Química Mente Octubre 2013
Química Mente, es una publicación del Grupo GEM Laboratorio de Química. Agradecemos sus comentarios, críticas y sugerencias. laboratorio.quimica@frra.utn.edu.ar Esperamos que disfruten de nuestra propuesta. Octubre 2013 Química Mente Página 2
Editorial Bienvenido al Boletín de Octubre de QUIMICA MENTE. Este mes, se continúa desarrollando el tema Efluentes y en este número presentamos Lagunas de Tratamiento. Se invita a los interesados a participar de la II Jornada de Medio Ambiente La Problemática del Arsénico, que se desarrollará en la Facultad Regional Rafaela el jueves 31 de octubre. Se presentan fotos de la Jornada de Enseñanza de Física y Química realizada en el mes de septiembre. Como en todas las ediciones, se informa sobre futuros Congresos y Jornadas, a realizarse en 2013-14, que pueden ser de su interés. Agradecemos sus comentarios y esperamos sus contribuciones e inquietudes. Laboratorio de Química UTN Rafaela Octubre 2013 Química Mente Página 3
Integrantes del Laboratorio de Química Dra. M. Cecilia Panigatti Lic. Rosana Boglione Lic. Carina Griffa Bioq. Fabiana Gentinetta Becarios M. Celeste Schierano Nabila Abzug Franco Laorden Corina Aimo Saida Abzug Melina Asforno Octubre 2013 Química Mente Página 4
TRATAMIENTO DE EFLUENTES LAGUNAS DE ESTABILIZACION Consisten en una masa de agua relativamente poco profunda contenida en un estanque de tierra de configuración controlada, cuya finalidad es el tratamiento de aguas residuales. Mediante un proceso físico y una acción conjunta de bacterias y algas (simbiosis), se puede lograr una eficiente depuración de líquidos cloacales y de algunos efluentes industriales, con un costo mínimo de mantenimiento. En las lagunas hay factores que no pueden controlarse, tales como cantidad de luz, temperatura y vientos. Y los factores que pueden controlarse son: carga de la laguna por unidad de superficie, profundidad, tiempo de retención, recirculación y distribución de carga. TIPO DE LAGUNAS Una de los indicadores utilizados para clasificar las lagunas es el proceso de degradación que predomina. Según este criterio, se proponen tres tipos de lagunas: anaeróbicas, aeróbicas y facultativa. Las lagunas de estabilización están en una situación intermedia entre lo que ocurre en los cuerpos receptores y lo que se realiza en una planta de tratamiento: el ambiente es natural, los factores intervinientes son naturales, pero la situación es controlable, si el diseño es adecuado. LAGUNAS AERÓBICAS Se las llama también lagunas de oxidación o procesos simbióticos algas-bacterias. La descomposición y estabilización de la materia orgánica se produce en medio aeróbico. Las bacterias aeróbicas al utilizar la materia orgánica se producen dióxido de carbono, agua, amoníaco, etc., que son sustancias que favorecen el desarrollo de algas, constituyendo su materia viva. El principio de su funcionamiento es la síntesis vegetal a expensas de la energía solar, en presencia del pigmento clorofílico. Algas: Transforman dióxido de carbono y agua en hidratos de carbono produciendo energía. Bacterias: Utilizan el oxígeno de la fotosíntesis produciendo la oxidación de la materia orgánica. Las condiciones muy particulares que exige el mantenimiento total del proceso aeróbico hace poco práctico el uso de lagunas aeróbicas, aún así se utiliza generalmente cuando se practica el tratamiento en serie combinándolas con otras lagunas. Octubre 2013 Química Mente Página 5
El oxígeno requerido por las bacterias proviene en gran parte del que se produce por la fotosíntesis y otra parte debido a la reaireación superficial. Como el proceso se basa en condiciones estrictamente aeróbicas, el diseño debe ser apropiado para conseguirlas, o sea que se debe prever una gran superficie en relación al volumen, factor que facilita el desarrollo de las algas. Deben ser revestidas para evitar crecimiento de malezas. Además, no producen olores desagradables. LAGUNAS ANAERÓBICAS El proceso de estabilización de la materia orgánica se realiza con ausencia total de oxígeno y sólo en la superficie libre podrá haber procesos aeróbicos, con mínimos desarrollo de algas. En el proceso anaeróbico, la materia orgánica es licuada, gasificada, mineralizada y transformada en materia orgánica más estable. Se pueden destacar tres etapas básicas: licuación, acidificación y gasificación. Mientras se mantenga un desarrollo balanceado de las bacterias anaeróbicas, el proceso es equilibrado. Las condiciones de anaerobiosis de estas lagunas son determinadas por la intensa carga que reciben. Para facilitar estos procesos debe tratarse de mantener estable la temperatura, ya que sus variaciones bruscas interfieren en el proceso. Por ello conviene dar a las lagunas cierta profundidad, entre 1,80 y 3,00 m, que facilita además las condiciones de anaerobiosis. Algunos de los indicadores que marcan un adecuado funcionamiento de estas lagunas son: El efluente almacenado presenta un color turbio y coloreado que debe ser sometido a tratamiento posterior por lagunas facultativas. Existe un continuo desprendimiento de gases (burbujeo). Existe una costra en la superficie de la laguna. Deben ser revestidas para evitar contaminación de agua subterránea. Se producen olores desagradables. LAGUNAS FACULTATIVAS Se pueden establecer 3 zonas de descomposición: - Zona con oxígeno disuelto (bacterias aerobias), en la parte superior de la laguna. - Zona con total ausencia de oxígeno, en el fondo de la laguna (anaerobiosis). - Zona intermedia: el contenido de oxígeno puede ser variable y aun estar ausente. Octubre 2013 Química Mente Página 6
Existen tres zonas según la distribución del oxigeno disuelto en el perfil de la laguna, la cercana a la superficie o aeróbica, una intermedia o facultativa y la inferior o anaeróbica. Los Indicadores que marcan un adecuado tratamiento del efluente son: El efluente almacenado presenta un color verde intenso debido a la presencia de algas verdes y verdes azuladas. La superficie debe estar libre de todo material sólido o costra. Deben ser revestidas para evitar contaminación de agua subterránea. Resumen de las características de las lagunas de estabilización Características Tipo de Laguna Aeróbica Anaeróbica Facultativa Proceso de degradación Aeróbico. Simbiosis bacteriasalgas Anaeróbico. La materia orgánica es licuada, gasificada, mineralizada y transformada en metano gaseoso y en materia orgánica sólida más estable. Existen 3 zonas: aeróbica, anaeróbica y facultativa Organismos Bacterias aeróbicas y algas Bacterias principalmente anaeróbicas Bacterias aeróbicas, anaeróbicas y facultativas Tirantes Bajos: 0,15 a 0,30 m para facilitar penetración de la luz Profundos: Entre 1,80 y 3,00 m, pueden llegar hasta 5,00 m. No debe ser inferior a 0,90 m. Cargas de DBO 11 y 220 kg/ha.día 25-30 kg/1000 m 3.día 75-120 kg/ha.día Períodos de retención 2 a 6 días 8 a 10 días 5 a 10 días Relación superficie/volumen Alta Baja Intermedia Remoción de DBO 80-95% 40-70% 75-90% Octubre 2013 Química Mente Página 7
Sellado: Para el revestimiento de las lagunas se utilizan membranas asfálticas o goma, colocadas sobre el terreno, el que previamente deberá ser compactado. También pueden utilizarse losas de hormigón con la ventaja de su durabilidad y bajo mantenimiento. En los casos donde el piso de la laguna presente poca arcilla (< 20 %) o que al compactarlo no se logra una buena impermeabilización, se recomienda efectuar un tratamiento de sellado. Una técnica para tal fin es agregar una capa de 15 cm de arcilla con otra similar del suelo existente en la excavación y luego compactarlo. Otras opciones de sellado son el suelo-cemento o las membrana plásticas. Medida de seguridad y mantenimiento: Las lagunas constituyen un peligro para las personas. Las paredes laterales pueden ser inestables, particularmente si no existe vegetación establecida y muy resbaladiza cuando están húmedas. Estos factores hacen que resulte relativamente fácil caerse dentro y muy difícil de salir. Es necesario un desmalezado periódico del sector lindante, tratando además de evitar el crecimiento de malezas y arbustos dentro de la laguna. Además en los cuatro laterales debe colocarse un cartel advirtiendo la presencia de un lugar peligroso. Ventajas: Ventajas e inconvenientes del sistema de lagunas de estabilización El material almacenado sufre una degradación y el efluente final tiene una menor carga orgánica y es menos contaminante que el inicial. Alta eficiencia en la eliminación de microorganismos patógenos Es posible planificar el uso del efluente almacenado haciendo un aprovechamiento más adecuado del mismo. Sencilla y rápida ampliación, si aumenta el caudal de los efluentes, debiendo preverse la necesaria reserva de tierra con provisiones de futuro. Prácticamente no hay estructuras. No son necesarios equipos mecánicos ni energía eléctrica. Operación simple. Mantenimiento con poco personal, no especializado. Inconvenientes: Se requiere una gran superficie de terreno destinada para este fin. El sistema puede generar olores desagradables. Se puede favorecer la proliferación de insectos y roedores. Se puede provocar una contaminación de las aguas subterráneas. Se requiere de un mantenimiento periódico (corte de malezas). Constituyen un factor de riesgo de accidentes para personas y animales. Octubre 2013 Química Mente Página 8
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2º Jornada de Enseñanza de la Física y de la Química, desarrolladas el 25 de Septiembre en la UTN Facultad Regional Rafaela Octubre 2013 Química Mente Página 10
PREMIOS NOBELES Alfred Bernhard Nobel (1833-1896) Sueco Descubrió la dinamita mezclando nitroglicerina con un material absorbente (tierra de diatomeas). En su testamento estableció que se premiase cada año, sin distinción de nacionalidad, credo, raza o color, el mejor descubrimiento en el campo de la Física, la Química, la Medicina y la Fisiología, la Obra Literaria animada del mejor ideal y el trabajo más eficaz para el acercamiento y el desarme de los pueblos (obra en pro de la paz universal), de esta manera surge el Premio Nobel. Octubre 2013 Química Mente Página 11
Próximos Eventos VII Congreso de la Red Latinoamericana de Ciencias Ambientales Costa Rica, 11 al 15 de noviembre. http://www.congresocienciasambientales.org III Congreso Internacional de Ambiente y Energías Renovables Villa María, 13 al 15 de noviembre. http://www.cayer.com.ar AÑO 2014 5 o Congreso Internacional sobre Arsénico en el Ambiente Buenos Aires, 11 al 16 de mayo de 2014. http://www.as2014.com.ar/es/home.html Octubre 2013 Química Mente Página 12
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