Vertedero Distrito de Agua Dulce afectado por petrleo

Vertedero Distrito de Agua Dulce afectado por petróleo 1

Indice: -Introducción -Componentes del agua residual -Propiedades Físicas -Sólidos -Turbidez -Color -Temperatura -Olor -Propiedades Químicas - Materia orgánica -Proteínas -Hidrocarburos -Grasas -Tensoactivos -Fenoles -Pesticidas diapositivas 4 a 12 diapositivas 13 diapositivas 14 a 35 diapositivas 15 a 21 diapositivas 22 a 23 diapositivas 24 a 26 diapositivas 27 diapositivas 28 a 35 diapositivas 36 a 48 diapositivas 37 a 48 diapositivas 39 diapositivas 40 diapositivas 41 a 42 diapositivas 43 a 45 diapositivas 46 diapositivas 47 a 48 2

-Medida del contenido orgánico -DBO -DQO -COT -Materia Inorgánica -p. H -Cloruros -Alcalinidad -Nitrógeno -Fósforo -Azufre -Compuestos tóxicos -Metales pesados -Gases -Oxígeno disuelto -Sulfuro de hidrógeno -Metano -FIN -Bibliografía diapositivas 49 a 62 diapositivas 50 a 53 diapositivas 54 a 56 diapositivas 57 a 62 diapositivas 63 a 74 diapositivas 65 diapositivas 66 diapositivas 67 a 68 diapositivas 69 a 70 diapositivas 71 diapositivas 72 diapositivas 73 a 74 diapositivas 75 a 79 diapositivas 77 diapositivas 78 diapositivas 79 diapositivas 80 diapositivas 81 3

¿Qué son las aguas residuales? • Las aguas residuales son el conjunto de las aguas que son contaminadas durante su empleo en actividades realizadas por la personas, según la enciclopedia Microsoft Encarta 2000 • Según la Real Academia Española, se denomina agua residual a aquella que procede de viviendas, poblaciones o zonas industriales y arrastra suciedad y detritos. 4

• Las labores domésticas contaminan el agua, sobre todo, con residuos fecales y detergentes. • Los trabajos agrícolas y ganaderos pueden producir una contaminación muy grave de las aguas de los ríos y los acuíferos, debida sobre todo a los vertidos de aguas cargadas de residuos orgánicos, procedentes de las labores de transformación de productos vegetales, o de los excrementos de los animales. • Otra fuente de contaminación de las aguas son las industrias. Muchas de ellas, como la papelera, química, textil y siderúrgica, necesitan agua para desarrollar su actividad. Las centrales térmicas también necesitan una gran cantidad de agua para ser operativas; en este caso el agua residual, que no presenta contaminantes orgánicos o inorgánicos, tiene una temperatura mucho más elevada que la de los cauces a los que va a parar, ocasionando graves trastornos en los ecosistemas acuáticos. 5

Origen y cantidad • Las aguas residuales tienen un origen doméstico, industrial, subterráneo y meteorológico, y estos tipos de aguas residuales suelen llamarse respectivamente, domésticas, industriales, de infiltración y pluviales. • Las aguas residuales domésticas son el resultado de actividades cotidianas de las personas. La cantidad y naturaleza de los vertidos industriales es muy variada, dependiendo del tipo de industria, de la gestión de su consumo de agua y del grado de tratamiento que los vertidos reciben antes de su descarga. Si se practica el reciclado, se necesita menos agua. 6

• La infiltración se produce cuando se sitúan conductos de alcantarillado por debajo del nivel freático o cuando el agua de lluvia se filtra hasta el nivel de la tubería. Esto no es deseable, ya que impone una mayor carga de trabajo al tendido general y a la planta depuradora. La cantidad de agua de lluvia que habrá que drenar dependerá de la pluviosidad así como de las escorrentías o rendimiento de la cuenca de drenaje. 7

¿Por qué tratar el agua residual? • Con el desarrollo de la urbanización y con la diversificación de los procesos industriales, una gran cantidad de elementos químicos elaborados por la sociedad, junto a una mayor cantidad de materias orgánicas son dispuestos en los cursos normales de agua, depositándose en lagunas, lagos, ríos y mar. La DBO aumenta y el limitado oxígeno disuelto no es suficiente para posibilitar la recuperación de dichos elementos. La naturaleza no es capaz por sí sola de realizar el proceso de autopurificación de los cursos de agua. 8

• Un importante efecto de la contaminación orgánica o biológica es el peligro para la salud. En los sistemas de alcantarillado, que llevan aguas servidas sin tratamiento a los ríos, lagos y mares, se produce la proliferación de microorganismos que causan enfermedades como el cólera, la tifoidea y la hepatitis, las cuales se adquieren principalmente por beber agua contaminada o por consumir frutas o verduras regadas con agua contaminada. 9

• Por otra parte, los excrementos, fertilizantes y detergentes contienen nitrógeno y fosfato, los cuales permiten un acelerado crecimiento de algas presentes en los cuerpos de agua. Cuando las algas mueren, se depositan en el fondo y sirven como alimento para las bacterias, que aumentan en número y consumen oxígeno, quedando menos para los otros seres vivos del agua, principalmente insectos y peces, los que mueren por falta de oxígeno. Este proceso se llama eutrofización y, en casos extremos, podría producir la muerte de toda forma de vida en un cuerpo de agua. 10

Principales contaminantes • · Hidrocarburos: Los hidrocarburos son especialmente dañinos para las aguas, formando mareas negras que se extienden en el mar formando una película que termina muchas veces invadiendo playas y acantilados, y afectando a peces, aves y vegetación. · Productos químicos: Los productos químicos como los pesticidas, las sustancias tensoactivas (detergentes), y los minerales inorgánicos y compuestos químicos son también causa de alta contaminación, cuando son arrastrados desde las tierras de cultivo por tormentas y escorrentías. Estos agentes también tienen su origen en explotaciones mineras, carreteras y derribos urbanos 11

Calor: Es una forma de contaminación de menor importancia pero que debe ser considerada. Se presenta cuando se vierte a los ríos u otros cauces el agua de refrigeración de las fábricas y centrales energéticas, elevando la temperatura de las aguas y afectando a la vida que se desarrolla en ella. • Contaminantes de origen radiactivo: Finalmente, una de las sustancias más contaminantes por su largo periodo de actividad, es la de origen radiactivo. Estas sustancias suelen proceder de los residuos que produce la minería y refinado de uranio y torio, centrales nucleares y actividades científicas y médicas. 12

Constituyentes del agua residual Las aguas residuales se componen, básicamente de un 99, 9% de agua en su estado conocido como agua potable y de un 0, 1% por peso de sólidos, sean estos disueltos o suspendidos. Este 0, 1% es el que se requiere ser removido para que el agua pueda ser reutilizada. El agua sirve o actúa como medio para transporte para estos sólidos. 13

Características físicas Los constituyentes encontrados en las aguas residuales pueden ser clasificados como físicos químicos y biológicos. Existen cinco características físicas esenciales en el agua residual que pueden ser fácilmente percibidas por los sentidos. Estos son: – – – Sólidos. Turbidez. Color. Temperatura. Olor. 14

SÓLIDOS: Procedencia de los sólidos en aguas residuales Agua de suministro Infiltraciones A. R. Domésticas e Industriales Erosión del suelo 15

Principalmente, los sólidos se dividen en: • Orgánicos: – Proteínas – Carbohidratos – Grasas Todas ellas susceptibles de ser degradadas por medio de bacterias y organismos vivos • Inorgánicos: Son sustancias inertes y no susceptibles de ser degradadas. Se denominan minerales. Incluyen las arenas y las sales minerales disueltas en aguas potables 16

Los sólidos se clasifican en Suspendidos Disueltos Totales 17

Sólidos suspendidos. • Son aquellos que son visibles y flotan en las aguas residuales entre superficie y fondo. Pueden ser removidos por medios físicos o mecánicos a través de proceso de filtración o de sedimentación. Se incluyen en esta clasificación las grandes partículas que flotan, tales como arcilla, sólidos fecales, restos de papel, madera en descomposición, partículas de comida y basura, de los cuales un 70% son orgánicos y un 30% inorgánicos. 18

Se dividen en: • Sedimentables: • Coloidales: Son los que por Tienen un diámetro tamaño y peso aproximado 10 -3 pueden sedimentar 1 mm. Este tipo no al lapso de una hora puede eliminarse en el cono Imhoff, por sedimentación. siendo en un promedio un 75% orgánicos y un 25% inorgánicos. 19

Sólidos disueltos. • Es la denominación que reciben todos los sólidos quedan retenidos en un proceso de filtración fina. En general, los sólidos disueltos son en un 40% orgánicos y un 60% inorgánicos. • Los constituyentes inorgánicos tales como el calcio, sodio y los sulfatos se añaden al agua de suministro como resultado del uso del agua y puede que deban eliminarse si se va a reutilizar el agua residual 20

Sólidos totales. • Se incluyen todos los sólidos existentes en las aguas residuales y que en promedio son un 50% orgánicos. Es precisamente esta unidad orgánica de los sólidos presentes en las aguas residuales la que es sujeto de degradación y se constituye como requisito para una planta de tratamiento de aguas residuales. La razón del interés de este constituyente es la formación depósitos de lodos y condiciones anaerobias. 21

Turbiedad. • Es una medida de las propiedades de dispersión de la luz de las aguas. Sirve principalmente para conocer la cantidad de luz que es absorbida por el material suspendido en el agua. • La turbiedad del agua es debida a la desintegración y la erosión de materiales arcillosos, limos, o rocas, pero también por los restos de plantas y microorganismos. La presencia de detergentes y jabones en las aguas residuales domesticas e industriales causan, de igual forma, un aumento de la turbiedad del agua. 22

• La medición de turbidez se realiza por comparación entre la intensidad de luz dispersa en una muestra y la luz dispersa por una suspensión de referencia bajo las mismas condiciones. Los resultados de las mediciones de turbidez se dan en unidades nefelométricas de turbidez (NTU o UNT) 23

Color • El color de las aguas residuales es causado por sólidos suspendidos, material coloidal y sustancias en solución. Si es causado por sólidos suspendidos se denomina color aparente, mientras que el causado por sustancias disueltas y coloidales se denomina color verdadero, el cual se obtiene por una muestra filtrada. El color de las aguas residuales se debe a la infiltración en sistemas recolección, descargas industriales y la descomposición de compuestos orgánicos. La infiltración en sistemas de recolección contendrá una concentración variada de sustancias húmicas (táninos, ácidos húmicos y humatos). 24

• Las sustancias húmicas generalmente imparten un color amarillo al agua. Por su parte, las descargas industriales pueden contener tintes orgánicos y compuestos metálicos, lo que puede dar una variedad de colores al agua residual. Existen valores cuantitativos para estimar la condición general del agua residual, vienen en la tabla siguiente: Color Descripción Café claro El agua lleva 6 horas después de la descarga. Gris claro Aguas que han sufrido algún grado de descomposición o que han permanecido un tiempo corto en recolección. Gris oscuro o negro Aguas sépticas que han sufrido una fuerte descomposición bacterial bajo condiciones anaerobias. 25

Zona del río donde afloró el agua sucia. / NAREDO 26

Temperatura. • La temperatura del agua residual es por lo general mayor que la temperatura del agua de abastecimiento como consecuencia de la incorporación de agua caliente proveniente del uso doméstico e industrial. Afecta directamente a las reacciones químicas y las velocidades de reacción, la vida acuática y la adecuación del agua para otros fines. Por ejemplo, el oxígeno es menos soluble en el agua caliente que en la fría. Además, un cambio repentino de temperaturas puede dar como resultado un alto porcentaje de mortalidad de la vida acuática. Finalmente, las temperaturas anormalmente elevadas pueden dar lugar a un crecimiento indeseable de plantas acuáticas y hongos. 27

Olor. • Normalmente, los olores son debidos a los gases producidos por la descomposición de la materia orgánica. El agua residual reciente tiene un olor peculiar algo desagradable, pero más tolerable que el del agua residual séptica. El olor más característico del agua residual séptica es el del sulfuro de hidrogeno producido por los microorganismos anaerobios que reducen los sulfatos a sulfitos. Las aguas residuales industriales contienen a veces compuestos olorosos. Se ha estimado que los olores constituyen el principal motivo de rechazo del público en relación con la implantación de instalaciones de tratamiento de aguas residuales. A la vista de la importancia de los olores en el campo de la gestión de las aguas residuales, resulta apropiado considerar los efectos que producen, cómo detectarlos, caracterizarlos y medirlos. 28

Efectos en los humanos: Tensión psicológica y perturbaciones mentales Efectos extremos: Induce a menores consumos de agua Disminución de apetito Perjuicios a la respiración Náuseas y vómitos Deterioro de la dignidad humana Interfiere en relaciones humanas Desanima la inversión de capital Desciende el nivel socioeconómico Detiene el crecimiento 29

Detección de los olores. • Los compuestos olorosos, se detectan a través del sentido del olfato, pero hasta el presente no se conoce bien el mecanismo involucrado en dicha detección. Una de las dificultades en desarrollar una teoría global ha sido la explicación inadecuada del porqué compuestos con estructuras similares pueden tener olores diferentes y por qué compuestos con muy diferentes estructuras pueden tener olores similares. En la siguiente tabla se indican algunos de los olores más molestos y los correspondientes compuestos que los ocasionan. 30

Compuesto Fórmula típica Calidad del olor Aminas CH 3 NH 2 A pescado Amoníaco NH 3 Amoniacal Diaminas NH 2 (CH 2 )4 NH 2 Carne descompuesta Sulfuro de hidrogeno H 2 S Huevos podridos Mercaptanos CH 3 SH Mofeta Sulfuros orgánicos (CH 3 )2 S Coles podridas Eskatol C 8 H 5 NHCH 3 Fecal 31

Caracterización y medidas del olor Los factores que - Intensidad caracterizan y miden - Carácter el olor - Sensación de desagrado - Detectabilidad: Usado en normativas reguladoras Los olores pueden medirse por métodos sensoriales y las concentraciones de un olor específico pueden medirse por métodos instrumentales. La medida sensorial (organoléptica) de los olores por el sistema del olfato humano, puede proporcionar información significativa y de confianza, por lo que se usa actualmente cada vez más frecuentemente para medir la emanación de olores de las instalaciones de tratamiento del agua residual. 32

Factor Descripción Carácter Se refiere a asociaciones mentales hechas por el sujeto al percibir el olor. La determinación puede ser muy subjetiva. Detectabilidad El número de diluciones requerido para reducir un olor a su concentración de olor umbral mínimo detectable (COUMD) Sensación Relativo a la sensación de agrado o desagrado del olor sentido por un sujeto. Intensidad Normalmente correlaciones con la concentración del olor. 33

• En el método sensorial, se expone a un conjunto de personas a los olores que han sido diluidos en aire libre, y se anota el número de diluciones requeridas para reducir un olor a su concentración de umbral mínimo detectarle (MDTOC). La concentración de color detectable viene dada por las diluciones necesarias hasta llegar al MDTOC. Sin embargo, la determinación sensorial de esta concentración umbral mínima puede estar sujeta a numerosos errores. Los principales son la adaptación y la adaptación cruzada, el sinergismo, la subjetividad y modificación de la muestra. 34

Tipo de error Adaptación y adaptación cruzada. Modificación de la muestra. Subjetividad. Sinergismo. Descripción Cuando se está continuamente expuesto a una concentración base de un olor, el sujeto es incapaz de detectar la presencia del mismo, a bajas concentraciones. Cuando se separa al individuo de la concentración base, el sistema del olfato del sujeto se recupera rápidamente. Tanto la concentración como la composición de los gases y vapores pestilentes pueden ser modificados en los recipientes de toma de muestras y en los dispositivos de detección de olores. Para minimizar los problemas asociados con la modificación de las muestras, el periodo de almacenamiento del olor debe minimizarse o suprimirse, y permitirse sólo un contacto mínimo con cualquier superficie reactiva. Cuando el sujeto tiene conocimiento de la presencia de un olor, pueden introducirse errores aleatorios en la medida sensorial. A menudo, el conocimiento del olor puede inferirse de otras señales sensoriales, tales como el sonido, vista o tacto. Cuando hay más de un olor presente en la muestra, se ha observado que es posible para un sujeto el exhibir una sensibilidad creciente a un olor dado, a causa de la presencia de otro olor. 35

Características Químicas Del Agua Residual Materia Orgánica Medida del Contenido Orgánico Materia Inorgánica Gases 36

MATERIA ORGÁNICA: • En un agua residual de concentración media, un 75% de los sólidos suspendidos y un 40% de los sólidos filtrables son de naturaleza orgánica procedente de los reinos animal y vegetal y de las actividades humanas relacionadas con la síntesis de compuestos orgánicos Características: • Los compuestos orgánicos están formados generalmente por una combinación de carbono, hidrógeno y oxígeno y, en algunos casos, nitrógeno. Además, otros elementos importantes que pueden estar presentes son el azufre, el fósforo y el hierro. 37

Principales grupos de sustancias orgánicas Proteínas (40 a 60%) Carbohidratos (25 a 50%) Grasa y Aceites (10%) Urea Otros son: agentes tensoactivos, fenoles y pesticidas 38

PROTEÍNAS: • Las proteínas son los principales componentes del organismo animal • Todos los alimentos crudos de origen vegetal y animal contienen proteínas. • Tienen una estructura química compleja e inestable, estando sometidas a muchas formas de descomposición. • Todas las proteínas contienen carbono, oxígeno e hidrógeno, además de una proporción bastante elevada y constante de nitrógeno (alrededor del 16%) • En muchos casos, también son componentes el azufre, fósforo y hierro 39

CARBOHIDRATOS: • Incluyen azúcares, almidones, celulosa y fibra de madera. • Contienen carbono (6 o un múltiplo de 6), hidrógeno y oxígeno (proporción variable en función del agua disponible) • Existen solubles (azúcares) e insolubles (almidón) • Los azúcares tienen predisposición a la descomposición y fermentación y el almidón es más estable pero se transforma en azúcar. • Desde el punto de vista de volumen y resistencia a la descomposición, la celulosa es el carbohidrato más importante que se encuentra en el agua residual. 40

GRASAS ANIMALES, ACEITES Y GRASA • Las grasas animales y los aceites son cuantitativamente el tercer componente de los alimentos. • El término “grasa” utilizado normalmente incluye las grasas animales, aceites, ceras y otros constituyentes que se hallan en el agua residual. 41

Grasas animales y aceite: • Son compuestos (ésteres) de alcohol o glicerol (glicerina) y ácidos grasos. Los ésteres de ácidos grasos que son líquidos a temperatura ordinaria se denominan aceites y los que son sólidos se llaman grasas. • Las grasas y aceites acceden al agua residual como mantequilla, manteca de cerdo, margarina y grasas y aceites vegetales • Las grasas son uno de los compuestos orgánicos más estables y no se descomponen fácilmente por las bacterias • Los jabones comunes se hacen por saponificación de grasas con hidróxido sódico. Son solubles en agua, excepto los jabones minerales. • El queroseno y los aceites lubricantes y los procedentes de materiales bituminosos usados en la construcción de carreteras son derivados del petróleo y alquitrán, y llegan a las alcantarillas en grandes volúmenes procedentes de tiendas, garajes y calles 42

Grasas: • El contenido de grasa del agua residual puede producir muchos problemas, tanto en las alcantarillas como en las plantas de tratamiento. • Si la grasa no se elimina antes del vertido de agua residual, puede inferir con la vida biológica en las aguas y crear películas y materias en flotación imperceptibles • Los límites de 15 a 20 mg/l de contenido de grasa y la ausencia de capas de aceite iridiscentes son dos ejemplos de normas establecidas por los organismos competentes en lo que se refiere al vertido de aguas residuales en aguas naturales. 43

Agentes tensoactivos: • Son grandes moléculas orgánicas, ligeramente solubles en agua que causan espumas en las plantas de tratamiento y en las aguas a las que se vierten efluentes residuales. • 1965: el tipo de agente tensoactivo presente en los detergentes sintéticos, llamados sulfonatos de aquilbenceno (SAB), con resistencia a la descomposición por medios biológicos. • La nueva ley: los SAB son sustituidos en los detergentes por sulfonatos de alquilo lineales (SAL), que son biodegradables con lo que se redujo la formación de espuma. • Para poder determinar los agentes tensoactivos se mide el cambio de color en una solución normalizada de azul de metileno, por lo que a los agentes tensoactivos también se les denomina “sustancias activas al azul de metileno (SAAM)” 44

Espuma de una corriente de excesiva concentración de sustancias químicas usadas en detergentes y lanzadas en agua de Lagoa Detergentes usados para limpiar derramamientos de petróleo pueden perjudicar el ambiente, como ocurrió en Carnualha após en un desastre en Torrey Canyon, en marzo de 1967. 45

Fenoles: • Son importantes constituyentes del agua y causan problemas en el sabor del agua (especialmente cuando está clorada) • Se producen principalmente por operaciones industriales y por ello aparecen en las aguas residuales contenido en desechos industriales. • Los fenoles pueden ser biológicamente oxidados en concentraciones de hasta 500 mg/l. 46

Pesticidas y productos químicos agrícolas: • Los compuestos orgánicos que se encuentran a nivel de trazas tales como pesticidas, herbicidas y otros productos químicos usados en la agricultura, son tóxicos para gran número de formas de vida y por ello pueden llegar a ser peligrosos contaminantes de las aguas superficiales. • No son constituyentes comunes del agua residual sino que suelen incorporarse como consecuencia de la escorrentía de parques, campos agrícolas y tierras abandonadas. • Grandes concentraciones de estos productos pueden dar como resultado la muerte de peces y contaminación de la carne de pescado 47

• Grandes concentraciones de estos productos pueden dar como resultado la muerte de peces y contaminación de la carne de pescado El aumento de los residuos de pesticidas en el mundo representa una amenaza muy grave para el medio ambiente, según un informe de las Naciones Unidas. De acuerdo con los datos de la Organización para la Agricultura y la Alimentación de la ONU, FAO, actualmente hay cinco veces más desechos de pesticidas en el planeta de lo que se había calculado hace dos años. 48

Medida del contenido orgánico • La composición de las aguas residuales se analiza con diversas mediciones físicas, químicas y biológicas. Las mediciones más comunes incluyen la determinación del contenido en sólidos, la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), la demanda química de oxígeno (DQO), y de carbono orgánico (COT). 49

Demanda bioquímica del oxígeno • Es la cantidad de oxígeno que utiliza los microorganismos para llevar a cabo la reducción de la materia orgánica. En la prueba estándar de la DBO se vierte una pequeña muestra de agua residual en una botella (300 ml de volumen ). Dicha botella se completa a volumen, usando agua saturada con oxígeno y con nutrientes requeridos para el crecimiento biológico. Cuando la muestra contiene una gran población de microorganismos (agua residual cruda, por ejemplo) no es necesario efectuar la inoculación. • Antes de tapar la botella se mide la concentración de oxigeno. La botella se incuba y, tras la incubación, se mide el oxígeno disuelto de la muestra y la DBO. 50

• La oxidación bioquímica es un proceso lento y, teóricamente, tarda un tiempo infinito en completarse. Al cabo de un periodo de 20 días, la oxidación se ha completado en un 95 a un 99% y en el plazo de 5 días utilizando en el ensayo de la DBO, la oxidación se ha efectuado en un 60 -70%. La temperatura de 20ºC empleada es un valor medio para los cursos de agua que circulan a baja velocidad en climas suaves y es fácilmente obtenible en un incubador. A distintas temperaturas se obtendrán diferentes resultados, ya que las velocidades de reacción bioquímica son función de la temperatura. 51

• Durante la hidrólisis de las proteínas se produce materia no carbonosa, tal como el amoníaco. Algunas bacterias autótrofas son capaces de utilizar oxígeno para oxidar el amoníaco a nitritos y nitratos. La demanda de oxigeno de las materias nitrogenadas causadas por las bacterias autótrofas se conoce como la segunda fase de la DBO. La progresión normal de cada fase en un agua residual se muestra en la siguiente : • Sin embargo, a 20ºC la velocidad de reproducción de las bacterias nitrificantes es muy lenta. La interferencia causada por su presencia puede eliminarse mediante un pretratamiento de la muestra o con el uso de agentes inhibidores. 52

Limitaciones de la DBO • Las limitaciones de la determinación de la DBO incluyen la necesidad de tener que disponer de una elevada concentración de bacterias activas y aclimatadas que hagan de inocuo, la necesidad de un pretratamiento cuando haya residuos tóxicos y la necesidad de reducir los efectos de los organismos nitrificantes, el arbitrario y prolongado período de tiempo requerido para obtener resultados. 53

Demanda química de oxígeno • Parte de los materiales orgánicos no pueden ser degradar biológicamente porquen resultan ser tóxicos para los microorganismos o porque su reducción llega a ser tan lenta que son considerados como no biodegradables. Estos materiales son los pesticidas, insecticidas y herbicidas. Para conocer la cantidad de este tipo de materiales orgánicos no biodegradables se hace la prueba de la demanda de oxígeno (DQO). Junto con la DBO se puede calcular la cantidad de orgánicos biodegradables presentes en el agua. Esto se puede lograr restando el valor de la DBO al valor de la DQO. 54

• Existen varios ensayos para determinación de la DQO. Por ejemplo; el método normalizado de oxidación al dicromato. El ensayo se lleva a cabo calentando una muestra de volumen determinado con un exceso conocido de dicromato potásico (K 2 Cr 2 O 7) en presencia de ácido sulfúrico (H 2 SO 4), durante un período de dos horas. La materia orgánica en la muestra se oxida, como resultado se consume el dicromato de color amarillo que se reemplaza por el ión crómico color verdoso. 55

• Como catalizador se añade sulfato de plata (Ag 2 SO 4). La medición se lleva a cabo por valoración del dicromato restante o por determinación colorimétrica del ion cromo producido. El método de valoración es más exacto pero más laborioso. Si hay presencia de cloruros en el agua residual, interfieren con el ensayo de DQO, ya que los cloruros son oxidados por el dicromato de acuerdo con la ecuación siguiente: • Esta interferencia se evita adicionando sulfuro de mercurio (Hg. SO 4) a la mezcla, ya que el ion mercurio se combina con el cloruro para formar cloruro de mercurio (Hg. Cl 2) que esencialmente está en forma no ionizada. 56

Carbono orgánico total • Esta prueba es usada para la medición de carbono orgánico total presente en la muestra acuosa. Los métodos para la prueba del COT es utilizar el oxígeno y el calor. Dicho calor puede ser procedente de una radiación ultravioleta o utilizar también oxidantes químicos o alguna combinación de estos para convertir el carbono orgánico en dióxido de carbono, el cual es medido por un analizador de infrarrojos o por otros medios. El COT del agua residual puede ser utilizado para medir el nivel de polución en el agua, y además, ha sido posible relacionar este parámetro con la DBO y con la DQO. 57

Ventajas e Inconvenientes del COT: • Este ensayo toma de 5 a 10 minutos para ser completado, lo que le da una ventaja a su favor. • No obstante, algunos compuestos orgánicos existentes pueden no oxidarse y el valor medido del COT será ligeramente inferior a la cantidad real presente en la muestra. 58

Demanda total de oxígeno • Otro método instrumental que puede utilizarse para medir el contenido orgánico de las aguas residuales es el recientemente desarrollado ensayo de la DTO. En este ensayo, las sustancias orgánicas y, en menor escala, las inorgánicas se transforman en productos finales estables, dentro de una cámara, mediante combustión catalizada con platino. La DTO se determina observando el contenido del oxígeno presente en el gas que transporta el nitrógeno. Este ensayo puede efectuarse rápidamente y los resultados se correlacionan con la DQO. 59

Relaciones entre la DBO, DQO : • Dependiendo de la relación existente entre estos tres parámetros se puede hacer un análisis del tipo de tratamiento que se ha llevado a cabo en el agua residual. 60

DBO/DQO >0, 5 <0, 3 aguas no tratadas Los residuos se consideran tratables mediante procesos biológicos El residuo puede contener constituyentes tóxicos 61

Demanda teórica de oxígeno • La demanda teórica de oxígeno (DTe. O) corresponde a la cantidad estequiometrica de oxígeno requerida para oxidar completamente un determinado compuesto. Normalmente se expresa en mg de oxígeno requerido por litro de solución, es un valor calculado y sólo puede evaluarse si se dispone de un análisis químico completo del agua residual, lo cual no es normalmente el caso. En consecuencia su utilización es muy limitada. Para ilustrar el calculo de la DTe. O supongamos un simple caso de disolución acuosa de una sustancia pura: solución de 1000 mg/l de lactosa. La ecuación correspondiente a la oxidación completa de lactosa es la siguiente: • Peso molecular: 30 32 • DTe. O = (32/30)1000= 1067 mg/l 62

MATERIA INORGÁNICA: • Las aguas residuales y naturales contienen varios componentes inorgánicos de gran importancia para el establecimiento y control de la calidad de agua. • Puesto que las concentraciones de los distintos constituyentes inorgánicos pueden afectar mucho a los usos del agua, conviene examinar su naturaleza. • Como parámetros a tener en cuenta destacan el p. H, los cloruros, la alcalinidad, el nitrógeno, el fósforo, el azufre, los compuestos tóxicos y los metales pesados. 63

p. H: • Es un importante parámetro de calidad tanto de las aguas naturales como de las residuales • El intervalo de concentración ideal para la existencia de la mayoría de vida biológica es muy estrecho y crítico. • El p. H de los sistemas acuosos puede medirse con un peachímetro o con distintas soluciones indicadoras que cambian de color a determinados valores de p. H para su comparación con el color de discos o tubos normalizados 64

Cloruros: • Los cloruros que se encuentran en el agua natural proceden de la disolución de suelos y rocas que los contienen y están en contacto con el agua y, en las regiones costeras, por la intrusión del agua salada. • Otra fuente de cloruros es la descarga de aguas residuales domésticas, agrícolas e industriales en las aguas superficiales. 65

Alcalinidad: • Su presencia en el agua residual se debe a la presencia de hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos de elementos tales como calcio*, magnesio*, sodio, potasio o amoniaco. • El agua residual es normalmente alcalina, porque recibe esta alcalinidad del agua de suministro, del agua subterránea y de las materias añadidas durante el uso doméstico. • La concentración de la alcalinidad en el agua residual es especialmente importante cuando debe efectuarse un tratamiento químico y cuando haya que eliminar el amoniaco mediante arrastre por aire. 66

Nitrógeno: • Los elementos de nitrógeno y fósforo son esenciales para el crecimiento de protistas y plantas por lo que se conocen como nutrientes o bioestimulantes. • Cuando sea necesario el control del crecimiento de algas en el agua receptora, puede ser conveniente la eliminación o reducción del nitrógeno en las aguas residuales antes de la evacuación. • El nitrógeno que se encuentra en el agua residual reciente se encuentra, principalmente, en forma de urea y materia proteica, donde la descomposición de las bacterias cambia fácilmente estas formas en amoniaco. La cantidad relativa de amoniaco indica la edad del agua residual 67

• El nitrógeno amoniacal existe en solución acuosa bien como amonio o como amoniaco, dependiendo de ello el p. H de la solución, según la siguiente ecuación de equilibrio: NH 3 + H 2 O NH 4+ + OH • A niveles de p. H inferiores a 7 el ión amonio es el predominante • El nitrógeno del nitrato es la forma más oxidada del nitrógeno que se encuentra en las aguas residuales. Las normas de agua potable limitan a 45 mg/l la concentración como NO 3 - debido a sus graves y fatales efectos sobre los niños. Esta concentración de nitratos se determina generalmente por métodos colorimétricos. 68

Fósforo: • Es esencial para el crecimiento de las algas y otros organismos biológicos. Debido a los nocivos crecimientos incontrolados de algas que tienen lugar en las aguas superficiales se requiere controlar la cantidad de fósforo que es vertida a esta agua a través de los vertidos de aguas residuales industriales y domésticas y de las escorrentías naturales • Las formas más comunes en que se encuentra el fósforo en soluciones acuosas es como ortofosfato, polifosfato y fosfato orgánico 69

• Los polifosfatos sufren la hidrólisis en soluciones acuosas y vuelven a sus formas de ortofosfato • El fosfato orgánico tiene muy poca importancia en la mayoría de las aguas residuales domésticas pero puede ser importante en los vertidos industriales y fangos de aguas residuales domésticas. • El ortofosfato puede determinarse añadiendo directamente una sustancia, como el molibdato amónico, con el que forma un complejo coloreado. Los polifosfatos y fosfatos orgánicos deben convertirse en ortofosfatos para luego determinarse de igual manera. 70

Azufre: • Se presenta como ión sulfato en la mayoría de los suministros de agua y en el agua residual • El azufre se requiere en la síntesis de las proteínas y se libera en su degradación. • El sulfuro de hidrógeno (H 2 S) puede ser oxidado biológicamente a ácido sulfhídrico, el cual es corrosivo para las tuberías del alcantarillado y los sulfatos son reducidos a sulfuros en los digestores de fangos y pueden alterar el proceso biológico si la concentración de sulfuros sobrepasa 200 mg/l, lo cual no suele ocurrir 71

Compuestos tóxicos: • El cobre, plomo, plata, cromo, arsénico y boro son tóxicos en distintos grados para los microorganismos, y, por tanto, deben tenerse en consideración al proyectar una planta de tratamiento biológico. • En los vertidos industriales encontramos también algunos aniones tóxicos, incluyendo cianuros y cromatos. Se encuentran principalmente en los efluentes de fábricas de recubrimientos electrolíticos y deben ser eliminados en la propia fábrica mediante pretratamientos adecuados antes de mezclarse con el agua residual municipal. • También se debe considerar como tóxico el ión fluoruro. 72

Metales pesados: • Trazas de metales como níquel, manganeso, cromo, cadmio, cinc, cobre, hierro y mercurio son importantes constituyentes en muchas aguas. Algunos de ellos, son necesarios para el desarrollo de la vida biológica y su ausencia en determinadas cantidades podría, por ejemplo, limitar el crecimiento de las algas. • La presencia de cualquiera de estos metales en cantidades excesivas interferirá en muchos usos provechosos del agua debido a su toxicidad 73

Vertido de cobre y otros metales. 74

GASES: • Los gases más frecuentes encontrados en el agua residual sin tratar son el nitrógeno (N 2), oxígeno (O 2), anhídrido carbónico (CO 2), sulfuro de hidrógeno (H 2 S), amoniaco (NH 3) y metano (CH 4). • Los tres primeros son gases comunes de la atmósfera y se encuentran en todas las aguas expuestas al aire y los tres últimos proceden de la descomposición de materia orgánica presente en el agua residual. • Otros gases importantes pero que no se encuentran en el agua residual sin tratar son el cloro, el ozono y los óxidos de azufre y nitrógeno. 75

Gases del agua residual sin tratar Oxígeno disuelto Sulfuro de hidrógeno Metano 76

Oxígeno disuelto: • Es necesario para la respiración de los microorganismos aerobios, así como para otras formas de vida • La cantidad real de oxígeno que puede estar presente en la solución viene regida por: – La solubilidad del gas – La presión parcial del gas en la atmósfera – La pureza del agua (salinidad, sólidos suspendidos…) • Los niveles de oxígeno disueltos tienden a ser más críticos en los meses de verano porque la velocidad de las reacciones bioquímicas que utilizan oxígeno se incrementa con la temperatura • Finalmente, la presencia de oxígeno disuelto en el agua residual es deseable porque evita la formación de olores desagradables. 77

Sulfuro de hidrógeno: • Se forma por la descomposición de materia orgánica contenido de azufre o por la reducción de sulfitos y sulfatos minerales • Se trata de un gas incoloro, inflamable y que tiene el olor característico de huevos podridos. • El ennegrecimiento del agua residual y del fango se debe generalmente a la formación de sulfuro ferroso producido por la combinación de sulfuro de hidrógeno y hierro. • El sulfuro de hidrógeno es el gas formado más importante desde el punto de vista de los olores pero pueden formarse otros compuestos volátiles como el indol, escatol y mercaptanos durante la descomposición anaerobia que producen olores peores que el del sulfuro de hidrógeno. 78

Metano: • Es el principal subproducto que se obtiene de la descomposición anaerobia de la materia orgánica del agua residual. • Es un hidrocarburo incoloro e inodoro de gran valor como combustible. • No se encuentran grandes cantidades en el agua residual, porque incluso pequeñas cantidades de oxígeno tienden a ser tóxicas para los organismos responsables de la producción de metano. • Como es muy combustible y existe gran peligro de explosión, los pozos de registro y empalmes de alcantarilla donde exista riesgo de formación de gas deberán estar ventilados con un ventilador portátil antes y durante los períodos de tiempo donde los operarios realicen trabajos de inspección, renovaciones o reparaciones. • Además, deberán fijarse avisos sobre el peligro de explosión existente y los operarios deberán ser instruidos sobre las medidas de seguridad que se mantendrán mientras trabajen. 79

Fin Davinia Garzón Sousa Rocío Espino Estévez 80

Bibliografía: • • • • “Tratamientos de aguas residuales”, R. S. Ramalho, Editorial Reverté, S. A. 1991 “Ingeniería Sanitaria: tratamiento, evacuación y reutilización de aguas residuales”, Metcalf-Eddy, Editorial Labor, S. A. , Segunda edición, 1985 “Módulo I, Características físicas, químicas y biológicas de las aguas residuales”, CAFMA http: //www. aguamarket. com http: //vulcano. lasalle. edu. co/~docencia/Ing. Ambiental/AR_caracter. htm http: //geologia. igeolcu. unam. mx/LEA/Cuerpo. Lea. html http: //www. us. es http: //www. rae. es http: //jabonesydetergentes. tripod. com http: //an. uol. com. bf http: //www. ecogestionar. com. ar http: //www. ua. es http: //news. bbc. co. uk http: //www. tanswer. cl/ta/edar. htm http: //wikipedia. org 81