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Iván Guillermo Morantes Perico DNI: 1098604649

Resolución Casos Prácticos

Datos del Curso Curso: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración Área: Nº de ejercicios enviados: 3 casos

Datos del Alumno DNI: 1098604649 Nombre y Apellidos: Iván Guillermo Morantes Perico Dirección: Cll 27 No. 9-106 Ciudad: Bucaramanga

País: Colombia

Teléfono: 3144569932 E-mail: [email protected]

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Caso Práctico 1: Calidad del Agua 1. En una ciudad va a construirse un nuevo barrio. Para proporcionar infraestructuras suficientes a este nuevo barrio se ha tomado la decisión de crear una nueva Estación de Tratamiento de Aguas Potables. Se ha decidido captar el agua para potabilizar de un río cercano. Antes de iniciarse la construcción, debe analizarse el agua a potabilizar.

A) Haz una lista de los parámetros más importantes que deben determinarse para

conocer la calidad del agua. Agrúpalos de acuerdo a su tipo.

Indicadores físicos: Turbidez Sólidos en suspensión Color Olor y Sabor Temperatura Conductividad Indicadores Químicos: pH Dureza Oxígeno disuelto Materia Orgánica Nutrientes Pesticidas Metales pesados Indicadores Biológicos: Ecológicos: Índices bióticos Microbiológicos Fisiológicos Bioquímicos Ecotoxicológicos

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B) ¿Qué refleja cada uno de esos parámetros? Turbidez: Refleja la falta de transparencia de una muestra de agua, debido a presencia de partículas como plancton, barro, limo, arcillas, partículas de sílice, microorganismos o materia orgánica; es un parámetro utilizado como indicador de la presencia de sólidos, especialmente coloidales. Sólidos en suspensión: esta variable muestra la forma como encontramos en la muestra de agua los sólidos en dos estados: solubles o en suspensión, a su vez ambos pueden ser fijos o volátiles. Los sólidos fijos son de origen inorgánico y los volátiles de origen orgánico Color: la presencia de color indica la existencia de sustancias extrañas, por una parte ésta la materia en suspensión que lleva el agua, así como a la presencia de sustancias disueltas. Olor y Sabor: Son dos características que nos definen la calidad estética del agua. El sabor y olor en el agua destinada para el consumo (en conjunto con la turbidez y el color, constituye los parámetros que definen la calidad organoléptica del agua) Temperatura: Es un parámetro importante ya que afecta a la mayoría de los procesos biológicos que tienen lugar en un ecosistema como el fluvial. Conductividad: Los valores de conductividad indican con bastante exactitud, para determinadas aplicaciones, la concentración de sólidos disueltos, siendo útiles estas medidas para determinar cambios a largo plazo en la calidad de las aguas de un río.

Indicadores Químicos: pH: La concentración del ion hidrógeno (H+) es un importante parámetro de calidad en las aguas naturales, la concentración idóneo para la existencia de la mayoría de la vida es muy estrecho y crítico y su valor se sitúa en un rango comprendido entre 6 y 9, con tendencia a mantener este valor constante. Dureza: indica la presencia de sales de Calcio y Magnesio principalmente, esta cantidad de sales afecta la capacidad de formación de espuma de detergentes en contacto con agua y representa inconvenientes de incrustación en equipos industrial y doméstico.

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Oxígeno disuelto: En general una alta concentración de oxígeno disuelto indica ausencia de materias reducidas tales como materia orgánica, nitrógeno amoniacal, etc. Materia Orgánica: indicador claro de contaminación doméstica, La medida del oxígeno consumido, proporciona la magnitud de la materia orgánica presente en el agua. Nutrientes: Indicador para medir el Nitrógeno y Fosforo, buscando con ello evitar fenómenos de eutrofización. Pesticidas: la presencia de estos, representan un potencial toxico para el humano y otras especies. Metales pesados: Indica la presencia de trazas de diversos metales como: arsénico (As), cadmio (Cd), cobre (Cu), cromo (Cr), plomo (Pb), mercurio (Hg), níquel (Ni) y zinc (Zn).

Indicadores Biológicos Ecológicos a) Índices bióticos: indican la presencia/ausencia de determinados grupos de

organismos Microbiológicos indica la presencia de un tipo de contaminación específica, como es la contaminación fecal. Fisiológicos indicar una modificación del estado fisiológico de los microorganismos Bioquímicos facilita monitorear microorganismos de interés de forma rápida Ecotoxicológicos permite evaluar la calidad de un agua respecto a su potencial tóxico

a) ¿A qué puede deberse la ausencia de oxígeno disuelto en un agua para potabilizar? Debido a procesos de Eutrofización, ya que el agua cuenta con una cantidad de nutrientes y al presentarse alteraciones en los niveles promedio de N y P principalmente, se produce un crecimiento excesivo de algas, las cuales al morir se depositan en el fondo de los ríos, embalses o lagos, generando residuos orgánicos que, al descomponerse, consumen gran parte del oxígeno disuelto Oxígeno Disuelto.

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Los niveles bajos de OD pueden encontrarse en áreas donde el material orgánico está en descomposición debido a la acción de bacterias, las cuales consumen el oxígeno del agua para realizar la degradación del material orgánico. Con la temperatura los niveles de OD varían notoriamente, ya que son bajos en aguas tibias.

b) La turbidez del agua, ¿con qué otro parámetro puedes relacionarla? La turbidez se podría relacionar con los sólidos en suspensión, ya que el parámetro de turbidez se utiliza habitualmente como indicador de la presencia de sólidos, cuantos más sólidos en suspensión haya en el líquido, 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.

B)

El agua potable, una vez que ha sido utilizada por los habitantes de una ciudad

en las distintas actividades cotidianas, llega como aguas residuales a una depuradora, con la siguiente carga contaminante:



DBO5 = 300 mg/l.



DQO = 740 mg/l.



SS = 300 mg/l.



N = 50 mg/l.



P = 10 mg/l.

¿A qué tipo de actividades puede deberse un agua con estas características? Selecciona una de las siguientes opciones y justifica tu respuesta. a)

Agrícolas y ganadera.

b)

Industrial.

c)

Urbana.

d)

Agrícola e industrial.

e)

Urbana e industrial. 5


f)

Agrícolas y Urbanas.

g)

Todas las anteriores.

Con estos promedios, desde mi punto de vista la respuesta es la correspondiente a un agua residual de origen urbana e industrial. Para que un agua residual pueda ser considerada dentro del uso agrícola, ese parámetro de fosforo debería ser más alto, razón por la cual se descarta esta opción. En base a los resultados obtenidos en la muestra, podemos evidenciar que la relación DQO/DBO es de 2,46, razón por lo cual pueden indicar la presencia de aguas residuales industriales con productos químicos de difícil biodegradación. Los parámetros de sólidos y fósforo, también se encasillan dentro de los parámetros estándar de una muestra de agua residual industrial. El alto contenido de N, puede ser debido a aguas de origen urbano que tienen un rango para este elemento entre 10 a 50 ppm.

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Caso Práctico 2: Potabilización del Agua

1. Se quiere potabilizar el agua de un río, para lo cual se debe realizar una analítica completa. Los resultados de ella reflejan que los siguientes parámetros superan los valores máximos permitidos:     

Turbidez Oxidabilidad Hierro Manganeso Caracteres microbiológicos

Con las características expuestas, indica el tipo de tratamiento que se debe adoptar para la potabilización de esta agua. Justifique su respuesta a)

En base a los altos índices de la muestra a estudio, esta agua requerirá para la potabilización tratamiento de tipo A3, el cual aplica tratamiento físico y químico intensivo, afino y desinfección. Se determina este tratamiento es el más adecuado debido a que se encuentra alta oxidabilidad indicando que los valores de materia orgánica son altos y también por el contenido de metales pesados no deseados.

Elabora un esquema o lista de las operaciones unitarias de las que consta el tratamiento seleccionado, en el orden en que se encuentran. b)

1. Preoxidación: Cloración al Breakpoint. 2. Coagulación – Floculación. 3. Decantación. 4. Filtración. 5. Afino con Carbón activo u otros afinos. 6. Desinfección.

Señala en qué operación unitaria se mejora cada uno de los parámetros señalados. c)

Turbidez: Durante las operaciones de Coagulación - Floculación se realiza el incremento del tamaño del flóculo y su aglomeración, facilitando con esto acelerar el proceso de sedimentación de las partículas. 7


En la Decantación permitirá la eliminación por sedimentación de los sólidos en suspensión presentes en el agua de tratamiento y de los flóculos formados en el proceso de coagulación-floculación. Con la Filtración, las partículas que no han sedimentado en el decantador quedan atrapadas a través de los filtros (principalmente empleado el de arena). Oxidabilidad: Con el proceso de Cloración al Breakpoint la materia orgánica se oxida primero, luego la oxidabilidad es disminuida por adsorción en el Afino con carbón activo. Hierro y Manganeso: Estos metales pesados no deseados, se eliminan mediante su oxidación en la preoxidación por Cloración al Breakpoint y luego son tratados mediante procesos de filtración, donde quedan atrapados en dichos filtros. Caracteres Microbiológicos: Mediante los procesos de Coagulación – Floculación, Decantación y Filtración, se pueden eliminar parcialmente agentes microbiológicos, ya que los microorganismos se incorporan a los flóculos o se quedan fijados en las partículas sólidas, pero el método tradicional para la eliminación de este parámetro es la Desinfección, mediante tratamientos físicos, químicos o radiación.

d)

¿Cuáles de los procesos necesitan la adición de reactivos químicos?

Preoxidación: Cloración al Breakpoint: Se emplea Cloro que es añadido al agua. Coagulación – Floculación: Para el proceso de coagulación se utiliza como reactivos el Sulfato de Aluminio, Cloruro férrico, Sulfato ferroso o Sulfato férrico. Y en la floculación se añaden Polielectrolitos. Afino con Carbón Activo: Para este proceso se adiciona carbón activo en forma granular (CAG) o en polvo (CAP). Desinfección: Los agentes desinfectantes químicos más usados son el cloro, dióxido de cloro y ozono.

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Caso Práctico 3: Depuración de Aguas Residuales 1. Las que se nombran a continuación son operaciones unitarias: Decantación, desarenado, tratamiento A2O, tanque de homogenización, pozo de gruesos, deshidratación de fangos, desbastado, tratamiento con fangos activos, aliviaderos, desengrasado, producción de biogás, espesador. a) Ordena dichas operaciones de acuerdo a cómo se encontrarían en una EDAR convencional, indicando si pertenecen al pretratamiento, tratamiento primario, secundario o terciario. PRETRATAMIENTO Aliviadero o tanque de tormenta Pozo de gruesos Desbastado Desarenado Desengrasado Tanque de homogenización TRATAMIENTO PRIMARIO Decantación TRATAMIENTO SECUNDARIO Tratamiento con fangos activos TRATAMIENTO TERCIARIO Tratamiento A2O

LINEA DE FANGOS Espesador Producción de biogás Deshidratación de fangos

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b)

Indica qué parámetro de calidad del agua se trata en cada una de las

operaciones unitarias antes mencionadas.

PRETRATAMIENTO Aliviadero o tanque de tormenta: Eliminación de sólidos orgánicos. Pozo de gruesos: Eliminación de materiales grandes o residuos voluminosos. Desbastado: Consiste en la separación de los sólidos gruesos. Desarenado: Busca separar las materias pesadas en suspensión de tamaño >200 nm del agua residual. Desengrasado: Separa las grasas, espumas, aceites y demás materias flotantes más ligeras que el agua. Tanque de homogenización: Amortigua variaciones de caudal

TRATAMIENTO PRIMARIO Decantación: eliminar los sólidos fácilmente sedimentables y de algunas materias flotantes y por lo tanto, reducir el contenido de sólidos en suspensión del agua.

TRATAMIENTO SECUNDARIO Tratamiento con fangos activos: digestión biológica, utilizando la materia orgánica disuelta en el agua como alimento.

TRATAMIENTO TERCIARIO Tratamiento A2O: Eliminación conjunta de nitrógeno y fósforo.

LINEA DE FANGOS Espesador: Aumenta el contenido de sólidos del fango por eliminación de parte líquida del mismo. Producción de biogás: descomposición microbiológica de la materia orgánica. Deshidratación de fangos: Eliminar volumen de agua de los fangos.

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c)

Señala cuáles pueden ser los posibles destinos finales de los fangos tratados.

En el desarrollo del proceso de depuración del agua, se producen una serie de subproductos que deben gestionarse de forma adecuada para evitar problemas ambientales. Los residuos procedentes de las fases de pretratamiento (pozo de gruesos y clasificador de arenas) se vierten a contenedores de los cuales se encarga normalmente, las autoridades locales, a través del servicio de recogida de basura, el cual se encarga de llevarlos a vertederos adecuados. Pero estos residuos no constituyen un gran problema. El problema principal en una EDAR, son los lodos que proceden del resto de la línea de aguas y de la línea de fangos. Aunque una parte se recircula, se tiene un exceso de fangos que debe ser eliminado del proceso depurativo. Muchos de los lodos generados se consideran Residuos Tóxico – Peligrosos, debido a su elevado contenido en metales pesados y otros compuestos. Por tal razón, las posibles alternativas de gestión para los lodos producidos durante los tratamientos en una EDAR son:  Secado térmico de lodos: Se realiza a través de la vaporización del agua al aire, reduciendo la cantidad de esta de forma que se pueda incinerar o procesar para su transformación como fertilizante.  Compostaje: Proceso biológico aeróbico, por el cual los microorganismos actúan sobre la materia biodegradable, finalizando el proceso en forma de compost.  Vermicompostaje: Tecnología de bajo costo, destinada a la estabilización de los residuos orgánicos que aprovecha la capacidad detretívora de las lombrices rojas californianas.  Incineración: Combustión o quema controlada de materia orgánica volátil en lodos y residuos sólidos que reduce el volumen del material (más del 90%) y produciendo al tiempo calor, cenizas inorgánicas secas y emisiones gaseosas. 2. Indique si son ciertas las siguientes afirmaciones y justifique su respuesta. a)

En una EDAR el contenido en sólidos en suspensión, nitratos y fosfatos se reduce

en el tratamiento primario. FALSO. El contenido de sólidos en suspensión sí que se reduce en el tratamiento primario, pero no los nitratos ni fosfatos, los cuales se reducen en el tratamiento 11


secundario mediante la biodegradación llevada a cabo en los reactores biológicos y en el tratamiento terciario mediante: Proceso A2/0, Proceso Bardenpho, Proceso UCT y Proceso VIP.

b)

El tratamiento biológico en una EDAR puede ser por fangos activados aerobios o

por filtros percoladores anaerobios. FALSO, dentro de los tratamientos aerobios podemos clasificarlos en función de la forma que se encuentra la biomasa dentro del reactor biológico, pudiendo ser biomasa en suspensión (fangos activados) o biomasa fijada (filtros percoladores, biodiscos o lechos bacterianos).

Si el reactor está completamente lleno, el tipo de filtro será anaeróbico (proceso menos utilizado) y si se dosifica intermitentemente será percolador aeróbico.

c)

En la potabilización de aguas y en la depuración de aguas residuales la ósmosis

inversa y la electrodiálisis son tratamientos eficaces para reducir los iones disueltos. VERDADERO, la ósmosis inversa es un proceso en el que se separa el agua de las sales disueltas en solución mediante la filtración a través de una membrana semipermeable a una presión superior a la presión osmótica provocada por las sales disueltas en el agua residual y la electrodiálisis los componentes iónicos de una solución se separan mediante el uso de membranas semipermeables selectivas de iones.

d)

Se utilizan espesadores por gravedad o por flotación para realizar la digestión de

los fangos en una estación de aguas residuales. Los espesadores se utilizan para aumentar el contenido de sólidos del fango por eliminación del líquido del mismo, no para la digestión, que trata de disminuir la materia orgánica y microorganismos patógenos que contienen los fangos.

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e)

La procedencia del agua residual determina los procesos de depuración por los que deberá pasar el agua.

VERDADERO, para el diseño de una planta depuradora eficiente existen tres factores principales a tener en cuenta:  La contaminación de origen que determina los procesos de tratamiento que se han de aplicar.  El grado de reducción de la contaminación que depende de la calidad del efluente que se desea.  Disponibilidad económica, financiación y amortización.

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Bibliografía

 Módulo Calidad del agua

 Módulo Potabilización

 Módulo Depuración

 Ministerio de Ambiente Y Desarrollo Sostenible - Colombia. 2012. Norma Vertimientos  Urbieta, Jissel. (12 de febrero de 2005). Contaminación y Purificación del Agua. http://www.monografias.com/trabajos12/conpurif/conpurif.shtml

 http://es.wikipedia.org/wiki/Purificaci%C3%B3n_de_agua

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