TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES. Por qué es necesario?

Transcripción

1 Por qué es necesario? Ante la escasez de agua en el planeta los Gobiernos de los países tratan de regular la calidad del agua al objeto de poder garantizar la salud pública p y la protección medioambiental. Entre las competencias de los ayuntamientos esta el tratamiento de las aguas de uso doméstico y comercial con el objeto de asegurar la salud pública p y eliminar tantos los malos olores como la turbidez. Asimismo el tratamiento de las aguas residuales para prevenir la contaminación n del agua y la eutrofizacion.

2 En en caso de Canarias, el agua depurada constituye una fuente complementarias de recursos hídricos diferentes de los clásicos que de alguna manera puede contribuir a equilibrar el balance hidrológico de las islas. Las ventaja que puede tener el emplea del agua depurada son: Permitir el riego de cultivos en meses de escasez de aguas de fuentes tradicionales. Un menor coste. Un aporte suplementario de nutrientes que abarata los costes de producción.

3 En que consiste El tratamiento de aguas residuales consiste una serie de procesos cuyo objetivo es transformar todas aquellas aguas tanto de uso doméstico como comerical (industrial, escorrentía a urbana, agricultura, etc.) ) de forma que a través s de una serie de procesos físicof sico-químicos dicha agua sea posible volver a reutilizarla para el consumo humano y otras fines (riego de jardines, agricultura, etc.).

4 Procesos que tienen lugar Tratamiento primario.. Eliminación n de sustancias no disueltas lidos, grasas y espuma. disueltas y sedimentación n de sólidos, s grasas y espuma. Por aireación n se eliminan los malos olores mediante la purga de gases y compuestos orgánicos volátiles disueltos. La aireación n produce la oxidación n de Fe 2+ a Fe 3+ que precipita como Fe(OH) 3. Se adiciona sulfato de Fe 3+ o Al 3+ y cal para regular el ph. Los precipitados formados se eliminan por procesos de sedimentación n y filtración.

5 Procesos que tienen lugar Tratamiento secundario.. Eliminación n de sustancias orgánicas biodegradables. En esta etapa se realiza de degradación n bacteriana de los compuestos orgánicos a CO 2. Sin este tratamiento las aguas tendrían un valor de DBO tan elevado que sobrepasaría a la capacidad oxidativa de las aguas receptoras. Se hace pasar el agua sobre un lecho de arena o de grava cubierto de microorganismos aeróbicos. Se consigue una disminución n del DBO del 90%.

6 Agua residual cuyas características (por litro) son las siguientes: DBO = 200 mg/l. NH + 4 = 30 mg/l. PO 3-4 = 25 mg/l. Antes de su vertido en las aguas receptoras se somete a tratamiento o depuración.

7 Tratamiento primario y secundario Se eliminan sustancias no disueltas y sedimentan sólidos, grasas y espumas Aire Se eliminan sustancias orgánicas finamente suspendidas CO 2 Agua residual Filtración Sedimentación Lodos primarios Efluyente Espesado del lodo ó secado Lodos activos (digestión aeróbica) Retorno del lodo Lodos secundarios Clarificación (sedimentación) Salida aguas Digestión anaeróbica ó incineración Vertido directo Vertido de sólidos

8 Procesos que tienen lugar Tratamiento terciario.. Tiene por objeto la eliminación n de compuesto inorgánicos, nicos, en especial NH + 4, NO - 3 y PO 3-4, materia orgánica, metales y sales. El fosfato se elimina por precipitación n con cal. El ión i n amonio se reduce a NH 3 con cal. El exceso de cal se precipita disminuyendo el ph por adición n de CO 2. Los nitratos y el amonio se pueden eliminar por bacterias nitrificantes que reducen el NH 4+ a NO 3- y en una 2ª 2 etapa, bacterias denitrificantes pasan el NO 3- a N 2 Los compuestos orgánicos se filtran con carbón n activo.

9 Tratamiento de aguas Efluente hacia las aguas receptoras cuyas nuevas características son: DBO = 25 mg/l NH + 4 = 20 mg/l PO 3-4 = 25 mg/l.

10 Efluente secundario DBO = 25 mg/l PO 4 3-= 25 mg/l NH 4 + = 20 mg/l Cal = adición Ca(OH) 2 TRATAMIENTO DE AGUAS Eliminación de fosfato Cal + PO 4 3- Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH) Tratamiento Terciario Eliminación de amonio NH OH- NH 3 + H 2 O 2 % 98 % NH 3 Lodo de CaCO 3 Execeso de OHprocedente de la cal, ph = 11 Aire Recarbonatación, precipitación con cal y neutralización H 2 CO 3 + Ca OH- CaCO 3 + H 2 O ph = 7 Cal reciclada CaO + H 2 O Ca(OH) 2 Horno CO 2 CaCO 3 lodo Carbón activo Lodo Ca + calor Efluente final DBO < 1 mg/l PO 4 3- = 0,2-1 mg/l Cloro NH 4 + = 0,3-1,5 mg/l como N 2

11 PROCESO DE LA EDAR DE BARRANCO SECO

12 EDAR DE BARRANCO SECO (LAS PALMAS)

13 DEPURADORA DE AGUAS PARQUE RURAL DE TENO

14 Procesos Químicos que tienen lugar Reacciones de precipitación. CaO (s) + H 2 O (l) Ca(OH) 2 H 2 CO 3 Ca(OH) 2 (s) Cal reciclada + PO 3-4 Ca 3 (PO 4 ) 2 (OH) + Ca(OH) 2 CaCO H 2 O Reacciones de desinfección. n. Se suele emplear cloro, dioxido de cloro y ozono, pero el más m s frecuente es el cloro. Cl 2 + H 2 O HOCl + H + + Cl -

15 Procesos Químicos que tienen lugar Reacciones de eliminación n del ión i n cianuro en aguas residuales industriales. 2 CN - (ac)) + 5 ClO - (ac)) + 2OH - (ac) N 2 (g) + 2 CO Cl - (ac)) + H 2 O (l) Se trata de una reacción n de oxidación-reducci reducción. El ión i n cianuro (CN - ) altamente tóxico t se transforma en N 2 e ión i n CO 2-3 que son inocuos.

16 PROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES DE LAS E.D.A.R. Uno de los principales problemas asociados a las plantas municipales es la eliminación n de los lodos que origina el tratamiento. Estos se caracterizan por: Composición n mayoritariamente orgánica que los convierte en buenos fertilizantes. Su uso en agricultura se encuentra limitado por la presencia de metales tóxicos t que provienen de: Fuentes domésticas ó industriales. Escorrentía a urbana.

17 POSIBLES ALTENATIVAS ELIMINACIÓN N DE LODOS Incineración, n, obteniéndose ndose electricidad y calefacción. Degradación n anaerobia a metano, combustible de alta calidad. Estas propuestas no son aceptadas por los municipios y el destino final de los lodos suele ser enterrarlos envertederos. La solución n pasaría a por eliminar o reducir el contenido de metales de los lodos, con lo cual dejarían an de ser un problema medioambiental y se convertirían en una valiosa fuente de fertilizantes.

18 GLOSARIO DBO. Demanda Bioquímica de oxígeno. Es un parámetro que nos proporciona información n acerca de la concentración n de materia orgánica biodegradable (se mide en mg de O 2 /L agua = ppm de O 2 ). Aguas duras. Son aguas que se caracterizan por un alto contenido de cationes alcalino-térreos (Ca 2+ y Mg 2+ ). 2+ ). Anaerobio.

19 GLOSARIO Eutrofización. Procesos que tienen como consecuencia un crecimiento rápido r de las algas debido al aporte de nutrientes que tiene como consecuencia una disminución n del contenido en oxígeno de las aguas provocando la muerte de peces y otros efectos dañinos en ríos y lagos.

20 PROPUESTA DE CUESTIONES PARA PAU 1. En que consiste la depuración n de un agua residual. Cuál l es el objetivo fundamental del tratamiento secundario?.

21 PROPUESTA DE PROBLEMAS PARA PAU Un agua residual procedente de un polígono industrial que genera 500 L/hr presenta un alto contenido en Ba (II) del orden de 60 mg por litro. Para proceder a su eliminación n se trata con fosfato de sodio al objeto de provocar su precipitación. Se pide: a) Qué cantidad de fosfato de sodio se necesitará para tratar el agua diariamente?. b) Qué cantidad de lodo se producirá al año?. a 3 Ba 2+ (ac)) + 2 Na 3 PO 4 (ac) Ba 3 (PO 4 ) Na + (ac)

22 Solución a) Para proceder al cálculo de la cantidad de fosfato de calcio que se necesita para precipitar el Bario haremos uso de la estequiometría. Para ello obtenemos primero cantidad de bario que hay en el agua residual que se produce en un día: Moles diarios de Ba2+ = g Ba2+ 1 litro de agua x 1 mol de Ba g Ba2+ x 500 litros agua 1 hora x 24 horas 1 día Total: 5,255 moles Ba 2+ /día.

23 Solución De acuerdo con la ecuación n del enunciado se requieren 2 moles de fosfato de sodio para precipitar 3 moles de ion Ba 2+. Entonces para calcular la cantidad total de fosfato de sodio que no hace falta para precipitar todo el Bario es: Cantidad de Na 3 PO 4 diaria = 5,225 mol de Ba2+ 1 día x 2 moles Na 3 PO 4 3 moles Ba2+ x 164 g Na 3 PO 4 1 mol Na 3 PO 4 Cantidad total de Na 3 PO 4 que precipita es: 571,27 g Na 3 PO 4 /día b) Para calcular la cantidad de lodos que se forman, suponemos que los lodos son debidos al fosfato de bario precipitado. Cantidad de Ba 3 (PO 4 ) 3 diaria = 5,225 mol de Ba2+ 1 día x 1 moles Ba 3 (PO 4 ) 3 3 moles Ba2+ x 602 g Ba 3 (PO 4 ) 3 1 mol Ba 3 (PO 4 ) 3 Cantidad diaria de lodo que se obtiene: 1048,48 g de lodos/día

24 Solución Por lo tanto la cantidad de lodo anual que se genera será: 1.048,40 g lodo x 365 días 1 día 1 año = ,2 g de lodos anuales = 0,3827 toneladas lodo anuales Una posible variante de este problema consistiría a en calcular la obtención n de lodos con un porcentaje de humedad.

25 PROBLEMAS Un agua procedente de un pozo de las medianías as presenta una dureza moderada debido a su alto contenido en Ca 2+. Para reducirla se trata con Na 2 CO 3 y su contenido se rebaja a 5 mg de CaCO 3 / L agua. Cuál l es la concentración n del ión i n CO 2-3 en el equilibrio?. Ca 2+ (ac)) + Na 2 CO 3 (ac) CaCO 3 (ac) + 2 Na + (ac) CaCO 3 (s) Ca 2+ (ac)) + CO 2-3 (ac) Dato: K ps (CaCO 3 ) = 5,0.10-9

26 BIBLIOGRAFÍA Marrero Domínguez, A; Palacios Díaz, D Pino. Depuración n y Reutilización n de aguas de Gran Canaria (2ª Edición). Consorcio Insular de aprovechamiento de aguas depuradas de Gran Canaria. Depuración n de Aguas Residuales en el Parque Rural de Teno. Gabinete de Estudios Ambientales S.L. Cabildo de Tenerife. Spiro,, Thomas G.; Stigliani,, William M. Química Medioambiental. Ed. Pearson. Prentice Hall (2003).