Ciclo hidrológico Fuente: http://science.nasa.gov
Definición: Aguas Residuales aquellas que provienen de las actividades humanas que se desarrollan en: núcleos urbanos, procesos industriales, agrícolas y ganaderos, mineros.
Aguas pluviales Aguas blancas Aguas negras o urbanas Aguas industriales Aguas agrarias
Aguas pluviales Escorrentía superficial provocada por las precipitaciones atmosféricas. Grandes aportaciones intermitentes de caudal, Contaminación importante durante los primeros 15-30 minutos. Lavado de la atmósfera, superficies y terrenos. Dificultades en el tratamiento, consecuencia de enormes diferencias entre caudales estacionales: Capacidad de absorción limitada. Aporte de arenas. Aporte de productos voluminosos, pudiendo llegar a tupir rejas o tamices.
Aguas blancas Escorrentía superficial y drenajes. Grandes aportaciones intermitentes de caudal y contaminación originada por: contaminación atmosférica: lluvias ácidas. actividad humana y asociada (papeles, colillas, excrementos de animales,..), restos de la recogida y evacuación de basuras, etc.. residuos del tráfico (aceites, grasas, hidrocarburos, compuestos fenólicos y de plomo, etc.). arenas, residuos vegetales y biocidas (insecticidas, herbicidas, abonos,..). aguas de drenaje (aguas salobres, fugas de alcantarillado, etc.).
Aguas negras o urbanas Vertidos de actividad humana doméstica, actividades comerciales, industriales y agrarias, incluyendo las aguas de drenaje y escorrentía. Caudales y contaminación más regulares Tipo de contaminación: microorganismos, urea, albúmina, proteínas, ácido acético; bases jabonosas y almidones; aceites: animales, vegetales y minerales; hidrocarburos; gases: sulfhídrico, metano, etc.; sales: bicarbonatos, sulfatos, fosfatos, nitritos, nitratos, etc.
Aguas industriales Actividades relacionadas con la industria (preparación de materias primas, elaboración y acabado de productos, transmisión de calor y frío). Sustancias propias de cada actividad industrial (tóxicos, iones metálicos, productos químicos, detergentes, hidrocarburos, productos radiactivos, etc.). Gran variedad y cantidad de compuestos vertidos por tipo de actividad, obliga a una investigación propia para cada tipo de industria
Aguas agrarias Actividades agrícolas y ganaderas. Contaminación de este tipo de aguas es muy importante: Sustancias similares a los vertidos de origen doméstico Productos característicos de la actividad agraria: fertilizantes, biocidas, estiércol, etc.. Los fertilizantes, sustituidos por abonos de origen inorgánico, como sulfatos, nitratos, fosfatos, etc.
CONTAMINACIÓN DEL AGUA: Presencia en el agua de Impurezas en cantidad y naturaleza que impide su utilización en un uso determinado USO IMPUREZAS DETERMINACIÓN
CONTAMINACIÓN DEL AGUA: Propiedades Físicas, Químicas y Biológicas H + H + O = O = H + H + 105 o O = H + H +
CONTAMINACIÓN DEL AGUA Los contaminantes producen: Incremento de temperatura (eutrofización) Incremento de turbidez, color y espumas Incremento de sales inertes Disminución del oxígeno disuelto Incremento de nutrientes (eutrofización) Incremento de gérmenes patógenos Toxicidad Biodegradación y Bioacumulación Efectos cancerígenos y mutagénicos
CONTAMINACIÓN DEL AGUA: EVALUACIÓN DEL NIVEL DE CONTAMINACIÓN SEGUIMIENTO DE PROCESOS DE DEPURACIÓN DETERMINACIÓN DE LA CALIDAD DEL EFLUENTE Parámetros Físicos: Sólidos en Suspensión, turbidez, Color, Sabor y olor, Temperatura Parámetros Químicos: ph, Conductividad eléctrica, DQO, DBO, Nutrientes Parámetros Biológicos: Indicadores patógenos
Sólidos Suspendidos: Disueltas Coloidales En suspensión Iones/Moléculas Virus Algas/Bacterias 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 10 2 micras Clasificación de las partículas presentes en el agua, atendiendo a su diámetro
Sólidos Suspendidos: Origen: Inorgánicos: arcillas, sedimentos, Orgánicos: fibras vegetales, algas, bacterias, Líquidos inmiscibles Problemas: Estético Adsorción de agentes químicos y biológicos Originar enfermedades Medida: Testgravimétrico
Turbidez: Origen: Erosión de material inorgánico coloidal: arcillas, sedimentos, Fibras vegetales, algas, bacterias, Detergentes, Emulsionantes, Problemas: Estético: Opacidad, color Adsorción de agentes químicos y biológicos Dificulta la desinfección Medida: Espectrometría
Color: Color Aparente---Sólidos Suspendidos Color Real---Sólido Disueltos Origen: Contacto con residuos orgánicos: hojas, semillas, madera, Taninos, ácidos húmicos: pardo-marrón Óxidos metálicos: hierro (rojo), manganeso negro), Problemas: Estético: Opacidad, color Indicador de impurezas Medida: Espectrometría
Sabor y Olor: Vinculantes Origen: Minerales, metales, sales del suelo Sustancias orgánicas: Derivados de petróleo: MTBE, gasolina, Descomposición biológica: sulfuros,.. Algas Problemas: Estético Indicador de impurezas Medida: Espectrometría
Temperatura: Influencia sobre actividad biológica: T= 10ºC-----Duplicar actividad biológica Influencia sobre propiedades físicas del agua: viscosidad, densidad, solubilidad de gases Oxígeno disuelto: Oxidación biológica de comptos. Orgánicos, actividad biológica Influencia sobre reacciones químicas: solubilidad de sólidos
ph: Desequilibrio iónico asociado a vertido de sustancia extrañas o alteraciones de temperatura Origen: disolución de sólidos, líquidos y gases Problemas: Inhibición de actividad biológica Agresividad Medida: Potenciometría: phmetro Indicadores Ácido-Base
Sólidos Disueltos Totales: Origen:disolución de sólidos, líquidos y gases Sustancias Inorgánicas: minerales, metales, gases Sustancias Orgánicas: vegetación, comptos. Químicas orgánicos,.. Problemas: Estético: color, olor, sabor Toxicidad Agua destilada= agua agresiva Medida: Evaporación a sequedad Conductividad eléctrica, influenciada por tipo de iones, movilidad y número.
Demanda Bioquímica de Oxígeno: Material biodegradable formado por compuestos orgánicos: grasas, proteínas, alcoholes, aldehídos, etc = alimento de microorganismos Degradación Bioquímica por oxidación o reducción DBO: Oxígeno disuelto consumido durante el proceso de oxidación biológica de la materia orgánica (20º C, ausencia de luz)
Demanda Bioquímica de Oxígeno: Fase estacionaria Fase endógena Log del nº de microorganismos Fase de retardo Fase de crecimiento exponencial Tiempo
Demanda Bioquímica de Oxígeno: Oxígeno remanente y DBO, mg/l de O2 DBO 5 Tiempo, días
Demanda Química de Oxígeno: Sustancias químicas resistentes a degradación biológica: ácidos tánicos, celulosa, detergentes no biodegradables, derivados de petróleo, etc DQO: Cantidad de oxígeno disuelto consumida durante el proceso de oxidación química provocado por un agente químico fuertemente oxidante. Medida: Espectrometría: (Cr 6+ )+ O 2 --> (Cr 3+ )
Carbono Orgánico Total (COT): Contabiliza la materia orgánica presente en el agua (concentraciones pequeñas de materia orgánica). Medida: Oxidación a alta temperatura y Análisis Infrarrojo de anhídrido carbónico producido
Nitrógeno (Nutriente): Origen: Constituyente de proteínas, clorofila y otros Fertilizantes químicos Pozos negros, residuos animales Varias formas: NH 3 + O 2 NO 2- + 3 H + NO 2- + 1/2 O 2 NO - 3
Nitrógeno (Nutriente): Nitrógeno amoniacal - Aumenta la demanda de cloro - Agota recursos de oxígeno al transformarse - Junto al fósforo, produce crecimiento de algas - Tóxico para los peces Nitrógeno-nitrito/nitrato - Estimula crecimiento acuático y de algas - Gran toxicidad ---metahemoglobinemia (sindrome baby blue)
Nitrógeno (Nutriente): Nitrógeno orgánico: método Kjeldahl Nitrógeno amoniacal o ion amonio, en función del ph de la solución. medida colorimétrica medida titrimétrica conjuntos ión-electrodo específicos. Nitrito-Nitrato medida colorimétrica cromatografía ionica
Fósforo (Nutriente): Estimula el crecimiento acuático y algas Origen: vertidos urbanos (detergentes, fosas sépticas, etc.) vertidos de la industria agroalimentaria (abonos, piensos, etc.). Medidas: medida colorimétrica cromatografía ionica
Biodegradabilidad de un agua residual: DBO 5 / DQO >0,4: biodegradable 0,2-0,4: biodegradable <0,2 no es biodegradable Desarrollo favorable de la actividad de microorganismos: (DBO 5 / N)=20 (DBO 5 / P)=100
Aceites y Grasas: Origen: grasas animales, aceites, ceras y otros Problemas: Interfiere con la vida biológica en aguas superficiales al crear películas y acumulaciones de materia flotante desagradables. Medida: Extracción L-L y analisis infrarrojo
Indicadores Patógenos: Patógeno: organismo capaz de infectar o transmitir una enfermedad, algunos requieren un ser-huésped para su crecimiento Bacterias: Cólera, tifus, salmonela, Virus: Hepatitis, meningitis, poliomielitis, Protozoos: Amebiasis, giardiasis (Giardia lamblia) Helmintos: Dracontiasis, esquistosomiasis, Análisis caros y lentos, Indicadores patógenos
Indicadores Patógenos: Aplicable a cualquier tipo de agua Estar presente siempre que estén presente patógenos Ausente en ausencia de patógenos Procedimiento de análisis reproducible, sin pie a confusión Seguro para analistas Escherichia coli, en el intestino de animales de sangre caliente Coliformes fecales
Composición típica de Aguas Residuales Domésticas Concentración Contaminante Débil Media Fuerte Sólidos totales 350 720 1.200 Disueltos 250 500 850 Fijos 145 300 525 Volátiles 105 200 325 Sólidos en suspensión 100 220 350 Fijos 20 55 75 Volátiles 80 165 275 DBO 5 110 220 400 COT 80 160 290 DQO 250 500 1.000
Composición típica de Aguas Residuales Domésticas Concentración Contaminante Débil Media Fuerte Nitrógeno (total en forma de N) 20 40 85 Orgánico 8 15 35 Amoníaco libre 12 25 50 Nitritos 0 0 0 Nitratos 0 0 0 Fósforo (total en forma de P) 4 8 15 Cloruros 30 50 100 Sulfato 20 30 50 Alcalinidad (como CaCO 3 ) 50 100 200 Grasa 50 100 150 Coliformes totales 10 6-10 7 10 7-10 8 10 7-10 9 COVs <100 100-400 >400