sido utilizada por los habitantes en las distintas actividades cotidianas, las
aguas residuales llegan con la siguiente carga contaminante:
• DBO5 = 300mg/l.
• DQO = 740 mg/l.
• SS = 300 mg/l.
• N = 50 mg/l.
• P = 10 mg/l.
7.- ¿Qué tipo de actividades pueden generar un agua con estas caracterÃ−sticas?
Una vez que se conocen las caracterÃ−sticas del agua a tratar, es el momento de depurarla.
8.- Respecto a la EDAR:
• Realizar el diagrama de flujo con las operaciones unitarias de las que consta el tratamiento.
• Describir y explicar cómo funciona cada equipo (por ejemplo, los decantadores) con esquemas, para
qué se utiliza, los tipos que hay.
• Explicar qué parámetro de calidad del agua trata cada una de las operaciones unitarias.
• Definir el destino final de los fangos tratados
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
Primera parte
1
1 Parámetros a determinar por grupos:
• Caracteres organolépticos: se pueden apreciar por los sentidos.
• Caracteres fÃ−sico-quÃ−micos: temperatura, pH, conductividad.
• Sustancias no deseables: no son siempre nocivas para la salud y se pueden tolerar dentro de unos lÃ−mites:
NO-2, NO-2, amonio...
• Caracteres microbiológicos: se estudian todos los caracteres bacterianos que pueden indicar
contaminación.
2 Significado de los parámetros:
• Los caracteres organolépticos (los que podemos percibir por los sentidos) son:
• Color: el agua, en principio es incolora. Las sustancias que lleve en disolución pueden darle una
coloración verdadera y, además, si lleva sustancias en suspensión puede tener coloración
aparente.
• Turbiez: es una medida de la falta de transparencia de una muestra de agua, debida a la presencia de
partÃ−culas finamente divididas (plancton, microorganismos, barro, arcillas, etc.).
• Olor: cuando la muestra de agua presenta olor, siempre es signo de contaminación o de presencia en
materia orgánica en descomposición. El olor es más frecuente en aguas residuales o de vertidos.
• Sabor: puede deberse a la presencia de sales minerales, de materia orgánica o de partÃ−culas de
tierra en suspensión.
• Caracteres fÃ−sico-quÃ−micos:
• Temperatura: la temperatura influye en la solubilidad de sales y gases y asÃ− condiciona la medida de
pH y conductividad. La solubilidad de sales suele aumentar con la temperatura y la de gases
disminuye cuando la temperatura aumenta. Condiciona también el desarrollo de ciertas algas. El
agua de consumo humano se recomienda entre 12ºC-25ºC aunque no existen lÃ−mites.
• pH: mide la alcalinidad o acidez del agua en una escala
♦ pH: valores de 0 a 14
- 0-7: ácidos
- 7-14: básicos.
En general, el pH de las aguas no representa grandes variaciones y está alrededor de la neutralidad. El
problema suele darse en las aguas residuales o en los vertidos industriales que si pueden dar valores extremos
de pH.
• Conductividad: es la capacidad de un material o de una disolución para transportar la corriente
eléctrica. La conductividad de un agua depende de la concentración y naturaleza de los iones
disueltos en ella, asÃ− como la temperatura. Un aumento de sales supone un aumento de
conductividad.
Las aguas de pozos sobre-explotados, de terrenos salinizados o de vertidos industriales suelen presentar alta
conductividad.
• Metales: los habituales en el agua son: calcio, magnesio, sodio, potasio, aluminio (en aguas potables).
Los tóxicos aún a muy bajas concentraciones son: plomo, cromo, vanadio, mercurio, selenio,
2
nÃ−quel, antimonio, berilio y cadmio.
♦ Cloruros: son compuestos muy abundantes en la naturaleza y también aparecen en
pequeña proporción en el agua. Las altas concentraciones se encuentran en aguas
residuales urbanas, aguas subterráneas y acuÃ−feros sobre-explotados cercanos a la costa y
en aguas de vertidos industriales.
♦ Sulfatos: son sales de ácido sulfúrico. En algunos tipos de suelos (yeseros) son abundantes
y por tanto en las aguas que lo atraviesan.
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
♦ Sodio: es el sexto elemento más abundante en la naturaleza y se encuentra en la mayorÃ−a
de aguas naturales de 1-500 mgl. En concentraciones elevadas lo podemos encontrar en
salmueras y aguas duras que han sufrido un proceso de ablandamiento mediante resinas de
intercambio iónico.
♦ Potasio: sólo se puede determinar por espectrofotometrÃ−a en concentraciones elevadas.
♦ Aluminio: es el tercer elemento en abundancia de la corteza terrestre y por eso está presente
en casi todas las aguas naturales.
• Sustancias NO deseables:
• Nitritos: son las sales del ácido nitroso HNO2 (son un estado de oxidación intermedia del
nitrógeno.
Aparece como producto intermedio cuando el amonio se oxida a nitrato y también en la reducción de
nitratos.
Los nitritos se usan como protectores contra la corrosión del agua en muchos procesos industriales en las
aguas naturales.
• Concentración de NO2: se puede utilizar como indicador de contaminación bacteriológica (son las
bacterias las responsables de la reducción del nitrato).
• Amonio y amoniaco: procede de la descomposición de la urea y compuestos orgánicos, también
puede aparecer en vertidos industriales.
Se puede encontrar en aguas superficiales y en residuales, pero en aguas subterráneas su concentración
suele ser baja porque las partÃ−culas y arcillas del suelo lo absorben.
• Oxidabilidad: es la cantidad de oxÃ−geno necesario para oxidar la materia orgánica presente en el
agua.
• Hierro: es una sustancia no deseable en el agua, aunque no es perjudicial para la salud. Niveles altos
de hierro producen sabores metálicos en el agua, incrustaciones en la red, da compuestos coloreados
con el cloro y además produce manchas en la ropa al lavarla.
• Caracteres microbiológicos: Son bacterias en forma de bacilos que están ampliamente distribuidas en la
naturaleza y son huéspedes intestinales en el hombre y en general de los animales de sangre caliente.
Muchas enfermedades infecciosas del hombre como la fiebre tifoidea, la disenterÃ−a y el cólera son
causadas por bacterias patógenas que se transmiten por medio de aguas contaminadas, de ahÃ− la
importancia de los coliformes totales y fecales como indicadores inmediatos de contaminación fecal en el
agua.
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• Coniformes totales: familia de bacterias de los géneros escherichia, enterobacter, citrobacter,
klebsiella. La mayorÃ−a de estos organismos se encuentran en el medio ambiente y materia en
descomposición.
• Coniformes fecales: ordenes de bacterias escherichia y klebsiella spp. Las bacterias de ésta familias
son indicadoras por excelencia de contaminación fecal del agua por heces de origen humano
principalmente
3 Niveles de oxigeno disuelto: El oxÃ−geno disuelto en el agua proviene de la fotosÃ−ntesis que realizan los
vegetales con clorofila. Como esta actividad fotosintética es mayor en las capas superiores bien iluminadas,
su concentración será mayor a este nivel. En los niveles próximos al fondo, su concentración es
mÃ−nima debido a los procesos de oxidación de la materia orgánica.
Las aguas superficiales limpias suelen estar saturadas de oxÃ−geno, lo que es fundamental para la vida. Si el
nivel de oxÃ−geno disuelto es bajo indica contaminación con materia orgánica,
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
Septicización, mala calidad del agua e incapacidad para mantener determinadas formas de vida.Â
El oxÃ−geno disuelto (OD): es la medida del oxÃ−geno disuelto en el agua, expresado normalmente en ppm
(partes por millón). La solubilidad del oxÃ−geno en el agua depende de la temperatura: a mayor temperatura
menos oxÃ−geno se disuelve. Por otra parte si el agua está contaminada tiene muchos microorganismos y
materia orgánica y la gran actividad respiratoria disminuye el oxÃ−geno disuelto. Un nivel alto de OD
indica que el agua es de buena calidadÂ
Los niveles de oxÃ−geno disuelto tÃ−picamente pueden variar de 0 - 18 partes por millón (ppm) aunque la
mayorÃ−a de los rÃ−os y riachuelos requieren un mÃ−nimo de 5 - 6 ppm para soportar una diversidad de
vida acuática. Además, los niveles de OD a veces se expresan en términos de Porcentaje de Saturación.
Los niveles de oxÃ−geno disuelto de la tabla de resultados son cero o nulos, por tanto el agua es mala. Los
niveles bajos de OD pueden encontrarse en áreas donde el material orgánico (plantas muertas y materia
animal) está en descomposición. Las bacterias requieren oxÃ−geno para descomponer desechos
orgánicos y, por lo tanto, despojan el agua de oxÃ−geno. Las áreas cercanas a las descargas de aguas
negras a veces tienen niveles bajos de OD debido a este efecto. Los niveles de OD también son bajos en
aguas tibias que se mueven despacio.
4 Turbidez del agua: ¿de donde puede provenir y por qué? ¿Con qué otro parámetro se puede
relacionar? Se entiende por turbidez a la falta de transparencia de un lÃ−quido, debido a la presencia de
partÃ−culas en suspensión. Cuantos más sólidos en suspensión haya en el lÃ−quido más sucia
parecerá ésta y más alta será la turbidez. La turbidez es considerada una buena medida de la calidad del
agua, cuanto más turbia, menor será su calidad.
Hay varios parámetros que influyen en la turbidez del agua. Algunos de estos son:
• Presencia de fitoplancton, y / o crecimiento de las algas;
• Presencia de sedimentos procedentes de la erosión;
• Presencia de sedimentos resuspendidos del fondo (frecuentemente revueltos por peces que se
alimentan por el fondo, como la carpa);
• Descarga de efluentes, como por ejemplo escorrentÃ−as urbanas, mezclados en el agua que se
analiza.
Las partÃ−culas suspendidas absorben calor de la luz del sol, haciendo que las aguas turbias se vuelvan más
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calientes, y reduciendo asÃ− la concentración de oxÃ−geno en el agua (el oxÃ−geno se disuelve mejor en el
agua más frÃ−a). Además algunos organismos no pueden sobrevivir en agua más caliente, mientras que
se favorece la multiplicación de otros.
Las partÃ−culas en suspensión dispersan la luz, de esta forma decreciendo la actividad fotosintética en
plantas y algas, que contribuye a bajar la concentración de oxÃ−geno más aún.
Como consecuencia de la sedimentación de las partÃ−culas en el fondo, los lagos poco profundos se
colmatan más rápido, los huevos de peces y las larvas de los insectos son cubiertas y sofocadas, las agallas
de los peces se tupen o dañan.
• El principal impacto de una alta turbidez es meramente estético: a nadie le gusta el aspecto del agua
sucia. Pero además, es esencial eliminar la turbidez para desinfectar efectivamente el agua que desea
ser bebida. Las partÃ−culas suspendidas también ayudan a la adhesión de metales pesados y
muchos otros compuestos orgánicos tóxicos y pesticidas.
La turbidez, la temperatura y la falta de oxÃ−geno disuelto son 3 parámetros que se relacionan entre sÃ−:
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
• Temperatura: la temperatura juega un papel importante en la distribución, periodicidad y
reproducción de los organismos.
• Turbidez: si existen muchos materiales en suspensión, la penetración de la luz será menor; esto
puede constituir un factor limitante para el desarrollo de los organismos vivos. Si la turbidez del agua
proviene de la concentración de los seres vivos, la productividad es mayor. Las diferencias de
transparencia en las aguas dulces varÃ−an mucho, siendo mayor en los riachuelos de montañas y
menor en las aguas de un rÃ−o que recoja las aguas de zonas desprovistas de vegetación.
• El oxÃ−geno disuelto en el agua proviene de la fotosÃ−ntesis que realizan los vegetales con clorofila.
Como esta actividad fotosintética es mayor en las capas superiores bien iluminadas, su
concentración será mayor a este nivel. En los niveles próximos al fondo, su concentración es
mÃ−nima debido a los procesos de oxidación de la materia orgánica.
5. Nivel de tratamiento y tipo de análisis del agua:
Tipo recomendado para el agua a tratar: A.3
Grado de
Composición del tratamiento
Tratamiento
A.1
A.2
A.3
Tratamiento FÃ−sico simple + Desinfección
Descripción
Filtración rápida + Desinfección
Precloración +
Tratamiento FÃ−sico normal + Tratamiento
Coagulación-Floculación +
QuÃ−mico + Desinfección
Decantación + Filtración +
Desinfección
Cloración al Breakpoint +
Tratamiento FÃ−sico y QuÃ−mico intensos + Afino Coagulación-Floculación +
+ Desinfección
Decantación + Filtración + Afino
con Carbón activo + Desinfección
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
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6.- Tratamientos especÃ−ficos para el agua de consumo público: potabilización:
• Realizar el diagrama de flujo con las operaciones unitarias de las que consta el tratamiento.
Ver anexo 1
Los procesos de potabilización son necesarios para ajustar las caracterÃ−sticas de las aguas naturales antes
de su consumo y para eliminar sustancias que podrÃ−an causar riesgos para la salud.
Clasificación de los procesos de potabilización:
• Mecánico: desbaste, desarenado, sedimentación, flotación.
• Oxidativos: procesos de preoxidación, desinfección final y ozonización.
• Filtración: carbón activo o arena.
• De afino: neutralización o ablandamiento.
Todos estos procesos no se realizan de forma sistemática en las potabilizadoras, dependen de la calidad del
agua que deben tratar.
• TRATAMIEN
• TOS PRELIMINARES
• Captación: puede realizarse mediante bombeo o no.
♦ Bombeo: tiene la ventaja de evitar el arrastre de tierra.
♦ Son importante los perÃ−metros de protección del punto de captación.
• Desvaste: eliminación de materiales flotantes de mayor tamaño (gruesos)
♦ Pueden originar problemas en los tratamientos posteriores.
♦ Se realiza mediante rejas: desvaste grueso 8-10cm de separación o desvaste fino 2,5-4cm de
separación.
♦ Las rejas pueden ser de limpieza manual o automática (lo más frecuente)
♦ Hay que tener dos factores a considerar en la instalación de las rejas:
♦ Barrotes inclinados u oblicuos a la dirección del agua.
♦ Evitas la formación de remolinos.
• Tamización: proceso actualmente en desuso.
♦ El agua pasa a través de una malla metálica de 1-5mm de abertura. Quedan retenidos:
hojas, hierbas, insectos...
♦ Las mallas son de acero inoxidable.
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
• Sedimentación o desarenado: se separan por gravedad arena y gravas que acompañan al agua. Se
sedimentan partÃ−culas con diámetro mayor a 200μm (podrÃ−an afectar a los tratamientos
posteriores y producir obstrucciones en las instalaciones).
• Medidas de caudales: fundamentalmente para regular el volumen de agua que el sistema es capaz de
tratar y asÃ− clasificar correctamente los reactivos empleados en los demás tratamientos.
♦ Formas de medida:
◊ TuberÃ−as cerradas: se usa el teorema de Bernouilli. Se produce un estrechamiento
en la tuberÃ−a que genera un aumento de velocidad del agua que se traduce en una
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variación de presión que se mide con un manómetro.
◊ TuberÃ−as abiertas: se afora el canal por el que circula el agua y se ponen una serie
de marcas que indican el caudal. l/s
◊ Ultrasonidos: son dos sondas emisoras y receptoras de ultrasonidos colocadas a una
determinada distancia. Se mide la diferencia de tiempo de propagación del sonido a
favor y en contra de corriente.
• Aumentar el oxÃ−geno disuelto en el agua.
Se consigue:
♦ Mejorar las caracterÃ−sticas organolépticas del agua.
♦ Favorecer la oxidación de sales inorgánicas (Fe y Mn)
♦ Oxidación de amoniaco a nitratos.
♦ Facilitar la evaporación de sustancias volátiles.
♦ Disminuir la corrosión y las condiciones reductoras.
♦ Facilitar la eliminación del exceso de gases ( CO2, H2S)
Tipos de aireadores:
• De rociamiento: se deja caer el agua en el tanque mediante un sistema de ducha y asÃ− se favorece el
contacto agua-aire.
• De difusión: un compresor de aire que burbujea en el agua (insufla aire) Supone un gasto de energÃ−a
pero es muy habitual.
• De escalones: se sitúan escalones o desniveles al paso del agua y se forman pequeñas cascadas que
favorecen el contacto aire-agua.
- PREOXIDACIÃ N
Se realiza mediante un oxidante que reacciona con la materia orgánica y también la inorgánica para
mejorar la calidad del agua.
El oxidante utilizado generalmente es: Cl2 gas, NaClO (hipoclorito sódico) en dosis ligeramente superiores
al punto crÃ−tico (cuando aparece cloro residual libre)
Otros oxidantes son: O3, permanganato potásico, KMnO4, H2O2. Estos se pueden usar solos a combinados.
La preoxidación logra que el agua sea más filtrable, menos turbia y facilita tratamientos posteriores.
Efectos:
♦ Disminución del contenido de materia orgánica.
♦ Decrece el desarrollo de plancton (evitan obstrucciones en las tuberÃ−as)
♦ Destruye las bacterias ferruginosas que pueden atacar el hierro de las tuberÃ−as metálicas.
♦ Precipitación de los óxidos de Fe y Mn.
♦ Oxida el amoniaco dando cloroaminas.
♦ Oxida a los nitritos hasta nitratos.
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Inconvenientes de la preoxidación:
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La reacción del cloro con algunas sustancias orgánicas puede originar compuestos tóxicos esto se evita
usando ozono en lugar de cloro.
- COAGULACIÃ N-FLOCULACIÃ N
Se trata de eliminar sólidos en suspensión y sustancias coloidales para clarificarla.
• Coagulación: proceso de desestabilización de las fuerzas que mantienen separados a los coloides en
el agua.
Se añaden reactivos quÃ−micos que neutralizan las cargas electronegativas repulsivas de la superficie de los
coloides.
Los coagulantes más empleados son sales de aluminio y hierro: sulfato de aluminio (Al2(SO4)3) y cloruro
de hierro III (FeCl3)
Al disolverse en agua se forman hidróxidos que tienen cargas positivas y asÃ− neutralizan las cargas
negativas de los coloides (Al3+, Fe3+)
Este proceso requiere pH =3 -7,8 asÃ− que se añaden coadyuvantes para lograr ese intervalo de pH:
carbonato sódico (Na2CO3), cal viva (CaO), cal hidratada (Ca(OH)2)
• Floculación: la formación de partÃ−culas sedimentables a partir de las partÃ−culas coloidales
desestabilizadas, al adicionar sustancias.
Los floculos son partÃ−culas o estructuras porosas, muy fibrosas que sedimentan por gravedad y se eliminan
por decantación y filtración.
Los floculos más empleados son: sÃ−lice, almidón, alginatos y sustancias polielectrolÃ−ticas.
Coagulación de floculación se potencian entre sÃ−, por eso, se realizan conjuntamente en unos depósitos
llamados decantadores.
Los decantadores pueden ser rectangulares o circulares (lo más habitual)
En ellos se distinguen cuatro zonas:
♦ Zona de entrada del agua bruta y los reactivos. Suele ser por un lateral y normalmente por la
parte superior.
♦ Zona de reacción: en la parte central del tanque mediante un sistema de agitación (turbina)
se mezcla el agua y los reactivos.
♦ Zona de sedimentación: donde el agua reposa y se separan los fangos.
♦ Fondo del tanque: suele tener una ligera inclinación centrÃ−peta para facilitar la recogida de
los fangos mediante unas rastras giratorias. Los fangos a veces don tratados para recuperar el
coagulante y el floculante.
También se deshidratan y se llevan a vertederos autorizados o a planta de compostaje.
♦ Zona de salida: por la periferia del tanque y en la parte superior. El agua clarificada lo va
abandonando.
Hoy en dÃ−a los tanques de decantación se diseñan para aumentar la velocidad de este proceso, lento de
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por sÃ−, y permiten obtener en menos tiempo un agua de buena calidad y constante, cualquiera que fuese la
turbidez de entrada.
- FILTRACIÃ N
Se usa para retener en un medio poroso las partÃ−culas en suspensión que todavÃ−a y tras los procesos
anteriores permanecieron en el agua.
El proceso de filtración puede tener lugar por 2 mecanismos:
♦ Filtración en superficie: partÃ−culas mayores del diámetro del poro no logran atravesar en
filtro. PartÃ−culas de diámetro de mayor que 1000μm = 1mm
♦ Filtración en profundidad: las partÃ−culas son retenidas en el lecho filtrante en los canales
de los poros. PartÃ−culas de diámetro mayor de 0,1μm
La filtración se rige por la ley de Darcy. v =
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La velocidad es directamente proporcional a la perdida de carga del filtro (P) e inversamente proporcional a la
viscosidad dinámica del medio (ϓ) y a la resistencia del medio (R)
Las unidades de porosidad de un filtro son las darcias.
1 darcia = 1 cm3/1 cm2
En las potabilizadoras se usan 3 tipos de filtro:
• Arenas: son filtros que funcionan por gravedad. Los hay lentos y rápidos:
♦ Lentos: caudal 1-7 l/m2·min. Tamaño de grano de arena pequeño.
En superficie suele tener una capa biológica (lecho bacteriano) que hace más eficaz la filtración. Elimina
microcontaminantes. Su limpieza requiere eliminar parte de la capa filtrante y reponer material.
♦ Rápidos: son depósitos de hormigón o acero rellenos de arena. Generalmente son
rectangulares. Tienen capacidad para tratar volúmenes grandes de agua. Caudal 80-160
l/cm2·min.
Tienen una capa de arena de unos 50cm de espesor con tamaño de grano 0.5-1,5mm, debajo tienen una capa
de grava de 30 a 40vm de espesor y tamaño de partÃ−cula de diámetro comprendido entre 35-130mm.
Realizan filtración en profundidad no en superficie.
El agua filtrada sale por unos conductos situados ene l fondo y que tienen unas válvulas para lavar el filtro
con agua ya depurada cuando la perdida d de carga del filtro es grande. AsÃ− se rompe la compactación del
filtro y se arrastran las partÃ−culas retenidas.
El agua de limpieza se saca por unos canales de drenaje situados en la parte superior del filtro.
• De presión: son como los filtros de arena rápidos pero con presión para aumentar la velocidad de
filtración.
• De tierras de diatomeas. Tiene estas caracterÃ−sticas:
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♦ capa filtrante de muy poco espesor 3mm
♦ son de grano muy fino. Diámetro mayor de 0,1μm - filtración en superficie.
♦ gran superficie de filtración. Relación tamaño/peso muy alta. Se usan en aguas de
piscinas, a nivel doméstico y en equipos portátiles para aguas potables.
A veces se usan filtros multicapa (normalmente de arena) en los que se combinan arena y carbón activo que
elimina sustancias indeseables.
- ADSORCIÃ N
Capacidad de retener en superficie moléculas orgánicas extraÃ−das de la fase lÃ−quida o gaseosa en la
que están sumergidas.
Adsorbente empleado: carbón activo.
Se presenta comercialmente de dos formas:
• En polvo: partÃ−culas de diámetro de 10-50μm, más económico, pero es más difÃ−cil regenerarlo.
Se puede incorporar al agua con los reactivos de coagulación y floculación.
• En grano: partÃ−culas algo mayores (adsorción menos eficaz), pero regeneración más fácil( Se usa
como lecho filtrante (filtros multicapa)
Funciones del carbón activo en el lecho filtrante:
• Adsorción: las sustancias que adsorbe son muy diversas. Ej. metales pesados, compuestos
orgánicos disueltos, colorantes, detergentes, fenoles, cloro y cloroaminas. Sustancias que dan mal
olor y color al agua.
• Filtración. La capa de carbón activo va siempre tras la de arena para evitar colmataciones del filtro.
• Acción catalÃ−tica en la reacción de oxidación del agua con el cloro libre, elimina el cloro que
hay en exceso.
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• Soporte bacteriano: esto obliga a airearlo frecuentemente para evitar fermentaciones. El tiempo de
retención mÃ−nimo es de 10 minutos (para que el carbón activo cumpla su
función) y debe lavarse con agua a contracorriente para evitar una excesiva compactación.
La regeneración del carbón activo se puede realizar de tres formas:
• Vapor: esteriliza, desobstruye la superficie de las franos, elimina sustancias volátiles.
• Térmica: Temp. 800ºC y consigo asÃ− la pirolisis de las sustancias orgánicas adsorbidas.
• QuÃ−mica: se usa un disolvente a 100ºC y pH alcalino.
♦ alúmina (Al2O3) y otros óxidos minerales (son adsorbentes más especÃ−ficos que el
carbón activo)
♦ resinas macromoleculares: adsorbentes orgánicos.
- DESINFECCIÃ N: QUÃ MICA Y FÃ SICA
Es el proceso fundamental en la potabilización se debe garantizar la ausencia de gérmenes infecciosos
evitando asÃ− el riesgo de contaminación de las personas.
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Los gérmenes infecciosos: bacterias, virus, hongos, parásitos, sus formas de resistencias.
Los procedimientos de desinfección pueden ser:
• quÃ−micos: agentes oxidantes.
• FÃ−sico: filtración, calor, ultrasonidos, UV, radiaciones ionizantes.
La eficacia de la desinfección depende de:
• Tipo y concentración de los organismos que hay que eliminar (esporas, virus, formas vegetativas)
• Tipo y concentración del desinfectante utilizado
• Tiempo de contacto establecido para que haya desinfección.
• Las caracterÃ−sticas quÃ−micas del agua: Temp., pH, turbidez, el contenido en materia orgánica, el
contenido de compuestos inorgánicos reducidos.
- Procesos fÃ−sicos de desinfección.
• Filtración: se emplean filtros de diámetro menor 1μm, tienen un rendimiento 1-4 l/h. Necesitan
una regeneración una vez por una semana se calcinan en una mufla para destruir la materia
orgánica.
En plantas envasadoras de agua se usa esta técnica para eliminar algas. También puede tener un uso
doméstico. Hay varios tipos de filtros domésticos:
♦ porcelana: no eliminan bacterias y necesitan cloración
♦ descalcificadores por resinas
♦ carbón activo: adsorben olores y sabores desagradables.
• Calor: es un método sencillo y eficaz. Ventaja: no tiene efecto residual. Inconvenientes: altera el
sabor del agua. Se eliminan O2 y CO2 disueltos. Se necesita volver a airear el agua. Es caro.
Solo se usa en domicilios y en casos de emergencia.
• Ultrasonidos: es un método caro y por lo tanto solo se usa en industrias alimentarias o en plantas
envasadoras de agua. Se necesitan frecuencias de 400Kciclos/s
• UV: UV de tipo A y B (no ionizantes) No modifica ni el sabor ni el olor del agua. Requiere que el
agua tratada este transparente. Los equipos utilizados suelen utilizar lámparas de vapor de mercurio
como fuente de radiación UV. La lámina de agua a tratar debe tener poco espesor (poca
penetración de los rayos UV)
Esta técnica combinada con ozono es eficaz en la destrucción de materia orgánica, sobre todo, residuos
de pesticidas.
Se utiliza en aguas envasadas, en la industria alimentaria y en depuración de moluscos.
• Radiaciones ionizantes: son los rayos UV de tipo C.
Utilizan como fuente de radiación cobalto-60.
La desinfección es muy eficaz y tienen los mismos usos que las anteriores.
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• Procesos quÃ−micos de oxidación.
Consiguen la desinfección por oxidación o rotura de la pared celular de los microorganismos produciendo
su desintegración o bien, penetrando en la célula e interfiriendo en su actividad.
Son mecanismos de desinfección más utilizados por su eficacia, su fácil manejo y su bajo coste.
Los objetivos que persiguen la oxidación quÃ−mica son:
♦ degradación total o parcial de la materia orgánica. (Se eliminan olores, sabores, sustancias
tóxicas...)
♦ desinfección
♦ precipitación de sales inorgánicas de hierro y manganeso
♦ aumento de biodegradabilidad de moléculas grandes
El tratamiento requiere un buen ajuste de pH, pues influye en la estabilidad y actividad del oxidante y en las
reacciones que se produzcan.
Desinfectantes utilizados y dosis máximas:
♦ cloro y sus compuestos 30mg/l
♦ amoniaco 0,5mg/l
♦ ozono 10mg/l
♦ permanganato potásico (KMnO4) 2mg/l
♦ sulfato (AgSO4) y cloruro de plata (AgCl) 0,05mg/l (es muy caro y no se usa)
• Cloro y sus compuestos
Es el desinfectante de mayor uso por tres razones: barato, fácil comercialización y por su efecto residual.
El cloro tiene 2 efectos:
1º Bactericida: destruyan enzimas indispensables para la vida de los microorganismos patógenos.
2º Oxidante: oxida materia orgánica e inorgánica que puede alterar las caracterÃ−sticas organolépticas
del agua. (materia orgánica, NH3, Fe, Mn y otros)
Factores que condicionan la desinfección con cloro: pH, temperatura, tiempo de contacto y el tipo de
microorganismo.
a) pH: recomendable un pH ligeramente ácido entre 4-6, asÃ− predomina la forma más activa en cuanto a
la desinfección HClO.
Cl2 + H2O HClO + HCl
HClO HCl + O* forma desinfectante
HClO H+ + ClO- forma no tan activa como desinfectante.
pH = superior
El cloro molecular y el anión hipoclorito (las otras 2 formas de cloro residual libre no son tan desinfectantes)
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a pH (>10) la forma predominante es el anión hipoclorito ClO- que no tiene tanto poder desinfectante. A
pH<2 la forma predominante es el cloro molecular.
b) temperatura: cuando la temperatura aumenta también aumenta el poder desinfectante, pero también es
mayor la evaporación del cloro y su inestabilidad en el agua.
Se necesitan dosis mayores de cloro.
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c) El tiempo de contacto entre el cloro y el agua ha de ser de 15 minutos como mÃ−nimo. Tras 30 minutos de
su contacto se analiza y valora el cloro residual libre (Cl2, HClO, ClO-), para ello se usa como indicador la
ortotolidina o el DPD
(N,N-dietilparanitrofenilendiamina) El valor mÃ−nimo 0,2-0,4mg/l
• El tipo de microorganismos: influye su resistencia a la desinfección y a los desinfectantes. Cuando los
microorganismos se asocian a partÃ−culas pueden quedar protegidos frente a los desinfectantes, por eso, es
necesario que el agua este libre de sustancias en suspensión y materia orgánica.
A mayor dosis de cloro usando en la desinfección mayor posibilidad de que se formen THM. La RTS no
recoge cantidad máxima permitida pero sÃ− la U.E, 100μg/l.
La OMS fija: cloroformo - 200μg/l, triclorometano - 60μg/l, DBCM - 100 μg/l,
BDCM - 100 μg/l.
Condiciones que favorecen su formación:
♦ incrementos de pH
♦ elevación de la temperatura
♦ aumento de cloro libre
♦ presencia de materiales plásticos usados en la red de distribución.
- Evolución del proceso de desinfección del cloro.
Se producen 4 fases o etapas:
1º Fase de demanda inmediata de cloro: el cloro primero reacción con las sustancias orgánicas e
inorgánicas oxidables produciendo cloruros (Cl-)
Cl2 + R - H R - Cl + ClH (en disolución Cl- + H+)
2º Fase de formación de los compuestos clorados: el cloro reacciona con el amoniaco y las sustancias
orgánicas nitrogenadas (aminas) dando cloro combinado
(mono-di-tricloroaminas).
3º Fase de destrucción de las cloroaminas: las cloroaminas son inestables y se transforman produciendo
nitrógeno gas.
Es esta fase la concentración de cloro residual va disminuyendo hasta llegar a un mÃ−nimo (se detectan
13
porque es el punto de menor pH) Se denomina punto de ruptura (breakpoint) se corresponde con la
denominada demanda de cloro del agua, esta es la cantidad de cloro necesaria para desinfectar esa agua y
oxidar la materia orgánica y inorgánica.
Se determina restando a la cantidad total de cloro añadida la cantidad de cloro residual analizada.
El cloro residual puede ser de 2 tipos:
♦ cloro residual libre (CRL): Cl2, HClO, ClO-. El orden en poder desinfectante es: HClO > Cl2
> ClO♦ cloro residual combinado (CRC), cloroaminas: tienen un efecto oxidante más débil que el
libre y su acción bactericida es más lenta.
El cloro residual se analiza 30 minutos después de la adición del desinfectante como indicador la
ortotolidina o el DPD (N,N-dietilparafenilendiamina)
4º Fase de formación de cloro residual libre: la adición de más cloro por encima del punto de ruptura
hará que aumente el cloro residual libre, lo que constituye un margen de seguridad para futuras demandas de
desinfección.
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
Son 5 los compuestos que pueden usarse para clorar el agua: Cl2 (g), ClO2, NaClO, Ca(ClO)2, cloruro de cal.
- Cl2 (g) cloro gas. Es el más barato. Se obtiene por electrolisis de NaCl en disolución. Para
comercializarlo el gas exento de humedad se comprime (p = 2,66amt y Tº = 0ºC) y se envasa licuado. Las
botellas se llenan en un 80% de su capacidad a temperatura de 65ºC (a temperaturas mayores el cloro puede
estallar)
Para utilizarlo el cloro lÃ−quido pasa por unos evaporadores y vuelve a vapor.
Es un gas tóxico de manipulación peligrosa. En seco no es corrosivo, sÃ− en contacto con humedad.
Es un irritante respiratorio que provoca tos y náuseas en abajas concentraciones y es mortal para el hombre
en dosis de 40-60ml/m3 aire.
Por eso, el depósito de cloración se instala en un lugar apartado y bien ventilado, en un contenedor
hermético situado a ras de suelo, provisto de una alarma y una torre de neutralización (sosa o tiosulfato
sódico)
Su aplicación requiere un clorador que reduce la presión del cloro y regula su caudal y un hidroeyector que
aspira y disuelve el cloro gas en agua.
- ClO2 dióxido de cloro. Es un gas de olor penetrante con gran poder oxidante, desodorizante y decolorante.
A pH > 7,5 tiene un poder desinfectante muy alto.
Inconvenientes: coste mayor, cuidado en su manejo porque es muy irritante. No se emplea mucho
ClO2 Cl2 + O2
- NaClO hipoclorito sódico. Ventajas: es barato, no requiere disolución previa para su uso. Inconvenientes:
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provoca un aumento de pH excesivo, requiere temperaturas bajas de almacenamiento para no perder
estabilidad, efecto blanqueador sobre cualquier reactivo coloreado (ropa), produce precipitación de sales
cálcicas incrustaciones en tuberÃ−as
NaClO + H2O HClO + NaOH Na+ + OHSuele contener entre 3-15% en peso de cloro activo.
Se emplea mucho las llamadas disolución javel o lejÃ−as que contienen entre 0,5-1% de NaClO y que son
muy estables por su alcalinidad.
- Ca(ClO)2 hipoclorito de calcio. Es un sólido muy estable y fácil de manejar. Se comercializa en grano
fino o en tabletas.
Contiene 65-70% en peso de cloro activo.
Hay que conservarlo en lugar fresco al abrigo de la humedad.
Inconvenientes: puede producir agua turbia formando incrustaciones en filtros, aumento de pH, es de
disolución lenta.
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
Ca(ClO)2 + 2H2O 2HClO + Ca(OH)2 Ca2+ + 2OHSe usa carbonato sódico (Na2CO3) para estabilizarse formando carbonato cálcico que precipita.
Ca(ClO)2 + Na2CO3 2NaClO + CaCO3
- Cloruro de cal es un compuesto sólido inestable que se presenta en forma de polvo. Conviene adquirirlo en
pequeñas cantidades y frecuentemente.
Tiene un contenido en cloro activo de 25-37% en peso.
Contiene un exceso que es insoluble. Para aplicarlo hay que preparar una disolución a saturación y dejar
sedimentar los sólidos insolubles.
• Permanganato potásico (KMnO4)
Se usa poco ya que su eficacia como desinfectante es pequeña comparado con el cloro y es 3 veces más
caro.
Se utiliza, sobre todo, para volver a poner en servicio tuberÃ−as de distribución o depósitos.
La dosis es de 30mg/l y el tiempo mÃ−nimo de actuación son 24 horas.
Ventaja: se puede usar en aguas turbias se forma MnO2 que precipita arrastrando impurezas en suspensión
sedimentándolos y desinfectando a la vez.
Su exceso se neutraliza con NaHSO3 (triosulfito sódico) y se elimina por decantación o filtración tras 10
minutos de tratamiento.
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• Ozono(O3)
Forma alotrópica del oxÃ−geno.
Es un gas azulado de olor peculiar.
Se produce en unas instalaciones llamadas ozonizadores sometiendo al oxÃ−geno a un campo eléctrico con
una diferencia de potencial muy alta (10-20Kv)
Aunque hay muchos equipos diferentes se pueden distinguir 3 partes principales en una planta de
ozonización de agua:
♦ acondicionamiento del aire: deseca el aire y elimina las partÃ−culas de polvo y de óxidos de
nitrógeno
♦ generador de ozono
♦ tanque de contacto ozono-agua
Aunque los equipos podrÃ−an actuar sobre oxÃ−geno en lugar de aire aumentando, asÃ− el rendimiento, es
mucho más caro la obtención de oxÃ−geno puro.
La dosis del tratamiento es de 5mg/l y un tiempo de contacto mÃ−nimo de 4-12 minutos.
El ozono residual que queda es 0,4-0,5mg/l (es muy bajo)
El ozono solo es aplicable a aguas muy limpias y transparentes.
• Ventajas: su efecto bactericida es 300 veces superior al del cloro, es eficaz contra todo tipo de
microorganismos, también mejora las caracterÃ−sticas organolépticas del agua y en la
depuración de moluscos no se produce el sabor dulzón que deja el agua clorada.
• Inconvenientes: coste, instalaciones complejas, riesgos de manipulación (ozono explosivo en ciertas
condiciones), sus efectos en el agua desaparecen al cabo de 30 minutos, desarrollo de plancton en las
tuberÃ−as lo que provoca malos sabores en el agua.
Como efecto de los dos últimos puntos anteriores se necesita añadir algún desinfectante con efecto
residual Cl2 (g) y ClO2.
Segunda parte:
Cuando un producto de desecho se incorpora al agua, el lÃ−quido resultante recibe el nombre de agua
residual. Las aguas residuales pueden tener origen doméstico, industrial, subterráneo o meteorológico y
reciben los siguientes nombres respectivamente: domésticas, industriales, de infiltración y pluviales.
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
Carga contaminante obtenida en nuestro caso:
• DBO5 = 300mg/l.
• DQO = 740 mg/l.
• SS = 300 mg/l.
• N = 50 mg/l.
• P = 10 mg/l.
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7 Tipos de aguas residuales y redes de saneamiento:
Se clasifican las aguas residuales en función de su procedencia:
Procedentes de la lluvia, del deshielo, de la limpieza urbana. Son aquellas aguas residuales cuyo contacto con
actividades humanas ha sido mÃ−nimo y, por eso, están poco contaminadas.
• AGUAS RESIDUALES URBANAS (ARU): También llamas aguas negras. Proceden
mayoritariamente de la actividad doméstica. Su composición es bastante constante
• AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES (ARI): Su composición es
variadÃ−sima pudiendo contener casi de todo:
• AGUAS RESIDUALES AGRÃ COLAS: Provienen de explotaciones agrÃ−colas
o ganaderas y también de la escorrentÃ−a producida en los terrenos. Contienen:
Son 3 las razones que hacen importante una correcta evacuación y depuración de las aguas residuales:
1ª Se mejora la salud colectiva. Se eliminan y evitan muchas enfermedades transmitibles cuando las aguas
residuales se evacuan adecuadamente.
2ª Se contribuye a la conservación el medio ambiente. Al depurar los vertidos se mejoran las condiciones
de los cauces receptores.
3ª Se consigue un ahorro de un bien escaso. Al depurarse las aguas pueden reutilizarse para múltiples fines.
En principio, las redes de alcantarillado supusieron un gran avance en la evacuación controlable de las aguas
residuales.
Actualmente, las redes de alcantarillado conducen las aguas residuales a las estaciones de tratamiento y
depuración. El nivel de contaminación de los vertidos ha sido tan elevado que la capacidad de
autodepuración de los cauces se ha visto sobrepasada y de ahÃ− la necesidad de ayudar a la naturaleza en la
limpieza del agua.
Las redes de saneamiento pueden ser:
- Unitarias: tratan todas las aguas residuales independientemente de su procedencia.
- Separativas: las aguas residuales en función de su procedencia se vierten a redes diferentes. Lo normal es
que existan dos redes de saneamiento: la sanitaria y la pluvial. Esta segunda red recoge aguas muy poco
contaminadas que pueden reutilizarse o verterse sin apenas tratamiento. Se colocan en poblaciones con un
régimen importante de precipitaciones. En zonas muy industrializadas también puede haber dos redes de
saneamiento, una recoge las aguas residuales urbanas y otras las industriales.
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
8. Respecto de la EDAR:
• Realizar el diagrama de flujo con las operaciones unitarias de las que consta el tratamiento
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LÃ NEA DE AGUA
LINEA DE FANGOS
Ver anexo 2
• CARACTERÃ STICAS Y COMPOSICIÃ N DE LAS AGUAS RESIDUALES
- CAUDAL
Fundamental para diseñar las EDAR y calcular la contaminación potencial.
El caudal está relacionado con el consumo de agua potable (AP)
Normalmente suele ser â
60-80% AP
La disminución del caudal se debe a:
♦ perdidas en las conducciones (red de distribución y red de saneamiento)
♦ consumo
♦ evaporación
♦ reciclaje industrial
Otra caracterÃ−stica importante del caudal es su irregularidad temporal.
Hay dos tipos de variación del caudal frente al tiempo:
♦ A lo largo del dÃ−a: picos de caudal máximo que se suelen corresponder con el consumo
máximo de AP y el consiguiente desfase de tiempo que depende de la distancia a la que este
la EDAR.
♦ A lo largo del año: esta variación está relacionada con la época de estiaje y de
vacaciones.
♦ En épocas de bajas precipitaciones el caudal del agua residual va a disminuir en verano y
en las zonas costeras de turismo (costa) el caudal de aguas residual aumentará en vacaciones
(58% de la población española vive a menos de 50km del mar y suele recibir esta zona
costera unos 40 millones de visitantes)
Para poder dimensionar las EDAR se utiliza una unidad especial habitante-equivalente (e-h) que es la carga
contaminante generada por una persona en una vivienda normal.
e-h = DBO5 = 60g/dÃ−a
Existen tablas que traducen cualquier actividad humana a esta unidad de contaminación (e-h)
Ej. Plaza de guarderÃ−a: 0,5e-h
Cerdo granja = 3e-h
Vaca granja = 16,4e-h
Plaza hospital = 4e-h
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Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
- CARACTERÃ STICAS FÃ SICAS
• Temperatura: ligeramente mayor a la del agua de suministro. Debido al agua caliente doméstica, a
vertidos industriales que pueden elevar mucho la temperatura (la industria debe reducirla por ley antes
del vertido)
Este incremento de temperatura puede favorecer el desarrollo de microorganismos indeseables.
• Color: gris en condiciones normales. En ausencia de oxÃ−geno aparecen coloraciones negruzcas.
En aguas residuales industriales puede aparecer cualquier color.
• Olor: desagradable, aunque soportable.
En ausencia de oxÃ−geno será fétido (se producen sulfuros)
• Turbidez: es debida a la materia en suspensión.
Variable aunque en aguas residuales urbanas es alrededor de 150NTU
• Conductividad: superior a las aguas de suministro. Ej. aguas potables alrededor de 600μS/cm, aguas
residuales entre 1.000 y 2.000μS/cm
• Contenido en sólidos:
En aguas residuales urbanas el 0,1% son sólidos.
Los sólidos de un agua residual admiten varias calificaciones.
• Según su naturaleza quÃ−mica:
♦ Orgánicas: 50-80% de los sólidos totales (ST); proteÃ−nas, glúcidos y grasas; DBO5
Ã−ndice de su contenido.
♦ Inorgánicas: 20-50% ST, grasa, arenas, arcillas, metales; no son biodegradables, son la
fracción de ST que permanece en las cenizas tras su calcinación (550ºC)
• Según su sedimantabilidad:
♦ Sólidos en suspensión (SS): son los retenidos por el filtro; visibles a simple vista o al
microscopio: aproximadamente son 1/3 de ST; pueden ser sedimentables (se eliminan en el
desarenado) y coloidales (se eliminan en el tratamiento primario)
♦ Sólidos disueltos (SD): alrededor de 2/3 de ST; es difÃ−cil eliminarlos; requieren
tratamientos especÃ−ficos muy complejos a veces.
• Según su volatilidad:
♦ Fijos: permanecen tras una hora a 550ºC
♦ Volátiles: se vaporizan, SV = ST - SF
♦ CARACTERÃ STICAS QUÃ MICAS
En general, la composición de las aguas residuales es variable, aunque las aguas residuales suelen ser más
uniformes, pero las aguas residuales industriales pueden ser muy variables.
Vamos a estudiar dos grupos:
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• Materia orgánica
• Composición inorgánica
- Materia orgánica: componente mayoritario de la fracción de sólidos de las aguas residuales.
En las aguas residuales urbanas esta formada fundamentalmente por:
• Excretas humanas (las más importante)
• Aceites y grasas: se depositan en superficie impidiendo la oxigenación del agua y el paso de la luz
solar.
Se eliminan en el desengrasado.
• Tensioactivos: componentes de losa detergentes. (SAL y SAB, sulfonatos de alquilbenceno lineales o
aromáticos)
Algunos son biodegradables y otros no.
Consumen oxÃ−geno y forman espumas impidiendo el paso de la luz y la oxigenación del agua.
• Plaguicidas: en tasas altas impiden el desarrollo de la flora bacteriana que realiza el tratamiento
secundario.
Se utilizan fundamentalmente 3 parámetros para medir el contenido de materia orgánica: DBO, DQO,
COT.
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
• DBO5: Def. Cantidad de oxÃ−geno necesaria para destruir o estabilizar y degradar la materia
orgánica presente en una muestra de agua mediante la acción biológica.
Se suele medir la DBO5 y el resultado se expresa en mg de O2/l de agua tratada
La DBO5 se calcula en condiciones normalizadas (tiempo: 5 dÃ−as, Temp. 20ºC y oscuridad y con
agitación)
Normalmente en 5 dÃ−as se elimina 60-70% de la materia orgánica, la degradación total requerirÃ−a
20-28 dÃ−as.
El valor de DBO nos indica la probabilidad de depuración biológica.
• DQO: Def. Cantidad de oxÃ−geno (mg/l) a 150ºC necesario para oxidar una muestra de agua con
un oxidante quÃ−mico (K2Cr2O4) a 150ºC durante 2 horas.
La oxidación completa, se valora la materia orgánica y también la inorgánica. Por eso, DQO > DBO
> 0,5: agua residual tratable biológicamente.
Relación: 0,5 - 0,2: agua residual moderadamente tratable
biológicamente.
20
< 0,2: agua residual no biodegradable.
• COT: carbono orgánico total: mide la cantidad de carbono procedente de la materia orgánica.
Su valor suele ser algo superior a DBO5 y menor a la DQO.
Permite valorar mejor la muestra. No se suele medir en las EDAR pues precisa un material analÃ−tico
complejo.
Para medir la eficacia de la EDAR se determinan DBO5 y DQO del agua a la entrada y a la salida de la
EDAR.
Gases de las aguas residuales importante en las EDAR:
• O2 disuelto: su ausencia o valores bajos pueden originar malos olores.
Es necesario para la degradación aeróbica del tratamiento secundario. Aguas residuales urbanas alrededor
de 1-3mg/l
• CH4 (metano): se genera como consecuencia de las fermentaciones anaerobias. No suele aparecer en
las aguas residuales, pero deben tomarse precauciones pues si se forman bolsas en las redes de
alcantarillado se pueden producir explosiones.
Si es importante en el tratamiento aerobio de los fangos (en la EDAR se produce y puede autoabastecerles de
energÃ−a)
• H2S (sulfuro de hidrógeno): se genera a partir de compuestos azufrados, como consecuencia de la
fermentación anaerobia de los microorganismos.
Produce olores muy desagradables que deben evitarse en el alcantarillado y en las EDAR.
- Compuestos inorgánicos: destacan por su importancia.
• pH: es importante para permitir el tratamiento secundario.
La depuración biológica requiere pH = 6-9.
Las aguas residuales urbanas cuelen tener un pH que ronda la neutralidad.
Las aguas residuales industriales pueden tener un pH muy variado.
Valores extremos de pH pueden originar la solubilización de los materiales que se pongan en contacto con
las aguas residuales y la disociación de sustancias potencialmente tóxicas.
• Potencial redox: es la capacidad para captar o liberar electrones.
Alrededor de 400mV: medio muy oxidante.
De 200 a 100mV: medio poco oxidante.
< 50mV: medio reductor.
21
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
• Nitrógeno: en las aguas residuales urbanas proviene de la urea y de compuestos proteicos que se
eliminan en las excreciones humanas. Alrededor de 40mg/l de nitrógeno y sobre 25mg/l de
amoniaco libre. En las aguas residuales agrÃ−colas aparece a partir de los abonos nitrogenados
usados como fertilizantes.
Los compuestos nitrogenados se van oxidando hasta producir nitratos ( la urea se degrada produciendo
amoniaco, que se oxida a nitritos (NO2-) y después hasta nitratos (NO3-))
El control de nitrógeno es esencial pues constituye un nutriente de primer orden para los microorganismos,
algas y plantas, pudiendo sus valoras altas ocasionar problemas de eutrofización de las aguas.
• Fósforo: como el nitrógeno, es nutriente de primer orden de microorganismos, lagas y plantas.
Las aguas residuales urbanas tienen alrededor de 8mg/l de fosfatos.
Proceden de los detergentes (también pueden formar espumas que entorpecen la depuración al impedir la
oxigenación de las algas y el paso de la luz)
• Alcalinidad: relacionada con el contenido de carbonatos (CO32-), bicarbonatos (HCO3-), hidróxidos
(OH-)
En las aguas residuales urbanas depende del grado de alcalinidad de las aguas de suministro a la población.
En las aguas residuales industriales con valores extremos, las industrias están obligadas a neutralizar las
aguas residuales antes de su vertido.
• Cloruros: en las aguas residuales urbanas proceden de las excreciones humanas. En zonas costeras su
presencia puede deberse a infiltraciones de agua martina.
En concentraciones elevadas interfieren en la determinación de la DQO.
• Azufre: suele proceder de la degradación de las proteÃ−nas. En condiciones de anaerobiosis se
generan tras el olor pútrido.
• Metales pesados: no suelen aparecer en las aguas residuales urbanas (Zn que forma parte de pañales
y compresas)
Proceden de procesos industriales.
En bajas concentraciones los utilizan en su metabolismos los propios microorganismos.
En altas concentraciones se acumulan en las cadenas tróficas de las zonas de vertido (moluscos, peces,
mariscos...) En las EDAR pueden acumularse en los fangos primarios impidiendo su uso posterior como
abono. Son cinc, cadmio, mercurio, cobre, hierro, cromo, plomo, manganeso y nÃ−quel.
- CARACTERÃ STICAS BIOLÃ GICAS
Las aguas residuales tienen una gran cantidad de organismos (microscópicos o no) procedentes de las
excretas de personas y animales.
Muchos de ellos son patógenos y pueden originar des de un simple proceso diarreico hasta enfermedades
22
muy graves que pueden llegar a ser mortales como el cólera.
Las propias poblaciones que realizan el tratamiento secundario acaban a veces con estos organismos.
3. SISTEMAS DE DEPURACIÃ N DE LAS AGUAS RESIDUALES
Hay dos lÃ−neas de tratamientos de las aguas residuales: las tecnologÃ−as convencionales también
denominadas “duras” (TD) y las tecnologÃ−as de bajo coste o “blandas” (TB)
Comparación entre ambos sistemas:
TecnologÃ−as duras:
• Son tratamientos tecnificados y complejos y requieren personal más especializado.
• Consumen más energÃ−a.
• Requiere menor superficie.
• Son más rápidas, tratan más caudal de agua residual en menos tiempo.
• Mayor inversión inicial y mayor coste de explotación.
TecnologÃ−as blandas:
• Intentan emular las condiciones naturales de autodepuración. Son menos tecnificadas y complejas y
el personal tiene menores requerimientos formativos.
• Gasto energético menor
• Requiere superficies mucho mayores.
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
• Mayores tiempos de depuración
• Menor inversión inicial y costes de explotación menores.
Hay tres factores que determinan la elección del sistema de depuración:
♦ precios
♦ disponibilidad de terreno
♦ número de h-e (con más de 105h-e se utilizan TD)
En España se aplican mayoritariamente las tecnologÃ−as duras.
• TÃ CNICAS CONVENCIONALES (DURAS)
Básicamente se realizan cuatro tratamientos:
- PRETRATAMIENTO
Su finalidad es eliminar los sólidos gruesos, arenas, gravas y grasas. AsÃ− se evitan muchos problemas en
las instalaciones de las depuradoras: obstrucciones en las conducciones, averÃ−as en válvulas, en bombas...
Consiste en tres procesos: desbaste, desarenado y desengrase.
- Desbaste para eliminar sólidos de gran tamaño mediante filtración a través de rejas tamices
sucesivamente de menor tamaño.
23
Distinto tamaño de rejas:
• Rejas de gruesos: 5-10cm de distancia entre barrotes.
• Rejas de finos: 2-5cm
• Tamices:1-0,1cm
Estas rejas se limpian automáticamente periódicamente.
- Desarenado elimina, gravas, areniscas y otros objetos pequeños que traspasan las rejas de desbaste.
En el tanque de desarenado Vagua â 30cm/s sedimentan materiales de diámetro mayor de 200μm, los
restos sedimentados se recogen mediante unas rasquetas de fondo y se pueden emplear como material de
relleno en obras.
- Desengrase elimina las grasas y aceites de las aguas residuales.
Se disminuye la Vagua y se inyecta aire desde el fondo para que estas partÃ−culas afloren a la superficie y se
recogen mediante rasquetas que las llevan a un sumidero.
Estas partÃ−culas requieren tratamientos especiales para eliminarlas.
Normalmente desarenado y desengrase se realizan en el mismo tanque salvo que la concentración de grasa
sea muy elevada.
- TRATAMIENTO PRIMARIO
Son un conjunto de procesos para reducir el contenido de sólidos en suspensión de las aguas residuales.
Son cuatro procesos: eliminación de tóxicos, neutralización, coagulación-floculación y decantación
primaria.
- Eliminación de tóxicos “tóxico toda sustancia o cualidad de aguas residuales que puede perjudicar a los
microorganismos del tratamiento secundario y que deterioran el medio receptor.
La mayorÃ−a de los tóxicos procede de las aguas residuales industriales y son las industrias las que están
obligadas a eliminarlos mediante procesos especÃ−ficos. Si no llegan a las EDAR donde al juntarse con un
gran volumen de agua residual llegan muy diluidos.
- Neutralización se ajusta el pH para facilitar la acción de los microorganismos del tratamiento secundario,
pH = 6,5-8,5
Este proceso se realiza antes de la coagulación-floculación que también funciona mejor en este rango de
pH.
Productos usados:
• Ôlcalis de uso común (pH ácidos < 6,5): sosa cáustica, carbonato de sodio, cal.
• Ôcidos (pH básicos > 9): ácido clorhÃ−drico, ácido sulfúrico.
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
- Coagulación-floculación es un tratamiento fÃ−sico-quÃ−mico para eliminar los sólidos coloidales
24
inestabilizándolos y precipitándolos.
Sustancias quÃ−micas que se aplican:
• Coagulantes: suelen ser sales (cloruros y sulfatos) de hierro y aluminio. También pueden ser de
cadmio y manganeso.
Inestabilizan las cargas electrolÃ−ticas de las partÃ−culas coloidales, restándoles movilidad y favoreciendo
su agrupación.
Necesitan pH > 7, Dosis 300-500ppm
Requieren mucha agitación en una primera fase, por eso se aplican aprovechando turbulencias en la lÃ−nea
de tratamiento. Después requieren una fase más moderada para favorecer su efecto.
• Floculantes: agrupan las partÃ−culas inestabilizadoras en la coagulación en núcleos mayores que
sedimentan con facilidad.
Las que más se utilizan son los “polielectrolito aniónico” (-).
Se usan en dosis más abajas que los coagulantes y deben mezclarse con el agua residual mediante agitación
leve.
En el laboratorio se ensayan dosis diferentes de coagulantes y floculantes para ver cuales son las más
eficaces.
El tiempo de retención del agua residual en este proceso (coagulación-floculación) variará de 10 a 30
minutos
- Decantación se deja reposar el agua residual para permitir la sedimentación de los cúmulos formados en
la coagulación-floculación.
Se elimina 50-70% de ST y la DBO se reduce entre 25-40%.
El tiempo de permanencia en los decantadores varÃ−a de 30-60 minutos, se después de realiza tratamiento
secundario y se debe aumentar si se trata de un volumen pequeño de agua residual o si se vierte después
directamente. No es normal, se hace en caso de exceso de caudal, averÃ−as u obras en tratamientos
posteriores.
Los decantadores suelen ser circulares y con fondo cónico, tiene una rasqueta de fondo que recoge los fangos
y los lleva al centro del depósito para bombearlos a la lÃ−nea de tratamiento de fangos.
También tiene una rasqueta de superficie que recoge las espumas y los sólidos flotantes vertiéndolas en
un sumidero.
- TRATAMIENTO SECUNDARIO
Imita el proceso de autodepuración del agua en la naturaleza.
Consiste en poner en contacto el efluente procedente del tratamiento primario con una población microbiana
(bacterias y protozoos) para que en condiciones óptimas de pH, temperatura, de luz y de oxigenación se
acelere el metabolismo de la materia orgánica presente en el agua residual.
25
La biomasa degrada los compuestos orgánicos a inorgánicos (CO2, H2O, NH3, NO3-, SO42-, PO43-) y
además compiten con los microorganismos patógenos de las aguas residuales eliminándoles en su gran
mayorÃ−a.
Los dos factores que condiciona este proceso son:
• Superficie de contacto agua residual-microorganismos (deberá ser la mayor posible)
• La aportación de O2 para favorecer el desarrollo de los microorganismos que digieren la materia
orgánica.
Son 2 los tratamientos secundarios: biomasa fija a un sustrato o en suspensión y decantación secundaria.
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
- Biomasa hay dos tipos:
a) Biomasa fija a un sustrato: se pueden distinguir dos tratamientos:
• Lechos filtrantes: filtros biológicos o filtros percoladores.
Son filtros similares a los de arena, pero con el material filtrante preparado para generar en su superficie una
capa biológica (biofilm) de bacterias, algas, hongos y protozoos que en contacto con las aguas residuales a
través de los poros del filtro degradan la materia orgánica.
El material filtrante puede ser:
♦ piedras de diámetro de poro aproximadamente de 10cm
♦ gravas de diámetro variado
♦ polÃ−meros plásticos
La profundidad de los filtros es de aproximadamente 1-15m.
Generalmente el agua se pulveriza y cae por gravedad. Aunque en algunos filtros hay un flujo ascendente y
funcionan por inundación.
Se inyecta oxÃ−geno para mantener las condiciones aerobias.
El tiempo de retención del agua residual es de aproximadamente 2 horas.
Se obtiene un efluente de buena calidad y sólidos que precipitan fácilmente. Se disminuye la DBO5
alrededor del 90%.
• Biodiscos: son discos de gran tamaño parcialmente sumergidos en una balsa con agua residual y con
movimiento de giro lento que provoca el contacto del agua residual y del aire con su superficie. Se
produce asÃ− una capa biofilm sobre estos discos que degradan la materia orgánica.
Los biodiscos se diseñan con ondulaciones para conseguir la mayor superficie e contacto agua
residual-biofilm.
No es necesario inyectar oxÃ−geno.
26
Se usan en EDAR que tratan volúmenes pequeños.
b) Biomasa es suspensión o fangos activos.
La biomasa se suspende es el seno del agua residual inyectando oxÃ−geno y agitación.
Se prepara el “licor de mezcla” agua residual procedente de la decantación primaria con fangos ricos en
bacterias procedentes de la decantación secundaria (agua residual + 25% de fangos)
El tiempo de retención del agua residual es de 4-8 horas.
Los tanques de aireación suelen ser rectangulares y con un sistema de inyección de oxÃ−geno (difusores de
aire en el fondo y turbinas agitadoras en los tanques más antiguos)
Parámetros que se controlan:
• OxÃ−geno disuelto = 1-2mg/l mÃ−nimo
• Sólidos en suspensión del licor de mezcla = 6.000-7.000mg/l, informan de la masa de
microorganismos. (aunque no todos los sólidos en suspensión son gérmenes) Conviene valores
altos para mantener mayor capacidad de degradación.
• Sólidos volátiles en el licor de mezcla: nos da una idea de la materia orgánica del total de los
sólidos en suspensión.
• Carga másica: Cm = (MS: materia seca del fango secundario, esta relacionada con la cantidad de
microorganismos)
DBO5 y MS se mide en kg/dÃ−a.
Este valor sirve para clasificar el sistema de depuración:
♦ alta carga: Cm = 0,4-0,5 o más
♦ media carga: Cm = 0,4-0,5 y 0,1-0,2
♦ baja carga Cm < 0,1-0,2
♦ muy baja carga: Cm < 0,07
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
• Carga volúmica: Cv = indica la DBO5 que se tiene que tratar por cada m3 de capacidad del reactor
biológico.
Cv =
Clasificar EDAR:
♦ alta carga Cv > 1,5
♦ media carga 1,5 > Cv > 0,5
♦ baja carga Cv < 0,5
• Tiempo de retención hidráulica: tiempo que las aguas residuales permanecen en el reactor
biológico. Las aguas residuales urbanas horas y las industriales hasta dÃ−as. Depende del valor de
Cv
• Edad del fango: tiempo de retención celular.
27
Es la relación entre la masa de fango en el reactor biológico y la masa extraÃ−da diariamente del mismo.
Cuanto más baja es, mayor carga tendré de los fangos activados.
Me permite una clasificación de los fangos:
♦ fangos activos de alta carga: 12h-2dÃ−as
♦ fangos activos de carga media:4-7dÃ−as
♦ fangos activos de baja carga: 10 dÃ−as
- Decantación secundaria se retiene el agua residual entre 6-8 horas para que los sólidos sedimenten y
eliminarlos.
Suelen sedimentar más fácilmente.
DBO5 y sólidos en suspensión se reducen en 90% o más.
Gérmenes se reducen 90-95%, los patógenos hasta el 100%
El efluente puede verterse sin riesgo alguno.
Si se desea reutilizar el agua deberá tratarse adicionalmente según el uso que se le quiera dar.
- TRATAMIENTO TERCIARIO
Elimina contaminantes concretos para mejorar la calidad del agua.
Normalmente se aplica cuando debemos cumplir por obligación requisitos especiales de vertido o de
reutilización.
No siempre se aplica tras el tratamiento secundario, puede intercalarse entre los procesos del propio
tratamiento secundario, depende de las caracterÃ−sticas del agua residual.
Puede haber procesos muy variados los principales son:
- Desinfección hay dos tipos:
• QuÃ−mica: cloración o ozonización:
♦ Ozonización: es más caro, no es habitual.
♦ Cloración: la más habitual, elimina gérmenes y muchos tóxicos
(CN-, S2-) y materia orgánica (DBO5 baja) Problemas: formación de cloroaminas.
• FÃ−sica: hay tres tipos:
♦ UV: requiere bajo contenido de sólidos en suspensión para ser eficaz.
♦ γ : caro y solo rentable para volúmenes muy grandes.
♦ à smosis inversa: buen método de desinfección, pues elimina hasta virus.
- Técnicas de afino consisten en eliminar sólidos en suspensión y la DBO5 rebajarla mediante
inyección de oxÃ−geno y filtración a través de arena.
- Eliminación de nitrógeno se realiza por microorganismos.
28
En dos fases: nitrificación (aerobia) y desnitrificación (anaerobia)
• Nitrificación: nitrosomonas, bacterias que oxidan el nitrógeno amoniacal a nitrito NO2- y
nitratobacter que oxidan el nitrito a nitrato NO3-.
• Desnitrificación: bacterias desnitrificantes (anaerobias) transforman el NO3- a N2 gas.
Este proceso se suele realizar en un reactor anaerobio colocado inmediatamente antes que el tratamiento
biológico.
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
- Eliminación de fósforo suele ser mayor el contenido en fósforo inorgánico, que fósforo orgánico (lo
utilizan las bacterias)
el fósforo inorgánico se precipita con sale de aluminio, hierro y calcio (son las mismas que en el
tratamiento terciario) y mucho se elimina durante el tratamiento de coagulación-floculación.
- Adsorción se eliminan materia disuelta, moléculas orgánicas, detergentes, hidrocarburos, colorantes,
pesticidas, fenoles, trazas de metales pesados. También se eliminan malos olores.
Absorbentes utilizados: carbón activo, silicagel, acrilatos, poliestireno.
- Intercambio iónico para eliminar iones contaminantes sustituyéndolos mediante resinas por iones
inocuos: Na+, K+, H+.
- Técnicas de membrana para eliminar materia disuelta, moléculas orgánicas, iones, agua e incluso
virus.
Se usan distintos tipos de membranas y con distinto diámetro de poro.
Existe la ultra filtración, nanofiltración y microfiltración. Solo cambia de una a otras el diámetro de poro
de la membrana.
Para filtrar se aplican presiones bajas sobre el agua residual.
• Diálisis: el paso por la membrana se realiza por diferencia de concentración.
• Electrodiálisis: la fuerza de paso a través de la membrana es la diferencia de potencial.
Desmineraliza sin eliminar materia orgánica.
• à smosis inversa: requiere una presión externa sobre la membrana. Tiene el diámetro de poro
menor de todas estas técnicas.
• TRATAMIENTO DE FANGOS
Se generan en la decantación primaria y secundaria.
Hay cuatro objetivos perseguidos:
1º Reducir su volumen, se elimina el agua que contienen.
2º Disminuir su capacidad fermentativa que los hace inaplicables directamente.
29
3º Hacerlos manejables.
4º Reducir los costes de transporte y reutilización y de eliminación.
Se realizan seis procesos en el tratamiento de fangos:
- Concentración eliminar agua de los fangos. Hay tres métodos:
• Espesamiento por gravedad (decantación)
• Flotación (cuando los fangos contienen partÃ−culas menos densas que el agua.
Se inyecta aire desde el fondo para hacer flotar las partÃ−culas y en superficie se eliminan mediante
rasquetas.
c) Centrifugación: acelerar la decantación.
- Digestión se elimina materia orgánica para estabilizar los fangos. Hay dos métodos:
• Aerobia: requiere aporte de oxÃ−geno y eso encarece el proceso. Solo se realiza en plantas pequeñas.
Productos finales: CO2, H2O, NO3-, sales minerales.
Factores que condicionan a las bacterias [O2], temperatura y pH.
• Anaerobia: se obtiene un fango más mineralizado, con menos sólidos volátiles de olor intenso y con
una reducida carga de agentes patógenos.
También se obtiene biogás (CO2-CH4) del que se usa para calentar el digestor.
Se realiza en dos fases:
♦ Fermentación ácida: bacterias facultativas, se generan ácidos orgánicos, alcoholes, CO2
e hidrógeno.
♦ Fermentación metónica: fase estrictamente anaerobia (con los productos anteriores se
genera biogás (CO2-CH4)
Condiciones:
• Temperatura = 25-45ºC
• pH = 6-8
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
• Ausencia de oxÃ−geno y tóxicos (CN-, iones metálicos y compuestos organoclorados)
• Agitación intermitente
• Carga biológica (bacterias)
- Estabilización quÃ−mica mejora las condiciones de filtración, reduce los patógenos, reduce olores y la
capacidad fermentativa.
Se realiza de dos formas:
30
• con cal: se facilita la deshidratación, pH > 12, se eliminan las bacterias y el riesgo de putrefacción
(olores), tiempo tres horas.
• Oxidación con cloro: se tratan volúmenes pequeños de fangos.
Genera cloroaminas y HCl que se incorporan al producto final.
- Deshidratación se elimina más aguas, se hace más manejables el fango (mejor transporte, reutilización
e incineración o vertido.
Hay tres métodos:
• Eras de secado: en zonas de buen clima extender el fango en superficies bien drenadas y expuestas al sol.
• Filtración: el fango se hace pasar pos superficies porosas que permitan salir agua.
Se añaden sustancias quÃ−micas para aumentar el diámetro de poro de las partÃ−culas sólidas. Ej.:
polielectrolito catiónico: FeCl3, Al2(SO4)3 y cal.
La filtración se puede hacer por vacÃ−o o por presión.
c) Centrifugación.
- Incineración se suele realizar sobre fangos deshidratados no estabilizados, que son autocombustibles.
Para reducir costes se pueden coincinerar con basuras urbanas.
- Evacuación depende del destino que se les de:
• Eliminación: se llevan a vertederos controlados.
• Reutilización: abonos, se suelen mezclar con materia orgánica: paja o serrÃ−n.
• Aplicación directa: al suelo quemado para regenerarlo
• Aplicación directa al suelo para cultivas césped.
• Recuperación de productos: productos (reactivos caros o sustancias tóxicas)
B) TÃ CNICAS DE BAJO COSTE (BLANDAS)
Intentan reproducir las condiciones naturales de autodepuración donde actúa:
♦ el tiempo
♦ la insolación
♦ los microorganismos
♦ las algas
♦ la sedimentación
♦ el movimiento del agua
♦ la flora bacteriana
♦ la capacidad de filtración del suelo
Las ventajas que presentan son:
♦ menor tecnificación
♦ menor gasto energético
♦ personal con menos requisitos formativos
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Los inconvenientes son:
♦ necesitan una mayor superficie
♦ el tiempo de depuración es bastante más largo
Se instalan en poblaciones no demasiado grandes (<105 h-e) cuando la disponibilidad y el precio del suelo la
hacen factible.
Suelen dar buenos resultados en:
♦ eliminación de microorganismos patógenos
♦ estabilización de la materia orgánica
♦ reducción de DBO y sólidos
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
- LAGUNAJE
Es el sistema más extendido de las tecnologÃ−as blandas. Tuvo su origen en la evolución del agua en
embalses para regadÃ−o.
Consiste en dejar el agua en reposos en lagunas extensas de profundidad variable, para que se autodepure con
ayuda de los factores climáticos. Y de su propia carga bacteriana. Suele instalarse en lugares con un elevado
número de horas de sol al año y también es conveniente la existencia de vientos frecuentes.
Antes de pasar el agua residual a las lagunas se mide su caudal para decidir asÃ− el tiempo de retención en
función de la capacidad de las instalaciones.
Previamente se somete el agua residual a pretratamiento: desbaste, desarenado y desengrase si fuera necesario.
AsÃ− se eliminan los sólidos de mayor tamaño.
Ventajas del lagunaje:
♦ costes mÃ−nimos de mantenimiento y explotación
♦ gasto energético bajo
♦ soporta bien variaciones de carga
♦ eliminación de lodos se realiza por periodos de tiempo muy largos.
Inconvenientes:
♦ se necesita mucho terreno
♦ en el efluente (el agua depurada) pueden aumentar las partÃ−culas en suspensión.
♦ problemas de eutrofización en los caudales
♦ precisan más tiempo para completar la depuración
Tipos de lagunas:
• Anaerobia: suelen ser las primeras en el tratamiento.
♦ Profundidad: mayor de 2,5m (hasta 4m) Para mantener la ambiente anaerobio se forma en
superficie una capa de materia flotante (grasas)
♦ Tiempo de permanencia: 2-5 dÃ−as
♦ Productos generados: CH4 y CO2
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♦ Rendimiento: reducción de sólidos en suspensión de 70% y DBO5 50%
♦ Signos de buen funcionamiento:
◊ color gris oscuro (rojo: bacterias fotosintéticas que degradan compuestos de azufre,
no recomendables)
◊ burbujeo (gases generados)
◊ ausencia de vegetación en taludes
◊ ausencia de algas
• Facultativas: reciben el agua residual de lagunas anaerobias o directamente del alcantarillado.
♦ Profundidad: 1-2m. Tienen una capa superficial aerobia y otra profunda anaerobia. Entre
ambas esta la zona facultativa.
♦ Signos de buen funcionamiento:
◊ Color verde brillante es importante la presencia de algas clorofÃ−ceas que actúan en
simbiosis con las bacterias. Algas: producen oxÃ−geno para las bacterias y las
bacterias degradan materia orgánica produciendo nutrientes (fósforo y nitrógeno)
para las algas.
◊ Presencia de pulgas de agua.
◊ Superficie esté limpia de nutrientes.
◊ Ausencia de vegetación en los taludes.
Se reduce sensiblemente la materia orgánica, tasa de nutrientes y el número de bacterias coliformes.
⋅ Aerobias o de maduración: último paso en el lagunaje y reciben las aguas
residuales de las facultativas.
• Profundidad: 0,3-1m
• Tiempo de permanencia: 7-10 dÃ−as
• Se reducen considerablemente los microorganismos patógenos y la
DBO
• Color: verde oscuro
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
• Factores que condicionan la mejora del agua:
♦ Concentración de oxÃ−geno cuanto mayor mejor es mayor
con el viento y con algas abundantes. Por la noche la
concentración de oxÃ−geno es mÃ−nima. Se producen
entonces los fenómenos de desnitrificación (nitrógeno
gas que escapa a la atmósfera) o oxidación a nitratos NO3(los consume el plancton)
♦ radiación solar: es alta, favorece la evaporación y se
produce un aumento en la concentración de sales.
♦ Predadores de las bacterias: microcrustáceos
Factores que condicionan:
• Climático:
• temperatura de 0-30ºC
• sol: acelera la depuración
• viento: favorece la oxigenación
• pluviosidad: debe controlarse para evitar desbordamientos.
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• FÃ−sicos:
• Profundidad: determina el tipo de lagunaje.
• Caudal: determina el tiempo de permanencia del agua residual en cada laguna.
• Hay que evitar la estratificación del agua: capas a diferente temperatura.
• Color: gris oscuro, verde brillante, verde oscuro.
• QuÃ−micos:
• pH: 7,5-8,5
• OxÃ−geno disuelto: procede de la aireación y de la fotosÃ−ntesis de algas. MÃ−nimo al amanecer,
máximo al atardecer.
• Otros:
• Fangos: varios cm/año, perÃ−odos largos de eliminación de fangos, aportan bacterias a la laguna.
• Materia flotante: debe evitarse en general, sólo adecuado en lagunas anaerobias.
• Taludes: limpios de vegetación., si no se favorece la presenciad e ranas, mosquitos, culebras de
agua, roedores.
• Olores: deben evitarse, la distancia mÃ−nima a núcleos de población es de 1km.
• Insectos: deben evitarse, retirar la vegetación de orillas y costras de superficie o criar algunos peces
en las lagunas aerobias. Ej. Carpas chinas o gamburrias.
- FILTROS VERDES
se usan para depurar aguas residuales urbanas previamente filtradas y si, es posible desarenadas y
desengrasadas.
Consiste en aplicar esta agua residuales a suelos con árboles de crecimiento rápido (chopos).
Sobre suelos con cultivos agrÃ−colas la legislación española permite aplicar aguas residuales si no tocan
la parte comestible. El propio suelo, con sus plantas y bacterias depura el agua vertida mediante estos
procesos: filtración, oxidación y acción bacteriana.
Este sistema se usa cuando hay problemas para instalar otros sistemas de depuración, cuando son aguas
residuales urbanas de poblaciones < 2.500h-e. Las necesidades de terreno son muy altas:1ha/200h-e. No se
recomienda para suelos arenosos y arcillosos.
Si es un buen sistema para acabar con las bacterias intestinales debido a:
• las caracterÃ−sticas del suelo.
• pH diverso.
• concentración de oxÃ−geno alta.
• temperaturas muy variables (se calienta y enfrÃ−a rápido).
• numerosos microorganismos competidores.
- LECHOS DE TURBA
El agua previamente filtrada y desengrasada se aplica a superficies preparadas con turba (producto rico en
materia orgánica parcialmente degradada de origen vegetal)
La superficie se prepara asÃ−:
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♦ primero se dispone una capa de grava
♦ luego encima otra de arena
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
♦ por último, el lecho de turba
♦ por debajo, un sistema de recogida del efluente
Rendimiento: la DBO, DQO y SS son reducidos en un 90%
la capa de turba necesita aireación periódica para evitar aglomeraciones debido a los sólidos aportados por
el agua residual.
- BIODISCOS (CBR)
Contactadores biológicos rotatorios.
Las aguas residuales que vienen de un tratamiento primario.
Descrito previamente: tanque donde se sumerge un cilindro que rota a velocidad muy baja. La mitad del
cilindro está sumergida en el agua residual: las bacterias van en la superficie del cilindro.
Ventajas:
C) DEPURACIÃ N EN PEQUEÃ AS COMUNIDADES
Son los sistemas utilizados cuando no existen redes de alcantarillado cercanos sustituyen a los “pozos negros”.
Son llamadas fosas sépticas, tanques de Imhoff o similares.
Funcionamiento: son dos compartimentos, en el primero se realiza una decantación primaria y el agua pasa
por rebose al segundo, en el segundo sedimentan parte de los sólidos y el efluente se infiltra en el terreno.
Los fangos se autodigieren de forma anaerobia y los gases que se obtienen se eliminan mediante respiraderos.
Los fangos se eliminan cada cierto tiempo.
Algunos sistemas incorporan un dispositivo para insuflar oxÃ−geno y realizar la fermentación aerobia de los
fangos.
• DESTINO FINAL DEL AGUA Y DEL FANGO
Para decidir hay que tener en cuenta:
♦ las caracterÃ−sticas del entorno. Por ejemplo ver si el agua es abundante o escasa (se
intentará reutilizarla)
♦ las caracterÃ−sticas del agua receptora que van a determinar la calidad del vertido.
En cualquier caso el efluente debe caracterizarse perfectamente para determinar su destino.
• Usos del agua residual depurada:
♦ Municipal: riego de calles, césped, jardines (el agua debe estar exenta de microorganismos
patógenos desinfección depués del tratamiento secundario, también se realiza
filtración por arena)
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♦ Industrial: sistemas de refrigeración y calderas. Hay que controlar los sólidos en
suspensión para evitar atascos, suele ser agua residual proveniente del tratamiento
secundario.
♦ AgrÃ−cola: riego de cultivos, huertas, pastos, flores, plantas ornamentales.
No cuando el producto comestible está en contacto con el agua residual depurada.
Hay que mirar dos caracterÃ−sticas:
• SAR (relación de adsorción de sodio) concentración en meq/l
SAR =
• < 3 se usa para riego
• 3-9 hay cierto riesgo de alteración del suelo
• > 9 prohibido
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
• Trozos de sustancias tóxicas: evitar la acumulación de por ejemplo metales pesados (más difÃ−cil
en suelos alcalinos porque precipitan)
♦ Recreativos: campos de golf y lagos artificiales. Requieren desinfección si van a entrar en
contacto con personas.
♦ Recarga de acuÃ−feros: para evitar su salinización (especialmente en zonas costeras) El
sistema es parecido al filtro verde. Se aplica el agua en una zona acotada de terreno para que
se filtre y llegue al acuÃ−fero.
Requisitos que se exigen:
◊ Sustancias nocivas con valores acotados (evitar la contaminación de las aguas
subterráneas)
◊ Estudio hidrogeológico del acuÃ−fero
◊ Análisis del agua subterránea
• Usos de fangos:
♦ Generación de abonos (mezclar con materia orgánica)
♦ Aplicación directa al terreno
♦ Mezclar con residuos sólidos urbanos (incineración)
♦ Recuperación de productos
Se analizan los fangos y se decide su aplicación. Si se superan determinados valores de sustancias tóxicas
se tratan como residuo tóxico y se eliminan en vertederos controlados.
Caso Práctico: Tratamiento de Aguas
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18. Emasagra
26
PH = 4-6
CLORACIÃ N AL BREAKPOINT
FILTRACIÃ N
37
COAGULACIÃ N / FLOCULACIÃ N
DECANTACIÃ N
CARBÃ N ACTIVO
DESINFECCIÃ N
OPERACIONES UNITARIAS
AGUA A POTABILIZAR
DECANTACIÃ N
PRIMARIA
TRATAMIENTO
BIOLÃ GICO
TRATAMIENTO TERCIARIO
DECANTACIÃ N
SECUNDARIA
ESPESAMIENTO
DESHIDRATACIÃ N
DIGESTIÃ N
TRATAMIENTO FISICO-QUIMICO
PRETRATAMIENTO
TRATAMIENTO
TERCIARIO
• detritus (heces, orina...)
• residuos domésticos (detergentes, jabones, grasas)
• gran cantidad de materia orgánica
• gran cantidad de microorganismos
• productos quÃ−micos
• residuos biológicos
• metales
• areniscas
• ácidos
• grasa
• tóxicos
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• grandes cantidades de abonos y fertilizantes
• excrementos del ganado
• productos quÃ−micos presentes en los terrenos
♦ coste de explotación reducido
♦ mantenimiento mÃ−nimo de los elementos mecánicos
♦ bajo consumo energético
♦ solo se requiere personal para comprobar diariamente su funcionamiento y para la
eliminación de los fangos digeridos una vez secos.
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