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FUNDAMENTOS DE AGUAS RESIDUALES

UNIDAD 2. PARAMETROS DE CARACTERIZACION DE LAS AGUAS RESIDUALES

1. CONCEPTO DE CARACTERIZACION DE LAS AGUAS RESIDUALES La caracterización de las aguas residuales se refiere al hecho de identificar, de manera cualitativa o cuantitativa los diversos constituyentes encontrados en las aguas residuales que pueden ser identificados como físicos, químicos y biológicos, los análisis necesarios para la identificación de estos constituyentes pueden ser de tipo volumétrico, gravimétrico o instrumental y a través de estos podremos identificar todas aquellas características que constituyen al agua residual estudiada. Una vez obtenidos los datos pertinentes se procederá a la decisión del tratamiento más adecuado para estas y al diseño del correspondiente tren de tratamiento, todo esto en función de la medición del caudal obtenido de la descarga para tener en cuenta las dimensiones del diseño de la planta y el volumen de agua a tratar. 2. CARACTERISTICAS Y COMPOSICION Antes de mencionar los procesos y tipos de tratamientos que reciben las aguas residuales es importante conocer las características de las misma y de acuerdo a ello escoger el tipo de tratamiento acorde a los componentes de estas. Existen tres características fundamentales que os ayudaran en el estudio para la depuración de aguas residuales y son físicas, químicas y biológicas. Para el análisis de aguas residuales existen métodos cuantitativos, los que sirven para determinar la composición de este tipo de agua, así como fisicoquímicos, gravimétricos y volumétricos y algunos otros cualitativos. En la tabla 2.1 se muestran los parámetros necesarios para determinar los constituyentes de aguas residuales, y en la 2.2 los principales constituyentes de interés. 3. CARACTERISTICAS FISICAS Solidos totales: es la materia que se obtiene luego de que el agua ha sido sometida a evaporación de 103 a 105°C, descartando a la materia perdida durante este proceso Solidos sedimentables: son aquellos que se sedimentan luego de que la muestra de agua residual ha estado en el cono Imhoff que es un recipiente cónico de vidrio o cristal de 1000 ml, por el lapso de una hora, la medida es expresada en ml/l que se aproxima el fango que se obtendrá en la decantación primaria del agua residual. Sólidos en suspensión: son los sólidos filtrables y no filtrables, para el proceso de separación por lo general se ocupa un filtro Whatman de poro 1.2 micras, o un filtro de policarbonato. Solidos disueltos totales: están compuestos de moléculas orgánicas, inorgánicas e iones en disolución en el agua. No se puede eliminar la fracción coloidal por sedimentación.

“PARAMETROS DE CARACTERIZACION” M. EN I. MARIA DEL CARMEN GARCIA ARAIZA


Solidos volátiles: están en función de la volatilidad a 550°C ±50, ya que estas temperaturas la fracción orgánica se oxidara, y se convertirá en gas dando como resultado una fracción inorgánica en forma de ceniza y se emplea para ver la estabilidad biológica de los fangos. Olor: son generalmente producto de gases que se liberan en el proceso en el cual descompone la materia orgánica y la presencia se debe al sulfuro de hidrogeno (H2S), el convierte de sulfatos a sulfitos por acción de microorganismos anaerobios. Para determinación se puede ocupar un olfato metro triangular dinámico, o medidor de aromas campo que detecta aminoácido, amoniaco y compuestos orgánicos volátiles.

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Temperatura: la temperatura de esta agua es mayor que la del agua potable, se debe a que el calor del agua es significativamente mayor a la del aire. La importancia de esta se debe a la influencia que tiene sobre la vida acuática, que se desarrolla en determinadas zonas, reacciones químicas y velocidades de reacción. Ya que una variación significativa de esta puede causar desaparición de vida acuática así como consecuencia de crecimiento de hongos y plantas acuáticas a elevadas temperaturas. Color: con el color se puede determinar la edad de las aguas residuales. El agua residual toma un color gris al inicio de su contaminación pero conforme desaparece el oxígeno disuelto se torna más oscura, hasta llegar a negra. Este color negro se debe a sulfuros metálicos. Turbidez: se debe a la presencia de materiales en suspensión, finamente derivadas de arcillas, limos, partículas de sílice, materias inorgánicas, entre otras. Es un parámetro indicador de la calidad del agua con respecto a la materia coloidal y en suspensión. Se mide en función de la comparación de la intensidad de la luz dispersada en la muestra y la intensidad registrada en una suspensión de referencia en las mismas condiciones, la materia coloidal absorbe la luz lo cual impide su transmisión. Densidad: es un parámetro definido en relación entre la masa y el volumen, se puede expresar en diversas unidades, como Kg/m3, y de acuerdo a esto se puede determinar el potencial de formación de corrientes de densidad de fangos de sedimentación y demás instalaciones de tratamiento.







4. CARACTERISTICAS QUIMICAS Materia orgánica: aproximadamente el 75% de los sólidos suspendidos y el 40% de los sólidos filtrables son orgánicos, los cuales provienen en gran parte de plantas y animales, estos compuestos orgánicos están formados por carbono, oxigeno e hidrogeno y algunas ocasiones de nitrógeno. También se puede detectar la presencia de fosforo, azufre, hierro, y otras sustancias orgánicas en mayor proporción como proteínas entre un 40 y 60%, hidratos de carbono en un 25 y 50% y gases en un 10% así como urea como componente principal. También se puede presentar la celulosa. Grasas y aceites: contemplan a las grasas animales y aceites, es determinado por extracción de la muestra con triclorotrifluoretano, ya que la grasa es soluble en el mismo. Tienen gran estabilidad y su descomposición por acción de bacterias no es fácil pero son atacadas por ácidos minerales. Agentes tensoactivos: están formados por moléculas de gran tamaño, ligeramente solubles en el agua y son responsables de la formación de espumas en las plantas de tratamiento. Compuestos Orgánicos Volátiles: son aquellos en los que su punto de ebullición está por debajo de los 100°C, y una presión de vapor de 1 mmHg a 25°C, cuando se encuentran en estado gaseoso su movilidad es mayor y son liberados al ambiente. Pesticidas y productos químicos: son aquellos de uso agrícola que son tóxicos, se incorporan por escorrentías y dañan la vida acuática. Oxígeno disuelto (OD): este parámetro es muy importante para la respiración de los microorganismos aeróbicos y otras formas de vida, la cantidad de OD está limitada a la solubilidad del gas, presión parcial del gas, atmosfera, temperatura y pureza del agua.



Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO): es el parámetro que más se emplea en cuanto a contaminación tanto como para aguas residuales donde se calcula la DBO5 que es la Demanda bioquímica de oxígeno en 5 días, tanto como superficiales, su determinación se relaciona con la medición de oxígeno disuelto que consumen los microorganismos en el proceso de oxidación bioquímica de la materia orgánica. Esta indica la cantidad de oxigeno aproximada para estabilizar a la materia orgánica presente y diseñar las planta de tratamiento con mayor eficacia. Las imitaciones que tiene es que el agua puede contener niveles de toxicidad y reducción de organismos nitrificantes, así como el tiempo requerido para la obtención de resultados. La gran limitación es que a veces los 5 días del ensayo no se haya usado toda la materia orgánica soluble. En la figura 2.17 se observa la determinación de la DBO. Demanda Química de Oxigeno (DQO): se utiliza para efectuar la medición de materia orgánica de las aguas superficiales como residuales, en este ensayo se utiliza un agente oxidante como medio acido que sirve para determinar el equivalente de oxigeno de la materia orgánica que pueda oxidarse. Este agente es el dicromato de potasio, y un catalizador como el sulfato de plata. Por lo general la DQO del agua residual es mayor que la DBO, esto se debe al mayor número de compuestos cuya oxidación tienen lugar por vía química frente a los que lo hacen por vía biológica. Carbono Orgánico Total (COT): es un método que sirve para determinar la materia orgánica que se encuentra presente en el agua, se usa para pequeñas concentraciones de materia orgánica. Se realiza una inyección de una cantidad conocida de la muestra en un horno a temperatura elevada o en un medio de oxidación, por medio de un catalizador el carbono orgánico se oxida a anhídrido carbónico. Materia inorgánica: la concentración de estos aumenta debido al proceso de evaporación que elimina un porcentaje del agua superficial y deja las sustancias inorgánicas en el agua. pH: cuando un agua residual tiene una concentración inadecuada del ion hidrogeno presentara problemas con procesos biológicos y modificara la concentración de este ion hidrogeno en el sitio de la descarga. La escala indicadora del pH varía entre 0 a 14. El pH puede ser medido con un pHmetro, o con soluciones indicadoras y papeles que cambia de color de acuerdo a este y a la solución donde se aplica. Cloruros: las aguas ya sean de procedencia doméstica o industrial poseen cloruros, de la misma forma las aguas naturales tienen cloruros provenientes de suelos y rocas. Nitrógeno: es un elemento esencial que sirve para el crecimiento de protistas y plantas, por lo que se denomina como nutriente, es así que cuando el contenido del mismo no es suficiente debe ser añadido para que el agua sea tratable. El nitrógeno total está formado por nitrógeno orgánico, amoniacal, y nitritos y nitratos. Fosforo: es fundamental para el crecimiento de algas y otros organismos aerobios, por lo cual se debe limitar el fosforo, puede presentarse como ortofosfato, polifosfato y fosfato orgánicos. Azufre: está presente tanto en agua potable como en agua residual, es necesario contar con él, para la síntesis de proteínas, y el mismo será liberado en la degradación de estas. Estos se reducen a sulfuros y a sulfuros de hidrogeno, bajo acción de bacterias en ausencia de oxígeno.





Compuestos tóxicos inorgánicos: existen cationes que son fundamentales en el tratamiento de aguas como plomo, cobre, plata, arsénico, cromo y boro, así como cianuro, cromatos y fluoruros. Metales pesados: aquí encontramos al Manganeso, Plomo, Níquel, Cadmio, Zinc, Cromo, Hierro, y Mercurio. Algunos son esenciales para la vida biológica pero en exceso limitan la vida en el agua. Metano: este gas resulta de la descomposición anaeróbica de la materia orgánica presente en el agua residual, es un hidrocarburo combustible de gran valor energético. Sulfuro de hidrogeno: este gas posee las propiedades de ser incoloro, inflamable y con un olor bastante desagradable, el oscurecimiento del agua residual se debe por lo general a la formación de este, el cual se fusiona con el hierro y forma sulfuro de hierro. 5. CARACTERISTICAS BIOLOGICAS Los principales parámetros son microorganismos biológicos, organismos patógenos. Los principales grupos de microorganismos presentes en aguas, ya sean residuales o superficiales se clasifican en organismos eucariotas, eubacterias y arqueobacterias. Dentro de los protistas tenemos protozoos, algas. En las eucarias tenemos hongos, y animales vertebrados e invertebrados. Organismos patógenos: estos pueden proceder de desechos humanos infectados o que tengan cierta enfermedad, entre estas tenemos la tifoidea, diarrea y cólera. En las aguas residuales se utiliza como organismo indicador a los coliformes, así como streptococcus fecales. En la tabla 2.18 se muestra la descripción de los microorganismos, presentes en aguas residuales y naturales. En la figura 2.29 se muestra la técnica del número más probable, para la determinación de coliformes totales y fecales en aguas residuales.





6. BIBLIOGRAFIA.

 Crites,

Tchobanoglous,“Tratamiento de Aguas Residuales en Pequeñas Poblaciones”, Editorial Mc Graw Hill, Edicion año 2000


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