CARACTERISTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES

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CARACTERISTICAS DE LAS
AGUAS RESIDUALES
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Las aguas residuales necesitan ser
caracterizadas

• Para determinar qué contaminantes necesitan ser
  removidos para proteger la salud pública y los
  recursos hídricos.
• Para evaluar y optimizar el desempeño de los
  sistemas de tratamiento.
• Cuál es el consumo de agua
  per capita en
  su país?
  (litros
  por persona/día)

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Componentes de las Aguas Residuales2
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Las características se pueden dividir en tres
grandes áreas
Algunos ejemplos
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Ejemplos de pruebas analíticas para determinar la
concentración de contaminantes en las aguas
residuales

• Sólidos
• Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)
• Demanda Química de Oxígeno (DQO)
• Grasas y Aceites
• pH - Acidez y Alcalinidad
• Nitrógeno
• Fósforo
• Microorganismos Indicadores de Agentes Patógenos
  

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Sólidos

• Los sólidos pueden estar presentes en las aguas
  residuales en forma supendida y disuelta.
• Sólidos Totales (ST) Sólidos Suspendidos
  Totales (SST) Sólidos Disueltos Totales (SDT)
• Los SST se clasifican además en
  SS Volátiles and SS Fijos.
• Los SDT se clasifican además en
  SD Volátiles y SD Fijos.

ST SST SDT SSV SSF SDV SDF
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Sólidos - SST and SSV

• Los SST y los SSV se usan para determinar el
  inventario de sólidos y calcular parámetros
  operacionales.
• Sólidos Suspendidos Volátiles (SSV)
• Son importantes en los análisis de aguas
  residuales porque contienen la fracción
  biológicamente activa (viva) de la biomasa.
• Los SSV pueden contener organismos patógenos así
  como cepas de algas productoras de toxinas.

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Sólidos

• Algunos efectos de los SST en las aguas
  superficiales
• Aumento en la turbidez
• Menor penetración de luz Reducción de
  fotosíntesis Menos OD.
• Pueden afectar la capacidad visual de los peces,
  también tapan sus branquias y afectan su
  crecimiento.
• Los depósitos de SS (sedimento) en ríos y lagos
  reducen su vida útil y afectan la ecología
  béntonica.

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Medición del Contenido Orgánico

• Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)
• Demanda Química de Oxígeno (DQO)

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DBO

• DBO La prueba consiste en medir la cantidad de
  oxígeno disuelto (OD) usada por los
  microorganismos en la oxidación bioquímica de
  materia orgánica.
• Los microorganismos en la muesta usan el oxígeno
  para degradar compuestos orgánicos complejos (
  alimento).
• Los resultados proveen un estimado indirecto de
  la concentración de los desperdicios orgánicos
  biodegradables.

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DBO5

• Es la prueba más utilizada para determinar el
  nivel de contaminación orgánica de las aguas
  residuales.
• Algunas limitaciones de la prueba
• Los resultados no están disponibles por cinco
  días.
• Se necesita algún tipo de pre-tratamiento si hay
  contaminantes tóxicos en las aguas residuales.

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DQO

• Esta prueba mide la cantidad de oxígeno requerida
  para la oxidación química de la materia orgánica
  en las aguas residuales.
• Se utiliza un oxidante químico fuerte en una
  prueba de approx. dos horas.
• Los resultados proveen un estimado indirecto de
  la concentración de la materia orgánica
  biodegradable y la no-biodegradable.
• Por qué es el DQO de una muestra generalmente
  más alto que su DBO?

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DQO

• Ventajas
• No hay que esperar 5 días para obtener
  resultados.
• Mide la concentración de desperdicios orgánicos
  no-biodegradables que son muy
  tóxicos para la prueba de DBO.
• Desventajas
• No mide la biodegradabilidad de los contaminantes
  (la mayoría de los contaminantes se tratan a
  través de la biodegradación/decomposición
  microbiana de la materia orgánica).
• Se generan compuestos tóxicos durante el análisis
  (Hg y Cr).

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Grasas y Aceites

• Se incluyen los aceites, grasas, ceras y otros
  compuestos relacionados.
• Origen alimentos (A.R. domésticas),
  lubricantes y aceites desechados (A.R.
  industriales).
• Interfieren con la actividad biológica en el
  sistema de tratamiento y en los cuerpos
  receptores.
• Prueba más utilizada extracción de la muestra
  con n-hexano (estos compuestos son solubles en
  n-hexano).

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pH

• La acidez y la alcalinidad pueden fluctuar
  dependiendo del sistema de tratamiento utilizado
  Necesitan ser controladas a través del proceso
  de tratamiento.
• Los cambios drásticos en el pH puden afectar a
  los microorganismos en el sistema de tratamiento
  y la vida acuática de los cuerpos receptores La
  mayoría de los organismos no los toleran.

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pH

• Acidez
• La nitrificación depende del pH y declina
  significativamente a pHs menores de 6.8.
• Incrementa la corrosión de tuberías y estructuras
  de concreto.
• En los cuerpos receptores, la acidez excesiva
  permite la liberación de metales tóxicos que de
  otra manera hubiesen quedado fijados al sedimento
  (y así pudiesen haber sido removidos más
  fácilmente por los sistemas de tratamiento de
  agua potable).
• Análisis Medidor de pH o papel pH.

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pH

• Alcalinidad
• Medida de la capacidad acidoneutralizante de una
  sustancia química en solución acuosa.
• Compuestos acidoneutralizantes primordialmente
  las bases bicarbonato (HCO3-) y carbonato
  (CO32-), y ocasionalmente hidróxido (OH-),
  boratos, silicatos, fosfatos y amonio.
• Las A.R. crudas son generalmente alcalinas
  (reciben alcalinidad del sistema de suministro de
  agua, agua subterránea, agentes limpiadores,
  residuos de alimentos, etc.)

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pH

• La nitrificación usa alcalinidad se necesita de
  suficiente alcalinidad para lograr nitrificación.
• Análisis Titrimétrico

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Nitrógeno

• Nutriente or bioestimulante.
• Orígenes en A.R. domésticas Amoniaco, nitritos y
  nitratos de la descomposición de las proteínas y
  urea provenientes de desechos humanos amoniaco
  de productos de limpieza.
• Otros Escorrentía que arrastra químicos
  agrícolas y desechos de animales, degradación
  biológica de plantas y animales, descargas
  industriales.

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Nitrógeno

• Formas en solución acuosa Nitrógeno orgánico,
  nitrógeno amoniacal, (NH3-N), nitritos (NO2-) y
  nitratos (NO3-).
• N Total Nitrógeno Orgánico (NH3-N)
  (NO2-) (NO3-)
• Las formas predominantes en las A.R son
  nitrógeno orgánico y nitrógeno amoniacal.

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Nitrógeno

• Nitrógeno amoniacal (NH3-N) Existe en solución
  acuosa como un gas (NH3) o ión amonio (NH4),
  dependiendo del pH y la temperatura.
• Las concentraciones excesivas son tóxicas.
• Análisis Colorimétrico y titrimétrico

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Nitrógeno

• Nitritos y Nitratos El nitrógeno amoniacal se
  oxida biológicamente a nitrito (NO2-) y después a
  nitrato (NO3-) en el agua.
• El análisis se realiza principalmente en
  suministros de agua potable.
• Análisis Colorimétrico y titrimétrico

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Nitrógeno

• Las bacterias convierten rápidamente los nitritos
  en nitratos. Los nitratos son muy solubles y son
  nutrientes para el plancton, plantas acuáticas y
  algas.
• En concentraciones excesivas es tóxico para los
  peces, y lleva a la eutofización.
• Puede causar envenenamiento o methamoglobinemia
  (Síndrome del niño azul).

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Fósforo

• Nutriente or bioestimulante
• Formas usuales en solución acuosa fósforo
  orgánico, polifosfato y ortofosfato.
• Con el tiempo, el fósforo orgánico y el
  polifosfato se degradan a ortofosfato, la cual se
  asume es la forma principal presente en las A.R.
  

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Fósforo

• Orígenes en A.R. domésticas en su mayoría,
  compuestos resultantes de desechos humanos y
  agentes limpiadores.
• Otros escorrentía que arrastra residuos de
  fertilizantes, desechos de animales, y aguas
  residuales industriales (e.g., compuestos de
  fosfato usados para acondicionar el agua de
  calderas industriales.)

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Fósforo

• No es tóxico, pero en exceso estimula el
  crecimiento de algas en aguas superficiales.
  (Ligado a la eutrofización).
• Análisis Colorimétrico o
  iónico-cromatográfico

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Patógenos

• Son descargados por personas infectadas o que son
  portadoras de una enfermedad en particular.
• Principales categorías encontradas en las A.R
  bacterias, virus, protozoos, helmintos (gusanos
  parasíticos).
• Enfermedades transmitidas a través del agua
  gastroenteritis, disentería, hepatitis A,
  fiebre tifoidea, cólera, giardiasis

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Algunos agentes infecciosos en A.R. no tratadas
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Microorganismos Indicadores de Agentes Patógenos

• Los organismos patógenos en las A.R. son
  difíciles de aislar, por lo que organismos
  coliformes no-patogénicos (que son
  mucho más numerosos y fáciles de analizar) son
  usados como organismos indicadores.
• Cada persona descarga alrededor de 100-400
  billones de organismos coliformes/día.
  Su presencia se toma como un indicador de
  que hay organismos patógenos que pudieran estar
  presentes.

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Microorganismos Indicadores de Agentes Patógenos

• Los Coliformes Totales incluyen Coliformes
  Fecales Coliformes de Origen No-fecal.
• Para las A.R., el grupo indicador más usado es el
  de los coliformes fecales.
• El grupo de c. fecales está compuesto de varias
  cepas de bacterias, donde se encuentra la
  Escherichia coli (La cepa no-patogénica es la
  que se utiliza en el análisis.)
• Las especies de E. coli aparentan ser las más
  representativas de contaminacion por origen fecal.

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Microorganismos Indicadores de Agentes Patógenos

• Análisis
• Técnica de Fermentación en Tubos Múltiples
• Técnica de Filtración por Membrana

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Concentraciones típicas de contaminantes de
importancia en A.R. no-tratadas2
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Referencias

• Boulder Area Sustainability Information Network
  (BASIN) http//bcn.boulder.co.us/basin/index.html
  
• Metcalf Eddy, Inc. Wastewater Engineering
  Treatment and Reuse, 4th ed., McGraw Hill,
  New York, 2003.
• Peavy, H.S., D.R. Rowe and G. Tchobanoglous
  Environmental Engineering, McGraw Hill,
  New York, 1985.
• Water Environment Federation Wastewater
  Engineering Glossary, 1998.