INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA TEXTIL

TESINA
En relación al cuadro temático

Química del a...
INDICE

NATURALEZA Y PROPIEDADES DEL AGUA5
TIPOS DE AGUA
TIPOS DE IMPUREZAS
PARAMETROS ORGANICOS
PARAMETROS INORGANICOS
CA...
ETAPAS DEL TRATAMIENTO
TRATAMIENTO PRIMARIO
TRATAMIENTO SECUNDARIO
TRATAMIENTO TERCIARIO
TRATAMIENTO DE LOS FANGOS
DIGESTI...
EL OBJETIVO DE ESTE TRABAJO ES PRESENTAR LA
MATERIA DE UNA FORMA CLARA Y CONSISA PARA
QUE SE PUEDA ENTENDER DE UNA MANERA ...
NATURALEZA Y PROPIEDADES DEL AGUA

El agua pura no tiene olor, sabor, ni color, es decir, es
inodora, insípida e incolora....
MOLÉCULA DE AGUA.
Una molécula de agua está formada por dos átomos de
hidrógeno y uno de oxígeno. El extremo de la molécul...
a todo esto ya que alcanza su mayor densidad cuando se
encuentra a 4ºC. Cuando el agua se convierte en hielo los
puentes d...
biológicos.

6. Muchas sustancias se disuelven en agua fácilmente y
son estabilizadas por los puentes de hidrógeno, así se...
* Duras : son las que tienen muchos minerales como el
calcio y el magnesio. Esta agua se caracteriza porque
produce muy po...
Estas partículas son fundamentalmente arcillas que el río
arrastra y restos de plantas o animales que flotan en ella.
A to...
sumistro de aguas potables. El agua de manantial puede
suministrarse a través de la red de agua potable o
utilizarse para ...
Parámetros organicos

LOS PARAMETROS ORGANICOS DEL AGUA

Materia orgánica biodegradable:
Demanda Bioquímica de Oxígeno
(DB...
en el agua con un oxidante químico (normalmente
dicromato potásico en medio
ácido). Se determina en tres horas y, en la ma...
El fósforo, como el nitrógenos, es nutriente esencial para
la vida. Su exceso en el
agua provoca eutrofización.
El fósforo...
indican contaminación de origen industrial
en algunos casos se añaden al agua para la prevención
de las caries, aunque es
...
Los fenoles pueden estar en el agua como resultado de
contaminación industrial y
cuando reaccionan con el cloro que se aña...
Parámetros inorgánicos

LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS
DEFINICIÓN DE CONTAMINACIÓN DEL AGUA
La acción y el efecto de introd...
 La contaminación térmica provoca una disminución de
la solubilidad del oxigeno en el agua
TIPOS DE AGUA EN FUNCIÓN DEL O...
- Impide la entrada de la luz que provoca la disminución
de la fotosíntesis y por tanto una disminución de la
concentració...
- Turbidez
· Parámetros químicos: incluyen a los orgánicos, los
inorgánicos y los gases.
- Parámetros orgánicos: miden la ...
· Parámetros microbiológicos:
Este control es exclusivo para aguas de uso humano. Se
basan en medir la presencia de microo...
descomposición de la materia orgánica. Todo esto a su
vez, hace que disminuya la concentración de oxígeno.
Esta disminució...
Se produce también una decantación de los materiales
más pesados.
Depuración artificial del agua
Se lleva a cabo en la EDA...
desinfección de microorganismos mediante ozono, cloro
o luz ultravioleta, y la centrifugación donde se separan
las partícu...
otra cosa que un conducto que transporta el efluente a
verter a la superficie distancia, mar adentro, y a la
suficiente pr...
lixiviados. Es conveniente que estén próximos a las
EDAR y alejados de los centros urbanos
- Reutilización de los lodos en...
pasos de limpieza con agua durante toda la producción.
El agua residual producida tiene que ser limpiada de
grasas, aceite...
con otras técnicas de
tratamiento de aguas
residuales debido a la
calidad constante del
efluente, que es
parcialmente o ca...
químicos o una combinación de ambos , cuando se
aplican a las aguas
residuales de la industria textil, son comentados a tr...
Este parámetro afecta un número importante de procesos
que definen la calidad del agua: a) La velocidad de las
reacciones ...
residuales industriales son altamente coloreadas e
imparten color a las aguas en las que se descargan,
destacan las aguas ...
hacerse de forma científica, pero el ojo humano en las
condiciones correctas también puede ver el color
intrínseco del agu...
La luz del sol contiene todos los colores del espectro. El
agua absorbe todos los colores pero algunos mas que
otros. Esto...
daños a la salud al nivel en que se encuentran en las
aguas de suministro convencionales, sin embargo,
cuando los niveles ...
doméstico, al estar en contacto con el aire y con otros
oxidantes, como por ejemplo cloro, ocurre la
precipitación y el pr...
y el manganeso. Estas bacterias forman grandes
conglomerados de materia orgánica, de color negrorojizo
por la presencia de...
10.1.1 TRATAMIENTO CON FOSFATOS: Si la
concentración de fierro es menor a 0.1 ppm y la de
manganeso es igual o mayor a 0.3...
existe un orden de selectividad. El fierro y el manganeso
son adsorbidos preferentemente sobre otros
cationes como calcio,...
Este proceso, sumamente efectivo en la remoción de Fe y
Mn, implica el riesgo de producir daños
irreversibles en la resina...
y microorganismos.
La oxidación por aire es efectiva para el fierro pero no
para el manganeso, el cual requiere de oxidant...
que en contacto con el fierro y el manganeso, oxida éstos
a hidróxido férrico Fe(OH)3 y dióxido de
manganeso MnO2 insolubl...
menos que previamente se trate el agua para remover la
materia orgánica presente.
10.1.5 OXIDACIÓN POR OZONO: El ozono es ...
Alcanilidad

La alcalinidad del agua es la medida de su capacidad
para neutralizar ácidos. También se utiliza el término
c...
Causas que propician la alcanilidad

Aunque muchos compuestos pueden contribuir a la
alcalinidad del agua natural, la mayo...
de aguas residuales.

Internacionalmente es aceptada una alcalinidad mínima
de 20 mg de CaCO3/L para mantener la vida acuá...
También es conveniente destacar que las agua con
alcalinidades elevadas no son necesariamente
perjudiciales para el consum...
-2ª fase
Después de que vire la fenolftaleína añadimos unas gotas
del indicador anaranjado de metilo y en el momento en
qu...
Si graficamos el volumen del ácido consumido frente
al pH podemos observar con mayor claridad el proceso
de la valoración....
-Z = mL de la lectura de la bureta en el punto de viraje del
anaranjado de metilo
-N = normalidad del ácido

1º caso:
Si X...
El número 1000 que encontramos en las ecuaciones no
es más que un factor de conversión para obtener
nuestros resultados en...
magnésio existentes (miligramos) por cada litro de agua;
que puede ser expresado en concentraciones de CaCO3.
Es decir:
Du...
Dureza temporal
La dureza temporal se produce a partir de la disolución
de carbonatos en forma de hidrógenocarbonatos
(bic...
Medidas de la dureza del agua
Las medidas de dureza o grado hidrotimétrico del agua
son:
mg CaCO3/l o ppm de CaCO3
Miligra...
Agua dura

≤180 ≤18.0 ≤10.05 ≤12.59

Agua muy dura

>180 >18.0 >10.05 >12.59

Eliminación de la dureza
Las operaciones de ...
enfermedades cardiovasculares en los varones, por
encima del nivel de 170 mg de carbonato de calcio por
litro en el agua. ...
(miligramos) por cada litro de agua; puede ser expresado
en concentraciones de CaCO3.
Es decir:
Dureza (mg/l de CaCO3) = 2...
octaédrica. Su fórmula química es C10H16N2O8.
La Quelatación se define como la formación de complejos
solubles de iones me...
acido ascórbico estabiliza la vitamina contra la oxidación
combinándose con las impurezas de los iones metálicos
presentes...
ESTABILIDAD DE LOS QUELATOS
La fuerza de la ligazón entre los iones metálicos y los
ligandos ha sido objeto de extensas in...
El orden de estabilidad tiene una importante
consecuencia en el uso de los agentes secuestrantes en
sistemas donde dos o m...
marcadamente por la presencia de otros iones metálicos
bivalentes. Asípor ejemplo, la sal disódica del quelato de
Cobre-ED...
utilidad comercial. Las investigaciones de Pfeiffer,
Brintzinger y otros sobre las reacciones del acido
NitriloTriacético ...
reducción de la contaminación o las características no
deseables de las aguas, bien sean naturales, de
abastecimiento, de ...
•

tratamiento por objetivo (cada etapa del tratamiento
tiene una meta específica relacionada con algún tipo
de contaminan...
Las depuradoras de aguas domésticas o urbanas se
denominan EDAR (Estaciones Depuradoras de Aguas
Residuales), y su núcleo ...
o su eliminación anaerobia en digestores cerrados.
Ambos sistemas producen fangos en mayor o menor
medida que, a su vez, d...
complementándose con la segunda fase (humedales) al
100% de eliminación de bacterias patógenas.
Este sistema tiene grandes...
DISMINUCIÓN DEL VOLUMEN DE LOS FANGOS:
ESPESAMIENTO/FLOTACIÓN
La disminución del volumen que ocupan los fangos de
una E.D....
Este tipo de espesadores suelen estar tapado para evitar
olores.
La solera del espesador debe tener una pendiente mínima d...
consigue mediante la introducción de aire. Estas
pequeñas burbujas de aire arrastran a las partículas
sólidas hacia arriba...
sólidas del fango gracias a la fuerza centrífuga que se
aplica.
El fango se introduce en de forma continua,
concentrándose...
La carga de sólidos volátiles por m3de digestor se
denomina carga de trabajo y según aumenta la carga de
trabajo, disminuy...
Tiempo de
retención

•

2

3

4

6

7

Reducción
de materia 5
volátil (%)
•

1

8

10

17

24

29

33 40

Temperatura: El ...
energía además de liberar al medio metano (CH4), dióxido
de carbono (CO2) y agua (H2O).
Este tipo de digestión trascurre e...
En este proceso hay que tener en cuenta una serie de
factores tales como el pH, la temperatura (10-60ºC), la
agitación y c...
sistemas (como la digestión o la incineración) están fuera
de servicio.
- Como sistema complementario a los procesos de
di...
ACONDICIONAMIENTO
ACONDICIONAMIENTO QUÍMICO
Se utiliza para la coagulación de la materia sólida a la vez
que se libera muc...
•

La deshidratación suele ser necesaria antes de la
incineración ya que se consigue aumentar el poder
calorífico al dismi...
este proceso es la gran superficie de terreno que se
requiere.
FILTRO BANDA
Es un sistema de alimentación continua de fang...
El proceso de filtrado varía entre 25 horas, dependiendo
de la duración de las diferentes etapas que pasamos a
enumerar a ...
Con este sistema se consigue extraer el agua embebida
de los fangos gracias a la evaporación de la misma. El
secado térmic...
Los P.B.A. se dividen en dos grandes grupos:
•Proceso de fangos activados: el cultivo se
mantiene en suspensión.
•Procesos...
denominan “flóculos” y que son susceptibles de
ser separados por decantación(lodos).

DIGESTIÓN AEROBIA DE
LODOS.ESTABILIZ...
completa,tomando como base de diseño ña
reducción de S.S.V.

OBJETIVOS DE LA
FERMENTACIÓN AEROBIA
Dar solución a la ingent...
de la materia en el 2006 y avanzar en el
tratamiento anaerobio.

CARACTERÍSTICAS DE LOS
RESIDUOS
Físicas: Tamaño y distrib...
composta o abonamiento
El Compost de Aguas Residuales es Tóxico, NO
Fertilizante Ecológico: Produce tu propio Compost
Ecol...
Entre las denuncias de ese documental están la
corrupción en la EPA (Agencia de Protección Ambiental
del gobierno de EE.UU...
balcón por ejemplo, pero en ese caso, lo ideal es hacer
poca cantidad y depositar los restos vegetales
lentamente, para qu...
residuales, a la vez que el agua de lluvia, los riegos
fueron los primeros en tener interés en la calidad del
agua. Ellos ...
resultado la eliminación de microorganismos patógenos,
evitando así que estos
microorganismos lleguen a ríos o a otras fue...
tratamiento que una pequeña, puede causar mucha
mayor contaminación del
receptor. Sin embargo, las normas de limitación de...
convierta en una fuente de conflictos regionales, como ya
está sucediendo en el oriente. El suministro de agua
potable est...
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Tesis quimica
Próxima SlideShare
Cargando en…5
×

Tesis quimica

1.782 visualizaciones

Publicado el

0 comentarios
2 recomendaciones
Estadísticas
Notas
  • Sé el primero en comentar

Sin descargas
Visualizaciones
Visualizaciones totales
1.782
En SlideShare
0
De insertados
0
Número de insertados
6
Acciones
Compartido
0
Descargas
21
Comentarios
0
Recomendaciones
2
Insertados 0
No insertados

No hay notas en la diapositiva.

Tesis quimica

  1. 1. INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA TEXTIL TESINA En relación al cuadro temático Química del agua TEXTIL PRESENTA ASESORES: ING. IRENE MONROY FERIA DICIEMBRE 2012 1
  2. 2. INDICE NATURALEZA Y PROPIEDADES DEL AGUA5 TIPOS DE AGUA TIPOS DE IMPUREZAS PARAMETROS ORGANICOS PARAMETROS INORGANICOS CALIDAD DEL AGUA EN LA INDUSTRIA TEXTIL UNIDAD 2 TIPOS DE IMPUREZAS Y SU INFLUENCIA EN LOS PROCESOS TEXTILES TURBIDEZ COLOR FIERRO MANGANESO ALCALINIDAD DUREZA DEL AGUA GRADOS DE DUREZA AGENTES SECUESTRANTES QUELATOS POLIFOSFATOS UNIDAD 3 TIPOS DE TRATAMIENTOS TRATAMIENTO FISICO-QUIMICO TRATAMIENTO BIOLOGICO Y MICROBIAL 2
  3. 3. ETAPAS DEL TRATAMIENTO TRATAMIENTO PRIMARIO TRATAMIENTO SECUNDARIO TRATAMIENTO TERCIARIO TRATAMIENTO DE LOS FANGOS DIGESTION ANAEROBICA DIGESTION AEROBICA COMPOSTA O ABONAMIENTO DE POLIMERIZACION TERMAL DEPOSICION DE FANGOS IMPACTO AMBIENTAL UNIDAD 4 INTRODUCCION CLASIFICACION TENSOACTIVOS ANIONICOS TENSOACTIVOS CATIONICOS TENSOACTIVOS NO IONICOS TENSOACTIVOS ANFOTERICO 3
  4. 4. EL OBJETIVO DE ESTE TRABAJO ES PRESENTAR LA MATERIA DE UNA FORMA CLARA Y CONSISA PARA QUE SE PUEDA ENTENDER DE UNA MANERA MEJOR ES DECIR QUE AL ESTUDIAR EN ESTE ARTICULO TODOS PODAMOS COMPRENDER MEJOR ESTA MATERIA YA QUE A DECIR VERDAD EN ESTA MATERIA SE INTEGRAN OTRAS MATERIAS TALES COMO LO QUE ES LA GESTION AMBIENTAL, SEGURIDAD E HIGIENE ENTRE OTRAS MATERIAS EN LA CUAL ESTA LLEVA UNA RELACION BILATERAL DE MANERA DIRECTA CABE MENCIONARSE QUE MI AMBICION FUE EL DE MENCIONAR DE MANERA CONJUNTA TODO LO QUE ES LA UNIDAD TEMATICA 4
  5. 5. NATURALEZA Y PROPIEDADES DEL AGUA El agua pura no tiene olor, sabor, ni color, es decir, es inodora, insípida e incolora. Su importancia reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que suceden en la naturaleza, no solo en organismos vivos sino también en la superficie no organizada de la tierra, así como los que se llevan a cabo en laboratorios y en la industria, tienen lugar entre sustancias disueltas en agua. El agua, uno de los elementos más comunes de nuestro planeta, es una sustancia relativamente simple pero muy flexible. Una molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Esta estructura molecular tan simple le da al agua una serie de propiedades químicas y físicas únicas que la sitúan en la importante posición que ocupa para que la Tierra sea un lugar habitable. Los elementos básicos, hidrógeno y oxígeno, están unidos de manera que producen una fuerza de atracción entre las moléculas de agua, lo que se conoce como enlaces de hidrógeno. La propiedad más conocida de este tipo de enlace es la flexibilidad, que permite que el agua adopte tres formas muy diferentes — sólida, líquida y gaseosa— según la temperatura y la presión del aire a la que esté expuesta. Dentro de estas tres formas, el agua se presenta en una abundante variedad de maneras. 5
  6. 6. MOLÉCULA DE AGUA. Una molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. El extremo de la molécula con los átomos de hidrógeno tiene carga eléctrica positiva, mientras que el otro polo tiene carga negativa. Esto provoca una atracción eléctrica entre las moléculas conocida como enlace de hidrógeno. Las propiedades más notables del agua son: 1. El agua es la única sustancia que podemos encontrar en la Tierra de forma natural como gas (vapor de agua), líquido o sólido (hielo). 2. La densidad es la medida que nos dice cómo de compacta es una sustancia. Se define como la unidad de masa dividida por el volumen que ocupa. Normalmente los sólidos suelen ser la forma más densa de cualquier sustancia, después los líquidos y después los gases. Normalmente la densidad disminuye con el aumento de temperatura. Sin embargo el agua pura es una excepción 6
  7. 7. a todo esto ya que alcanza su mayor densidad cuando se encuentra a 4ºC. Cuando el agua se convierte en hielo los puentes de hidrógeno le dan una estructura perfecta y ordenada que hace que sea menos denso que el agua líquida a bajas temperaturas y por eso el hielo flota sobre el agua. 3. El agua tiene un calor específico muy alto, lo que significa que se necesita mucha energía para aumentar su temperatura. Como la superficie de la Tierra está cubierta en un 71% por agua la energía que viene del Sol sólo produce cambios muy pequeños en la temperatura del planeta. El agua evita que la temperatura sea demasiado alta o demasiado baja y permite que pueda haber vida sobre la Tierra. El calor se almacena en el agua durante el verano y se libera durante el invierno. Los océanos actúan como moderadores del clima reduciendo las diferencias de temperatura durante las estaciones. 4. El agua también tiene un alto calor latente de evaporación, esto significa que hace falta mucha energía para evaporar el agua líquida. 5. Muchas sustancias se disuelven en agua fácilmente, así se permite el transporte de oxígeno, de dióxido de carbono, nutrientes y se hacen posibles los procesos 7
  8. 8. biológicos. 6. Muchas sustancias se disuelven en agua fácilmente y son estabilizadas por los puentes de hidrógeno, así se permite el transporte de oxígeno, de dióxido de carbono, nutrientes y se hacen posibles los procesos biológicos. 7. Otra fuerza muy importante que refuerza la unión entre moléculas de agua es el enlace por puente de hidrógeno Tipos de agua * Potables: Son las aguas que son aptas para el consumo humano. Se consideran aptas aquellas aguas que no tienen materias disueltas perjudiciales para la salud ( substancias en suspensión o microorganismos) * No potables: Son aquellas aguas que no son aptas para el consumo humano. Dentro de las agua potables tenemos: - Según la cantidad de minerales que tengan disueltos: 8
  9. 9. * Duras : son las que tienen muchos minerales como el calcio y el magnesio. Esta agua se caracteriza porque produce muy poca espuma cuando se junta con el jabón. Otra de las características de las aguas duras son la cantidad de residuos que dejan en el vaso cuando el agua se evapora o en los cacharros después de hervirla. Estos mismos residuos se incrustan en los lavavajillas o lavadoras y las estropean más que las aguas blandas. Las aguas duras suelen proceden de fuentes subterráneas en las que el agua ha tenido que atravesar diferentes capas de minerales. La disolución y arrastre de estos minerales es lo que le proporciona la dureza. * Blandas: Son las que tienen muy pocos minerales. Producen mucha espuma cuando se les mezcla con el jabón. Las aguas de pozo o aquellas que proceden de aguas superficiales suelen ser aguas blandas. El agua más blanda es el agua destilada que no posee ningún mineral. El agua destilada no es apta para el consumo humano. - Según la procedencia de las aguas: * Aguas superficiales: Son las proceden de los ríos, los lagos, los pantanos o el mar. Estas aguas, para que resulten potables, deben someterse a un tratamiento que elimina los elementos no deseados, tanto las partículas en suspensión como los microorganismos patógenos. 9
  10. 10. Estas partículas son fundamentalmente arcillas que el río arrastra y restos de plantas o animales que flotan en ella. A todo ello hay que sumar los vertidos que realizan las fabricas y las poblaciones. Para eliminar las impurezas físicas se utilizan fundamentalmente procedimientos de decantación que las hacen precipitar al fondo. Las bacterias son eliminadas por procedimientos químicos o biológicos. El aumento de la población ha obligado a reutilizar el agua de los ríos, sobre la que se vierten gran cantidad de contaminantes, Para ello se ha tenido que instalar grandes plantas potabilizadoras con la finalidad de convertir estas aguas no potables en aguas aptas para el consumo humano. Igualmente se han tenido que instalar en algunos lugares con pocos recursos hídricos plantas desalinizadoras que potabilizan el agua del mar. Con todo ello se obtiene la llamada " agua de grifo" que resulta apta para el consumo humano, aunque la calidad y las características de la misma resulten poco apetecibles. ( Más información sobre la contaminación del agua en el listado superior) * Aguas subterráneas: Son aquellas que proceden de un manantial que surge del interior de la tierra o la que se obtiene de los pozos. Estas aguas presentan normalmente un grado de contaminación inferior a las superficiales, pero, en la mayoría de los casos, deben tener un tratamiento previo antes de ser aptas para el consumo humana. El agua de los pozos se utiliza para el 10
  11. 11. sumistro de aguas potables. El agua de manantial puede suministrarse a través de la red de agua potable o utilizarse para embotellarse. Las aguas embotelladas, según sus características y proceso de embotellamiento. pueden ser diversas: * Aguas de manantial: Suelen ser aguas potables procedentes de una fuente ( A veces de la misma red de distribución de aguas) que ha sido sometidas a un proceso de potabilización y filtrado especial para hacerlas aptas para el consumo y proporcionarles mejor sabor y eliminarles posibles olores. Muchas veces se le suele añadir anhídrido carbónico. * Aguas minerales: Se consideran aguas minerales aquellas que proceden de un manantial subterráneo protegido y, a diferencia de otro tipo de aguas, presentan una riqueza constante de minerales no inferior a 250 partes por millón, siendo estos minerales de procedencia natural y no añadida. El embotellamiento debe producirse en su lugar de origen y el agua debe estar libre de microbios patógenos sin que se le aplique ningún 11
  12. 12. Parámetros organicos LOS PARAMETROS ORGANICOS DEL AGUA Materia orgánica biodegradable: Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) DBO5 es la cantidad de oxígeno disuelto requerido por los microorganismos para la oxidación aerobia de la materia orgánica biodegradable presente en el agua. Se mide a los cinco días. Su valor da idea de la calidad del agua desde el punto de vista de la materia orgánica presente y permite prever cuanto oxígeno será necesario para la depuración de esas aguas e ir comprobando cual está siendo la eficacia del tratamiento depurador en una planta. Materiales oxidables: Demanda Química de Oxígeno (DQO) Es la cantidad de oxígeno que se necesita para oxidar los materiales contenidos 12
  13. 13. en el agua con un oxidante químico (normalmente dicromato potásico en medio ácido). Se determina en tres horas y, en la mayoría de los casos, guarda una buena relación con la DBO por lo que es de gran utilidad al no necesitar los cinco días de la DBO. Sin embargo la DQO no diferencia entre materia biodegradable y el resto y no suministra información sobre la velocidad de degradación en condiciones naturales. Nitrógeno total Varios compuestos de nitrógeno son nutrientes esenciales. Su presencia en las aguas en exceso es causa de eutrofización. El nitrógeno se presenta en muy diferentes formas químicas en las aguas naturales y contaminadas. En los análisis habituales se suele determinar el NTK (nitrógeno total Kendahl) que incluye el nitrógeno orgánico y el amoniacal. El contenido en nitratos y nitritos se da por separado. Fósforo total 13
  14. 14. El fósforo, como el nitrógenos, es nutriente esencial para la vida. Su exceso en el agua provoca eutrofización. El fósforo total incluye distintos compuestos como diversos ortofosfatos, polifosfatos y fósforo orgánico. La determinación se hace convirtiendo todos ellos en ortofosfatos que son los que se determinan por análisis químico. Aniones: cloruros nitratos nitritos fosfatos cianuros fluoruros indican salinidad indican contaminación agrícola indican actividad bacteriólogica indican detergentes y fertilizantes indican acción bacteriológica anaerobia (aguas negras, etc.) 14
  15. 15. indican contaminación de origen industrial en algunos casos se añaden al agua para la prevención de las caries, aunque es una práctica muy discutida. Cationes: sodio calcio y magnesio amonio metales pesados indica salinidad están relacionados con la dureza del agua contaminación con fertilizantes y heces de efectos muy nocivos; se bioacumulan en la cadena trófica; (se estudian con detalle en el capítulo correspondiente) Compuestos orgánicos Los aceites y grasas procedentes de restos de alimentos o de procesos industriales (automóviles, lubricantes, etc.) son difíciles de metabolizar por las bacterias y flotan formando películas en el agua que dañan a los seres vivos. 15
  16. 16. Los fenoles pueden estar en el agua como resultado de contaminación industrial y cuando reaccionan con el cloro que se añade como desinfectante forman clorofenoles que son un serio problema porque dan al agua muy mal olor y sabor. La contaminación con pesticidas, petróleo y otros hidrocarburos se estudia con detalle en los capítulos correspondientes. 16
  17. 17. Parámetros inorgánicos LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS DEFINICIÓN DE CONTAMINACIÓN DEL AGUA La acción y el efecto de introducir materias, o formas de energía, o inducir condiciones en el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una alteración perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores o con su función ecológica. TIPOS DE CONTAMINACIÓN DEL AGUA La contaminación del agua puede estar producida por:  Compuestos minerales: pueden ser sustancias tóxicas como los metales pesados(plomo, mercurio, etc), nitratos, nitritos. Otros elementos afectan a las propiedades organolépticas (olor, color y sabor) del agua que son el cobre, el hierro, etc. Otros producen el desarrollo de las algas y la eutrofización (disminución de la cantidad de O2 disuelto en el agua) como el fósforo.  Compuestos orgánicos (fenoles, hidrocarburos, detergentes, etc) Producen también eutrofización del agua debido a una disminución de la concentración de oxigeno, ya que permite el desarrollo de los seres vivos y éstos consumen O2.  La contaminación microbiológica se produce principalmente por la presencia de fenoles, bacterias, virus, protozoos, algas unicelulares 17
  18. 18.  La contaminación térmica provoca una disminución de la solubilidad del oxigeno en el agua TIPOS DE AGUA EN FUNCIÓN DEL ORIGEN DE SU CONTAMINACIÓN 1. Aguas residuales urbanas: aguas fecales, aguas de fregado, agua de cocina. Los principales contaminantes de éstas son la materia orgánica y microorganismos. Estas aguas suelen vertirse a ríos o al mar tras una pequeña depuración 2. Aguas residuales industriales: contienen casi todos los tipos de contaminantes (minerales, orgánicas, térmicos por las aguas de refrigeración). Estas aguas se vierten a ríos u mares tras una depuración parcial. 3. Aguas residuales ganaderas: el tipo de contaminantes va a ser materia orgánica y microorganismos. Pueden contaminar pozos y aguas subterráneas cercanas. 4. Aguas residuales agrícolas: los contaminantes que contienen son materia orgánica (fertilizantes, pesticidas). Pueden contaminar aguas subterráneas, ríos, mares, embalses, etc. 5. Mareas negras. La causa de éstas es el vertido de petróleo debido a perdidas directas de hidrocarburos (solo un 9%), siendo las fuentes de contaminación marina por petróleo más importantes las constituidas por las operaciones de limpieza y lastrado de las plantas petrolíferas. Los efectos que produce son: 18
  19. 19. - Impide la entrada de la luz que provoca la disminución de la fotosíntesis y por tanto una disminución de la concentración de oxigeno, y con ello la alexia de los seres vivos. - Efectos directos: intoxicación e impregnación de plumas que produce la muerte de aves por frío. El petróleo sufre una serie de procesos desde su vertido al mar que facilitan su limpieza natural. Los hidrocarburos más ligeros (el metano, el propano) se evaporan. Se puede producir un depósito de petróleo en el fondo marino. El petróleo puede sufrir una oxidación bacteriana. Y del petróleo que queda en superficie una parte es arrastrado a las costas y otra es absorbida por diversos organismos. Para limpiar artificialmente las manchas se pueden rodear con flotadores o con sustancias gelificantes para aislar la zona, se puede eliminar el petróleo superficial mediante la combustión o añadiendo bacterias descomponedoras de petróleo. CALIDAD DEL AGUA Para determinar la calidad de un agua es necesario analizar los parámetros: · Parámetros físicos: - Características organolépticas (olor, color y sabor) - Temperatura (la temperatura óptima es de 8-15ºC) - Conductividad (gracias a las sales) 19
  20. 20. - Turbidez · Parámetros químicos: incluyen a los orgánicos, los inorgánicos y los gases. - Parámetros orgánicos: miden la cantidad de materia orgánica que hay en el agua. A > cantidad de materia orgánica en el agua < calidad del agua. DBO (demanda bioquímica del O2): Mide el oxígeno disuelto utilizado por los microorganismos en la oxidación bioquímica de la materia. El periodo de incubación tras el cual se realiza la medición suele ser de 5 días, comparándose el valor obtenido con el original presente en la muestra. Se determina así la cantidad aproximada de oxígeno utilizado que se requerirá para degradar biológicamente la materia orgánica. DQO (demanda química de oxígeno): Mide el oxígeno disuelto requerido para oxidar la materia mediante un agente químico. Mide la cantidad de materia orgánica total (la biodegradable y la no biodegradable) - Parámetros inorgánicos: los más usuales son el pH y la concentración de sales. - Gases: los gases presentes habitualmente en las aguas naturales son el nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono, que son gases comunes en a atmósfera, mientras que en las aguas residuales hay sulfuro de hidrógeno, metano y amoniaco, que procede de la descomposición de la materia orgánica. Por otro lado, en las aguas desinfectadas se puede encontrar cloro y ozono. 20
  21. 21. · Parámetros microbiológicos: Este control es exclusivo para aguas de uso humano. Se basan en medir la presencia de microorganismos como son bacterias coliformes que producen la contaminación fecal y los microorganismos patógenos que producen cólera · Además de estos parámetros existen organismos bioindicadores que nos pueden informar sobre la calidad del agua. Éstos son larvas de algunos insectos, moluscos..., que no pueden vivir en aguas contaminadas. Medidas para combatir la contaminación de acuiferos ! Medidas preventivas: - Protección de la zona. - Observación periódicamente del vertedero (para evitar fugas), hacer análisis continuos del agua del acuífero. ! Medidas correctoras: - Subvencionar la depuración de aguas residuales - Desalinación del agua de un acuífero contaminado. EUTROFIZACIÓN DE LOS MEDIOS ACUÁTICOS La eutrofización es provocada por el aumento de la cantidad de nutrientes (nitratos y fosfatos principalmente), aumenta así la cantidad de fitoplancton, lo que provoca la pérdida de transparencia del agua (que disminuye la fotosíntesis por la falta de luz) y aumenta la 21
  22. 22. descomposición de la materia orgánica. Todo esto a su vez, hace que disminuya la concentración de oxígeno. Esta disminución de oxígeno va a provocar la muerte de organismos aerobios. Si no hay oxígeno aumenta las fermentaciones y como resultado se desprenden gases tóxicos y malolientes como CH4, NH3, SH2, etc. Los factores que aceleran el proceso de eutrofización son: el vertido de detergentes, residuos alimenticios y fertilizantes Las medidas para prevenir la eutrofización son: - Utilizar detergentes sin fosfatos - Eliminar el nitrógeno y el fósforo en las EDAR (estación depuradora de aguas residuales) - Inyectar oxígeno en esta agua de forma artificial. DEPURACIÓN DE LAS AGUAS Autodepuración de las aguas El agua presenta como una de sus propiedades más importantes la de poder regenerar el equilibrio de sus elementos físicos, químicos y biológicos cuando la contaminación no es excesiva. Los contaminantes sufren un proceso de dilución que constituye el principal mecanismo de autodepuración de las aguas. Por otro lado, la digestión biológica de la materia orgánica desempeña un papel muy importante en la autodepuración de las aguas, llevándose a cabo fundamentalmente por bacterias. 22
  23. 23. Se produce también una decantación de los materiales más pesados. Depuración artificial del agua Se lleva a cabo en la EDAR o en fosas sépticas. EDAR Pretratamiento: va pasando por las rejas y tamices para su desbaste, con el fin de eliminar los sólidos más gruesos. Viene seguido por un cierto ajuste de pH y desengrasado. Tratamiento primario: elimina materia flotante y en suspensión, así como arena y sedimentos, mediante desarenadores desengrasandores y mediante decantadores. La decantación física se puede acelerar con la adicción de coagulantes. Se neutraliza también el pH, importante para el tratamiento siguiente. Tratamiento secundario: consiste en el tratamiento biológico del agua residual para la coagulación y la eliminación de la materia orgánica mediante la formación de flóculos microorganismos. Dichos procesos se subdividen a su vez, dependiendo del sistema de cultivo utilizado, en procesos con cultivo en suspensión y en procesos con cultivo fijo. Tratamiento terciario: elimina los contaminantes, como minerales disueltos, metales pesados. El tratamiento terciario incluye una serie de procesos como la ósmosis inversa, utilizada fundamentalmente para desalinizar, la precipitación química de nutrientes y metales pesados, la 23
  24. 24. desinfección de microorganismos mediante ozono, cloro o luz ultravioleta, y la centrifugación donde se separan las partículas según su densidad debido a la fuerza centrífuga. FOSAS SÉPTICAS En pequeños municipios las aguas residuales urbanas se pueden tratar mediante una serie de procesos alternativos a las EDAR convencionales, basados en la digestión microbiológica aerobia y anaerobia de materia orgánica, que tienen lugar en las fosas sépticas. Éstas se utilizan principalmente para el tratamiento de aguas residuales de comunidades de 200 habitantes, viviendas individuales. En una fosa séptica de dos cámaras, la primera sirve para sedimentación, digestión y almacenamiento de fango, mientras que la segunda se usa par sedimentación y almacenamiento en caso de desbordamiento de la primera. GESTIÓN DE LOS PRODUCTOS FINALES DE LA DEPURACIÓN Destino final de las aguas depuradas El vertido de aguas residuales tratadas a cauces públicos o zonas litorales debe someterse a tratamientos dependiendo de las condiciones del medio receptor, de las características del agua residual y del caudal de caudal total a verter. En el caso de que el vertido se realice en el mar, se deberá hacer uso de un emisario submarino que no es 24
  25. 25. otra cosa que un conducto que transporta el efluente a verter a la superficie distancia, mar adentro, y a la suficiente profundidad como para que el efecto del vertido, en la superficie y en la costa, sea mínimo. Como las aguas residuales son menos densas que las del mar, ascienden forzando la mezcla entre ambas. La reutilización de las aguas residuales cobra cada vez mayor importancia debido a la escasez de agua Los requisitos higiénicos-sanitarios obligan a plantear tratamientos terciarios. Las aguas tratadas suelen reutilizarse para agricultura, láminas de agua, parques y jardines, recarga de acuíferos e industrias, siendo normal en estas últimas la reutilización en un circuito cerrado. Destino final de los lodos de depuración - Incineración: de esta manera se reduce al máximo el volumen del fango, se destruyen los patógenos y compuestos tóxicos y es posible la recuperación de energía. Por el contrario, los costes son elevados, y las emisiones gaseosas y cenizas producen efectos negativos sobre el medio ambiente. - Vertedero controlado instalado en una zona impermeable: consiste en un depósito en tierra, en huecos naturales o creados artificialmente, procediendo posteriormente a la cubrición de los mismos, impidiendo así la entrada de oxígeno, de forma que aparece una fermentación anaerobia de la materia orgánica. Los vertederos han de incorporar un sistema de recogida de 25
  26. 26. lixiviados. Es conveniente que estén próximos a las EDAR y alejados de los centros urbanos - Reutilización de los lodos en agricultura: los lodos contienen entre un 40 y un 80% de materia orgánica. Por otro lado, contienen nitrógeno y fósforo. Se recomendará la reutilización a agrícola de los fangos cuando contengan excesivas concentraciones de metales pesados, de sustancias ácidas o básicas, de materia orgánica, de sustancias biocidas, de patógenos, de nitrógeno o de fósforo. Calidad del agua en la industria textil La industria textil se ha caracterizado por ser una de las actividades más contaminantes, debido a los residuos que genera y los altos consumos de agua, energía y reactivos químicos. Los documentos de esta sección estudian medidas tomadas y estrategias propuestas para reducir el impacto ambiental de esta actividad. La industria textil utiliza el agua muy intensivamente. El agua se usa para limpiar la materia prima y para muchos 26
  27. 27. pasos de limpieza con agua durante toda la producción. El agua residual producida tiene que ser limpiada de grasas, aceites, colores y otros productos químicos, que son usados durante las diversas etapas de la producción. El proceso de limpieza depende del tipo de agua residual (no todas las plantas aplican los mismos procesos de producción) y de la cantidad de agua usada. Asimismo, no todas las plantas utilizan los mismos procesos químicos, especialmente empresas con un estándar especial (ambiental) intentan limpiar el agua usada en todos los procesos de producción. Por tanto los conceptos de tratamiento del agua pueden diferir unos de otros. Es bastante difícil definir un estándar de calidad general para el reciclaje del agua de la industria textil debido a los diferentes requerimientos de cada fibra (seda, algodón, poliéster, etc.), a los diferentes procesos textiles (por ejemplo fregado, teñido, lavado, etc.) y a las diferentes calidades requeridas para la tela final. Parece ser que la filtración de membrana sería la opción más adecuada comparada 27
  28. 28. con otras técnicas de tratamiento de aguas residuales debido a la calidad constante del efluente, que es parcialmente o casi completamente ablandado y liberado de la coloración y de los agentes tenso activos o de superficie [1]. tipos de impurezas y su influencia en los procesos textiles Se introduce el tema con una descripción cualitativa de los contaminantes de las aguas residuales de la industria textil, y cómo los posteriores procesos depuración son influenciados por la naturaleza de estos contaminantes. Las ventajas e inconvenientes de los tratamientos biológicos, fisico 28
  29. 29. químicos o una combinación de ambos , cuando se aplican a las aguas residuales de la industria textil, son comentados a través de los resultados obtenidos en los ensayos realizados en planta piloto y a escala real sobre aguas residuales de baja, media y alta carga procedentes de tres industrias textil algodoneras. Turbidez del agua Características organolépticas, turbidez y materias en suspensión, temperatura y conductividad. • salinidad y dureza, ph, acidez y alcalinidad, oxígeno disuelto, medidores de materia orgánica DBO, DQO, medidores de materia inorgánica: cationes, aniones, metales. • individuales. • hongos, algas. radiación α y β, elementos Bacterias, virus, 29
  30. 30. Este parámetro afecta un número importante de procesos que definen la calidad del agua: a) La velocidad de las reacciones químicas y bioquímicas se incrementa considerablemente con el aumento de la temperatura. b) La solubilidad de gases decrece y la solubilidad mineral aumenta con la temperatura. c) Las tasas de crecimiento y respiración de organismos acuáticos aumentan o disminuyen con la temperatura. d) Las descargas de agua caliente aumentan la temperatura de las aguas residuales de las corrientes donde se vierten. • Afecta el paso de la luz a través del agua, cuando es de difícil degradación pone en riesgo la vida acuática obstruyendo su desarrollo. Algunos compuestos utilizados en la industria textil son tóxicos para la vida en el agua. • Es un indicativo de las aguas residuales domésticas. Cuando son frescas, el color es grisáceo; a medida que los compuestos orgánicos son desdoblados por las bacterias y las condiciones ambientales se tornan anaerobias, el color cambia a negro. • El color debido a la materia en suspensión se conoce como color "aparente". El color "verdadero" es causado por sustancias disueltas de tipo vegetal. Muchas aguas 30
  31. 31. residuales industriales son altamente coloreadas e imparten color a las aguas en las que se descargan, destacan las aguas residuales industriales provenientes de las industrias textil, de pulpa y papel y de colorantes orgánicos. • La remoción del color verdadero es difícil. Color aparente y color verdadero • • La determinación del color se hace por medios colorimétricos utilizando soluciones estándar arbitrarias a partir de cloroplatinato Color ¿De que color es el agua? Es una pregunta que muchos niños realizan y la respuesta que siempre reciben es "no tiene color" o "es transparente", pero ¿es del todo correcta esta afirmación? El agua tiene color pero no es algo que el ojo humano pueda apreciar en pequeñas cantidades. Para darnos cuenta del color del agua debemos observarla en un lugar donde halla un gran volumen de agua. Puede 31
  32. 32. hacerse de forma científica, pero el ojo humano en las condiciones correctas también puede ver el color intrínseco del agua. El color del agua es azul, azul claro o turquesa dependiendo de diferentes factores. Algunos sostienen que el color del agua se debe al reflejo del cielo, en una superficie de grandes dimensiones como el mar. ¿Pero si el cielo se encuentra cubierto por nubes, porque vemos el mismo color un poco mas oscuro?. La verdad es que el reflejo de la luz contribuye con la apariencia del agua, pero solo cuando la superficie esta quieta. La intensidad del color causado por el reflejo se debe (mayormente) al angulo en que se observe, que en términos científicos se denomina angulo de incidencia. En pocas palabras es el numero de grados de distancia que nos separan cuando miramos al objeto en angulo recto. A mayor ángulo, mas azul se verá el agua debido al reflejo. Esto se debe a que la reflexibilidad del agua es mayor cuando mayor es el angulo de incidencia. Obviamente lo que el agua contenga jugará un papel determinante en el color que percibimos en ella. En la siguiente foto se muestra un estanques de sal (EEUU) llenos de algas rosadas. Y debido a la presencia (en cantidades enormes) de la microalga Dunaliella salina es que apreciamos este estanque color rosa. Entonces podemos asegurar que a menudo lo que el agua contenga determinara el color que vemos? 32
  33. 33. La luz del sol contiene todos los colores del espectro. El agua absorbe todos los colores pero algunos mas que otros. Esto se aprecia solamente en grandes volúmenes. La prueba de ello es tan simple como tomar una taza con agua de mar, la veremos transparente. Si arrojamos dicha agua nuevamente al mar se fundirá con el resto de incontables moléculas de H2O y se tornará (a nuestros ojos) de nuevo el color azul. El agua no absorbe bien el color azul, esta luz es transmitida a través del agua y es por ello que la vemos de este color, porque no se absorbe. Este mismo principio se aplica al cielo. A mas profundidad mas pronunciado es el azul. Este color puede ser observado también en la nieve y en los glaciares. Fierro y manganeso en el agua FIERRO Y MANGANESO COMO CONTAMINANTES DEL AGUA POTABLE 10.0 TRATAMIENTO PARA FIERRO Y MANGANESO El fierro y el manganeso, al igual que la dureza, no causan problemas de toxicidad ni tampoco causan 33
  34. 34. daños a la salud al nivel en que se encuentran en las aguas de suministro convencionales, sin embargo, cuando los niveles de concentración de estos elementos se encuentran por arriba de cierto valor límite, causan problemas en el uso del agua. Cuando la concentración de fierro es mayor a 0.3 ppm y la de manganeso mayor a 0.05 ppm, se presentan problemas en el uso y manejo del agua. Casi siempre, si la concentración de fierro es alta, también lo será la concentración del manganeso, ya que ambos metales provienen de la disolución por contacto del agua con yacimientos minerales que contienen estos dos elementos, que se presentan en forma conjunta en la zona geológica de donde proviene el agua. El problema con estos metales es que inicialmente están disueltos, pero una vez que el agua es extraída del pozo o del acuífero donde se encuentra, y se pone en contacto con el oxígeno los metales se oxidan y forman precipitados de hidróxido de fierro y de manganeso. Si el agua se emplea directamente, sin ningún tratamiento previo, la precipitación de Fe y Mn ocurre en circunstancias indeseables que hacen objetable el agua. Por ejemplo si el agua se emplea en uso 34
  35. 35. doméstico, al estar en contacto con el aire y con otros oxidantes, como por ejemplo cloro, ocurre la precipitación y el precipitado formado se adhiere a la superficie de partes cromadas, como pueden ser las llaves y accesorios de cocina y de baño, dejando las piezas cubiertas con un desagradable tinte negro azulado. En el agua que se emplea para lavar ropa, además del detergente se agregan otros aditivos para mejorar la calidad del lavado, entre los que casi siempre se encuentra algún compuesto clorado. El cloro que se encuentra en estos compuestos provoca la precipitación del Fe y Mn, y el precipitado se deposita sobre las fibras de tela de la ropa de lavado, la cual se mancha con un tinte azul oscuro, semejante al que queda cuando la ropa se lava junto con prendas de mezclilla, que en las telas blancas provoca el manchado de éstas. Figura 1: Problemas de calidad de agua por exceso de fierro en el agua potable Otro problema que causa la presencia de Fe y Mn, es que éstos son nutrientes para un tipo especial de bacteria que crece y se desarrolla a través de un proceso de metabolismo que implica el oxígeno, el fierro 35
  36. 36. y el manganeso. Estas bacterias forman grandes conglomerados de materia orgánica, de color negrorojizo por la presencia del hidróxido de fierro Fe(OH)3 y del dióxido de manganeso MnO2, los cuales Ingeniería de Tratamiento y Acondicionamiento de Aguas Fierro y manganeso como contaminantes 10-2 del agua potable eventualmente se desprenden y aparecen en el agua como partículas de lama, que además de perjudicar la apariencia del agua a la vista, le comunican olores y sabores sumamente desagradables. Esta precipitación que irremediablemente se produce una vez que el agua es puesta en contacto con el aire, y el crecimiento de bacterias del fierro, no permiten que el agua se emplee sin un tratamiento previo en la industria de: elaboración de bebidas como: cerveza, jugos, refrescos, etc. Lavanderías y Tintorerías; Industria de Alimentos; Industria Cerámica; Hoteles; Hospitales; Restaurantes, etc, también conocen las desagradables consecuencias de las aguas con altas concentraciones de fierro y manganeso. 10.1 MÉTODOS DE CONTROL DEL FIERRO Y EL MANGANESO 36
  37. 37. 10.1.1 TRATAMIENTO CON FOSFATOS: Si la concentración de fierro es menor a 0.1 ppm y la de manganeso es igual o mayor a 0.3 ppm, puede darse un tratamiento con fosfatos, el cual es un proceso simple y de bajo costo. Esto implica la adición de fosfatos preferentemente en la forma de metafosfato de sodio. El efecto del polifosfato es prevenir la precipitación del óxido de manganeso por algunos días, lo cual da tiempo a que el agua se utilice y se deseche sin causar problemas en su tránsito por el sistema o en su empleo. Además de fosfatos, se debe agregar cloro para prevenir el crecimiento de las bacterias del fierro, que proliferan si no se da un tratamiento de desinfección. Para evaluar el tratamiento, se deben efectuar pruebas de laboratorio, y si es posible pruebas piloto para determinar si el tratamiento es efectivo y la dosis de fosfato y de cloro mas adecuada para evitar la precipitación y el crecimiento bacteriano. 10.1.2 TRATAMIENTO CON RESINAS INTERCAMBIADORAS DE IONES: Como se mencionó en el capítulo relativo al tratamiento con resinas intercambiadoras, éstas tienen preferencia por los cationes y 37
  38. 38. existe un orden de selectividad. El fierro y el manganeso son adsorbidos preferentemente sobre otros cationes como calcio, magnesio, sodio, potasio, etc., por lo que si el agua se hace pasar sobre un lecho de resinas intercambiadoras de iones en ciclo sódico, el Fe y el Mn serán removidos con una alta eficiencia debido a su alta selectividad. Esto implica que a la salida del filtro de resinas el agua no contiene cantidades apreciables de Fe y Mn ya que estos iones son removidos muy eficientemente por su posición en la tabla de orden de selectividad. Si el fierro está en el estado de oxidación Fe(II), la reacción es reversible y en la etapa de regeneración de la resina, el Fe y el Mn son desplazados del sitio activo y aparecen con la salmuera de regeneración que se desecha. Si el fierro está en estado férrico ó Fe(III), el fierro se adhiere a la superficie activa de la resina y no es posible desprender éste ión con el tratamiento convencional de regeneración de la resina y la resina se inactiva, se arruina y debe reemplazarse. Para que no ocurra esto, el fierro deberá mantenerse en el estado ferroso o Fe(II), evitando que el oxigeno se ponga en contacto con el agua ya que este provoca la oxidación de Fe(II) a Fe(III). 38
  39. 39. Este proceso, sumamente efectivo en la remoción de Fe y Mn, implica el riesgo de producir daños irreversibles en la resina, la cual tiene un alto costo de reposición, por lo que solo deberá emplearse en circunstancias y con cuidados muy especiales. 10.1.3 OXIDACIÓN POR AIREACIÓN: Una forma de remover fierro y manganeso es por aireación. La aireación provoca la oxidación del Fe+2, el cual es una forma soluble del fierro a Fe+3 el cual precipita como hidróxido. La oxidación del fierro es altamente dependiente del pH y del tiempo de aireación. A mayor valor de pH y mayor tiempo de aireación, mayor es el porcentaje de oxidación. Si el pH es menor de 7.0 es conveniente adicionar cal o alguna otra sustancia alcalina para incrementar el valor a pH de 7.5-8.5. El recipiente de reacción, donde se agrega la cal y se suministra aire al agua, deberá tener un volumen adecuado para que el tiempo de retención sea de 20 a 30 minutos. La aireación se produce por medio de: inyección de aire a través de difusores, aireadores superficiales, aireación en torres y en columnas empacadas. También, es conveniente adicionar cloro para evitar el desarrollo y proliferación de bacterias 39
  40. 40. y microorganismos. La oxidación por aire es efectiva para el fierro pero no para el manganeso, el cual requiere de oxidantes mas efectivos, por lo que si el agua contiene grandes cantidades de manganeso, la oxidación con aire no es efectiva. aire Cl2 O3 KMnO4 Fe(OH)3 y MnO2 Agua Procesada Oxidación y aireación y precipitación de fierro y manganeso antes del uso del agua. El oxidante: aire, ozono o manganeso forma precipitados de Fe(OH)3 y MnO los cuales son removidos eficientemente por filtración en medios granulares. 10.1.4 OXIDACIÓN POR CLORO: El cloro sí es un oxidante mas fuerte que el oxigeno del aire, por lo 40
  41. 41. que en contacto con el fierro y el manganeso, oxida éstos a hidróxido férrico Fe(OH)3 y dióxido de manganeso MnO2 insolubles. Para esto, se agrega cloro o algún compuesto clorado hasta tener un residual de 5 a 10 ppm de cloro libre. El precipitado formado se retiene en un filtro de grava y arena o en un filtro prensa y el agua filtrada se trata para remover el cloro residual por la adición de algún compuesto que reaccione con el cloro presente como es el dióxido de azufre SO2, el bisulfito de sodio NaHSO3, o el sulfito de sodio Na2SO3. Entre los reductores mas empleados está el bisulfito de sodio por su bajo precio y porque es fácil de conseguir. Uno de los problemas de este tratamiento es que el bisulfito de sodio también reacciona con el oxígeno disuelto, por lo que si después de su uso el agua se vierte a un lago o estanque, consumirá parte del oxigeno disuelto y si hay vida acuática puede verse afectada por la carencia de oxigeno. Además del problema de neutralización del cloro residual, si el agua tiene grandes cantidades de material orgánico en suspensión hay la tendencia a la formación de trihalometanos (THM), los cuales sí son un riesgo potencial a la salud, por lo que si este es el caso, no es conveniente oxidar Fe y Mn por cloración, a 41
  42. 42. menos que previamente se trate el agua para remover la materia orgánica presente. 10.1.5 OXIDACIÓN POR OZONO: El ozono es un compuesto oxidante sumamente efectivo. Su potencial de oxidación es mayor que el del cloro, por lo que es un agente desinfectante más poderoso. Por estas mismas razones, el ozono puede ser empleado para oxidar el fierro y el manganeso y así precipitar éstos. Además de ser mas efectivo que el cloro en la oxidación de los metales, se tiene la ventaja de que el ozono no forma trihalometanos, lo cual sí ocurre cuando el cloro se emplea con el mismo fin. Como ya se sabe, el ozono debe generarse en el punto de consumo, ya que es sumamente inestable y corrosivo y el costo de inversión de equipos de este tipo, es sumamente alto, y ésta es la principal desventaja en el uso de este agente. 10.1.6 OXIDACIÓN CON PERMAGANATO: Si el manganeso se encuentra en un estado de oxidación Mn(VII) como es el caso del manganeso en el ión permanganato, éste tiene un alto potencial de oxidación y puede oxidar fierro y manganeso a óxidos insolubles. Para llevar a efecto este proceso de oxidación, al agua se le agrega una dosis de permanganato de potasioKMnO4 42
  43. 43. Alcanilidad La alcalinidad del agua es la medida de su capacidad para neutralizar ácidos. También se utiliza el término capacidad de neutralización de ácidos (CNA), y representa la suma de las bases que pueden ser valoradas. Esta alcalinidad de las agua naturales de debe principalmente a las sales de ácidos débiles, aunque las bases débiles o fuertes también puede contribuir. Los bicarbonatos son los compuestos que más contribuyen a la alcalinidad, puesto que se forman en cantidades considerables por la acción del CO2 sobre la materia básica del suelo como podemos ver en la reacción: Otras sales como boratos, silicatos y fosfatos también pueden contribuir. Además de estas sales se puede considerar ácidos orgánicos que son resistentes a la oxidación biológica como es el caso del ácido húmico que forman sales que se adicionan a la alcalinidad. Las agua naturales pueden ser alcalinas por cantidades apreciables de hidróxido y carbonatos, esto sucede mucho en agua superficiales con algas. Estas toman el CO2 que está en forma libre y lo combinan de tal forma que el pH puede aumentar a 9 y 10 debido a la siguiente reacción: 43
  44. 44. Causas que propician la alcanilidad Aunque muchos compuestos pueden contribuir a la alcalinidad del agua natural, la mayor parte es causada por tres grandes grupos que se clasifican por sus altos valores de pH, las otras especies son despreciables.Estos tres grupos son: Calculada las concentraciones de estas especies en el agua podemos conocer el grado de alcalinidad de la misma. Publicado porH. Vazquez Medina y M.B. Manzano Balseraen17:38Sin comentarios: Etiquetas:alcalinidad,bicarbonatos,carbonatos,concentra ciones,hidróxidos 1.3 Importancia de la alcalinidad La alcalinidad del agua se debe entonces principalmente a sales de ácidos débiles y bases fuertes y, estas sustancias actúan como amortiguadoras para resistir la caída de pH resultante a la adición de ácidos. Este concepto se utiliza mucho en la práctica del tratamiento 44
  45. 45. de aguas residuales. Internacionalmente es aceptada una alcalinidad mínima de 20 mg de CaCO3/L para mantener la vida acuática. Cuando tiene alcalinidades inferiores se vuelve muy sensible a la contaminación, ya que no posee la capacidad de oponerse a las modificaciones que generan disminuciones de pH (Acidificación). Se han propuesto clasificaciones de las aguas según su capacidad amortiguadora (alcalinidad), lo que permite manejar descriptores categóricos sencillos a ser utilizados en el analisis de calidad de agua. Clasificación de los cuerpos de agua según su alcalinidad total: En resumen podríamos decir que las concentraciones de estas especies (hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos) producen en el agua un efecto tampón ya que absorben protones manteniendo el pH a un valor estable. Esto es muy importante en los seres vivos y en determinados medios como el flujo sanguíneo. 45
  46. 46. También es conveniente destacar que las agua con alcalinidades elevadas no son necesariamente perjudiciales para el consumo humano, como por ejemplo las aguas carbonatas conocida también como soda. Publicado porH. Vazquez Medina y M.B. Manzano Balseraen17:37Sin comentarios: Etiquetas:alcalinidad,amortiguadora,importancia alcalinidad,mínimo aceptable 2.1 Metodología de análisis La alcalinidad se determina por la valoración de la muestra de agua con una solución previamente normalizada de un ácido fuerte (en nuestro caso HCl), mediante dos puntos sucesivos de equivalencia, observados a través de: -medios potenciométricos -indicadores ácido-base adecuados (Nuestro caso) Para muestras con pH inicial superior a 8,3 la valoración se va a llevar a cabo en dos fases: -1ª fase Añadimos unas gotas de fenolftaleína a la muestra y empezamos a valorar, cuando el pH baje a 8,3 el indicador pasará de violeta a incoloro. Anotamos el volumen consumido del acido. 46
  47. 47. -2ª fase Después de que vire la fenolftaleína añadimos unas gotas del indicador anaranjado de metilo y en el momento en que el pH baje a 4,4 el indicador pasará de color naranja a rojo (Si se observa que el indicador vira de una manera excesivamente gradual difícil de identificar con el ojo humano podemos calentar la muestra para aumentar la vistosidad del cambio de color). Anotamos el volumen consumido del acido. Este método, es aplicable para la determinación de la alcalinidad de carbonatos y bicarbonatos, en aguas naturales, domésticas, industriales y residuales. La medición de la alcalinidad, sirve para fijar parámetros del tratamiento químico del agua, así como ayudarnos al control de la corrosión y la incruptación en los sistemas que utilizan agua como materia prima o en su proceso. Publicado porH. Vazquez Medina y M.B. Manzano Balseraen17:361 comentario: Etiquetas:alcalinidad,fenolftaleina,metodologia alcalinidad,valoración alcalinidad 2.2 Reacciones y cálculos Las reacciones que se producen durante la valoración se dividen en dos parte, establecidas por los dos puntos de equivalencia (P.E.) presentes en la valoración. 47
  48. 48. Si graficamos el volumen del ácido consumido frente al pH podemos observar con mayor claridad el proceso de la valoración. El primer punto de inflexión o punto de equivalencia nos representara las concentraciones que había presentes tanto de los hidróxidos (OH- ) como de Carbonatos ( CO32-) en la muestra de agua y el segundo punto nos representara las concentraciones de bicarbonatos que había presentes en la misma (Cabe destacar que para ello hay que restar los bicarbonatos formados por la transformación de carbonatos a bicarbonatos producida hasta el primer punto de inflexión) . Aplicando la idea de que el volumen del ácido por concentración del ácido va a ser igual al volumen de la base por la concentración de la base (VaCa=VbCb) en estos puntos de equivalencia podemos así obtener sus respectivas concentraciones para hallar la alcalinidad. Resolviendo esto nos quedarían entonces las siguientes ecuaciones para el cálculo de la alcalinidad para los sucesivos casos posibles: Variables de las ecuaciones para el método de cálculo: -a = mL de la alícuota de la solución problema. -X= mL de la lectura de la bureta en el punto de viraje de la fenolftaleína 48
  49. 49. -Z = mL de la lectura de la bureta en el punto de viraje del anaranjado de metilo -N = normalidad del ácido 1º caso: Si X < ½ Z la aportación en la alcalinidad de los hidróxidos es despreciables: 2º caso: Si X > ½ Z la aportación en la alcalinidad de los bicarbonatos es despreciables: 3º caso: Si X = ½ Z la aportación en la alcalinidad de los hidróxidos y bicarbonatos es despreciables y para el cálculo de las carbonatos utilizamos cualesquiera de las dos expresiones utilizadas para su cálculo en los casos anteriores. Finalmente para el cálculo de la alcalinidad total sumamos las concentraciones de las especies obtenidas que va a ser igual al volumen del ácido consumido hasta el segundo punto de equivalencia (Z) por su normalidad dividido entre el volumen de la muestra de agua problema 49 .
  50. 50. El número 1000 que encontramos en las ecuaciones no es más que un factor de conversión para obtener nuestros resultados en mili moles que posteriormente es conveniente pasar a mg de CaCO3/L que es la unidad en la que se expresa comúnmente la alcalinidad. Podemos ver como evoluciona las concentraciones de estas especies con respecto al pH en el siguiente gráfico: Dureza del agua Dureza del agua De Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a: navegación, búsqueda En química, se denomina dureza del agua a la concentración de compuestos minerales de cationes polivalentes (principalmente divalentes y específicamente los alcalinotérreos) que hay en una determinada cantidad de agua, en particular sales de magnesio y calcio. Son éstas las causantes de la dureza del agua y el grado de dureza es directamente proporcional a la concentración de sales de esos metales alcalinotérreos. Se expresa normalmente como cantidad equivalente de carbonato de calcio (aunque propiamente esta sal no se encuentre en el agua) y se calcula, genéricamente, a partir de la suma de las concentraciones de calcio y 50
  51. 51. magnésio existentes (miligramos) por cada litro de agua; que puede ser expresado en concentraciones de CaCO3. Es decir: Dureza (mg/l de CaCO3) = 2,50 [Ca++] + 4,16 [Mg++]. Donde: • [Ca++]: Concentración de ion Ca++ expresado en mg/l. • [Mg++]: Concentración de ion Mg++ expresado en mg/l. Los coeficientes se obtienen de las proporciones entre la masa molecular del CaCO3 y las masas atómicas respectivas: 100/40 (para el Ca++); y 100/24 (para el [Mg++]). Tipos de dureza Agua hirviendo. En la dureza total del agua podemos hacer una distinción entre dureza temporal (o de carbonatos) y dureza permanente (o de no-carbonatos) generalmente de sulfatos y cloruros. 51
  52. 52. Dureza temporal La dureza temporal se produce a partir de la disolución de carbonatos en forma de hidrógenocarbonatos (bicarbonatos) y puede ser eliminada al hervir el agua o por la adición del hidróxido de calcio (Ca(OH)2). El carbonato de calcio es menos soluble en agua caliente que en agua fría, así que hervir (que contribuye a la formación de carbonato) se precipitará el bicarbonato de calcio fuera de la solución, dejando el agua menos dura. Los carbonatos pueden precipitar cuando la concentración de ácido carbónico disminuye, con lo que la dureza temporal disminuye, y si el ácido carbónico aumenta puede aumentar la solubilidad de fuentes de carbonatos, como piedras calizas, con lo que la dureza temporal aumenta. Todo esto está en relación con el pH de equilibrio de la calcita y con la alcalinidad de los carbonatos. Este proceso de disolución y precipitación es el que provoca las formaciones de estalagmitas y estalactitas. Dureza permanente Esta dureza no puede ser eliminada al hervir el agua, es usualmente causada por la presencia de sulfatos y/o cloruros de calcio y de magnesio en el agua, sales que son más solubles mientras sube la temperatura hasta cierta temperatura luego la solubilidad disminuye conforme aumenta la temperatura. 52
  53. 53. Medidas de la dureza del agua Las medidas de dureza o grado hidrotimétrico del agua son: mg CaCO3/l o ppm de CaCO3 Miligramos de carbonato cálcico (CaCO3) en un litro de agua; esto es equivalente a ppm de CaCO3. Grado alemán (Deutsche Härte, °dH) Equivale a 17,9 mg CaCO3/l de agua. Grado americano Equivale a 17,2 mg CaCO3/l de agua. Grado francés (°fH) Equivale a 10,0 mg CaCO3/l de agua. Grado inglés (°eH) o grado Clark Equivale a 14,3 mg CaCO3/l de agua. La forma más común de medida de la dureza de las aguas es por titulación con EDTA. Este agente complejante permite valorar conjuntament el Ca y el Mg. Clasificación de la dureza del agua Tipos de agua mg/l °fH ºdH ºeH Agua blanda ≤17 ≤1.7 ≤0.95 ≤1.19 Agua levemente dura ≤60 ≤6.0 ≤3.35 ≤4.20 Agua moderadamente dura ≤120 ≤12.0 ≤6.70 ≤8.39 53
  54. 54. Agua dura ≤180 ≤18.0 ≤10.05 ≤12.59 Agua muy dura >180 >18.0 >10.05 >12.59 Eliminación de la dureza Las operaciones de eliminación de dureza se denominan ablandamiento de aguas. La dureza puede ser eliminada utilizando el carbonato de sodio (o de potasio) y cal. Estas sustancias causan la precipitación del Ca como carbonato y del Mg como hidróxido. Otro proceso para la eliminación de la dureza del agua es la descalcificación de ésta mediante resinas de intercambio iónico. Lo más habitual es utilizar resinas de intercambio catiónico que intercambian los iones calcio y magnesio presentes en el agua por iones sodio u otras que los intercambian por iones hidrógeno. La dureza se puede determinar fácilmente mediante reactivos. La dureza también se puede percibir por el sabor del agua. Es conveniente saber si el agua es agua dura, ya que la dureza puede provocar depósitos o incrustaciones de carbonatos en conducciones de lavadoras, calentadores, y calderas o en las planchas. Si ya se han formado, se pueden eliminar con algunos productos antical existentes en el mercado, aunque un método muy válido para conseguir disolver los carbonatos es aplicar un ácido débil (acético, cítrico, etc.) en los depósitos. Problemas de salud Algunos estudios han demostrado que hay una débil relación inversa entre la dureza del agua y las 54
  55. 55. enfermedades cardiovasculares en los varones, por encima del nivel de 170 mg de carbonato de calcio por litro en el agua. La organización mundial de la salud ha revisado las evidencias y concluyó que los datos eran inadecuados para permitir una recomendación acerca de un nivel de dureza. Una revisión posterior por František Kožíšek, M.D., Ph.D. Instituto nacional de la salud pública, República Checa da una buena descripción del asunto, e inversamente a la OMS, da algunas recomendaciones para los niveles máximos y mínimos de calcio (40-80 mg/l) y magnesio (20-30 mg/l) en agua potable, y de una dureza total expresada como la suma de las concentraciones del calcio y del magnesio de 2-4 mmol/L. Grados de dureza Grados de dureza El agua es dura en aquellas regiones en cuyo subsuelo se encuentra calcio y yeso: es blanda en las montañas primitivas conformadas de rocas de granito, gneis y esquisto. El agua lluvia es blanda. La dureza del agua se mide en grados. Las sales disueltas de calcio y de magnesio se reducen a la cantidad equivalente de CaOUn grado alemán de dureza significa: 1 gramo de CaO disuelto en 100 l de agua. Las concentraciones de calcio y magnésio existentes 55
  56. 56. (miligramos) por cada litro de agua; puede ser expresado en concentraciones de CaCO3. Es decir: Dureza (mg/l de CaCO3) = 2,50 [Ca++] + 4,16 [Mg++] Donde: • [Ca++]: Concentración de ion Ca++ expresado en mg/l. • [Mg++]: Concentración de ion Mg++ expresado en mg/l. Los coeficientes se obtienen de las proporciones entre la masa molecular del CaCO3 y las masas moleculares respectivas: 100/40 (para el Ca++); y 100/24 (para el [Mg++]). Agentes secuestrantes del agua ¿Que son y que estructura tienen los agentes secuestrantes para detergentes? Uno de los mas usados es: EDTA (o AEDT) es el acrónimo del ácido etilendiaminotetraacético. Puede coordinar a metales de transición de forma reversible. Puede coordinar por cuatro posiciones acetato y dos amino, lo que lo convierte en un ligando hexadentado, y el más importante de los ligandos quelatos. Se utiliza en algunos medios de cultivo unido al hierro, para liberar éste lentamente en el medio, y también en algunos análisis cuantitativos. Debido a su estructura, puede complejar completamente un metal que tenga una estructura de coordinación 56
  57. 57. octaédrica. Su fórmula química es C10H16N2O8. La Quelatación se define como la formación de complejos solubles de iones metálicos en presencia de agentes químicos que normalmente producirían precipitados en soluciones acuosas. El mismo término se utiliza para describir la solubilización en agua de precipitados de iones metálicos. Los dos procesos son idénticos en el sentido de que el mismo equilibrio se alcanza para el mismo conjunto dado de componentes. Los compuestos capaces de ligar iones metálicos de tal manera que ellos no exhiban sus reacciones normales en presencia de agentes precipitantes se conocen como agentes secuestradores o secuestrantes. El término secuestración se ha extendido en los últimos años para incluir aquellos sistemas en los cuales el agente secuestrante se usa para enmascarar la actividad química o biológica de un ion metálico en reacciones diferentes a los procesos de precipitación. Es importante enfatizar que la reacción de secuestración es frecuentemente parte de un proceso global en el cual se ha encontrado deseable incrementar o inhibir una reacción influenciada por un ion metálico, la cual tiene lugar independientemente de la reacción de coordinación, o para alterar la influencia de un ion metálico sobre la estabilidad de un producto o componente. Por ejemplo la presencia de un agente secuestrante en una solución de un jabón de sodio en agua dura liga los iones Calcio y Magnesio de tal manera que la acción del detergente procede mas eficientemente. La adición de un agente secuestrante a una solución de 57
  58. 58. acido ascórbico estabiliza la vitamina contra la oxidación combinándose con las impurezas de los iones metálicos presentes, las cuales catalizan la degradación oxidativa. La secuestración pertenece al campo de la química de coordinación. Para entender los mecanismos involucrados en la ligazón de un ion metálico por un agente secuestrante (formación de quelatos metálicos), es necesario considerar los fundamentos de la formación de complejos metálicos en solución. La evaluación de este proceso esta asociada con el equilibrio iónico de soluciones acuosas tanto de electrolitos fuertes como débiles. Los agentes secuestrantes disponibles comercialmente se clasifican en general como orgánicos o inorgánicos. Los polifosfatos condensados son los agentes secuestrantes inorgánicos mas ampliamente usados. De los agentes secuestrantes orgánicos, dos grupos son de importancia económica. Ellos son los ácidos AminoPolicarboxílicos tales como el acido Etilendiaminotetraacético (EDTA), y los ácidos hidroxicarboxílicos tales como el ácido Glucónico, el ácido Cítrico y el ácido Tartárico. La Lignina y sus derivados, el acido Lignosulfónico, debido a sus grupos hidroxifenólicos ha sido sugerido en solución como agente secuestrante para Calcio y el Magnesio en sistemas que contienen jabón. También se ha introducido una nueva clase de agentes secuestrantes solubles en aceite u oleosolubles. 58
  59. 59. ESTABILIDAD DE LOS QUELATOS La fuerza de la ligazón entre los iones metálicos y los ligandos ha sido objeto de extensas investigaciones. Las propiedades de los metales tales como número atómico, potencial de ionización, radio iónico, y orbitales-d, han sido usadas para explicar la formación de los quelatos metálicos. También se ha establecido experimentalmente que el orden de estabilidad de los quelatos de los diversos metales es aproximadamente igual para un gran número de agentes acomplejantes y quelatantes. Para la serie de los metales alcalinotérreos el orden de estabilidad de los quelatos de EDTA es: Ba<Sr<Mg<Ca El Magnesio ocupa una posición algo variable, ya que, con algunos agentes quelantes, forma complejos mas estables que el calcio, aunque para los acidos aminopolicarboxílicos, los quelatos de Calcio son usualmente mas estables. La estabilidad de algunos de los quelatos de los iones de los metales bivalentes de transición sigue el siguiente orden: Mn< Fe< Cd< Zn< Co< Ni< Cu 59
  60. 60. El orden de estabilidad tiene una importante consecuencia en el uso de los agentes secuestrantes en sistemas donde dos o mas iones metálicos pueden estar presentes. El equilibrio que gobierna la actividad de dos o mas iones metálicos frente al ligando es complejo. Factores tales como las constantes de estabilidad de los quelatos metálicos, las concentraciones de los iones metálicos y de los ligandos, la naturaleza y la concentrración de los electrolitos no competitivos presentes en la solución, el pH, la solubilidad de los hidróxidos metálicos, y otras variables afectan la distribución de la fracción quelatada y no quelatada de los iones metálicos. Para muchas aplicaciones, los ácidos amino-policarboxílicos deben ser clasificados como reactivos no específicos. Sin embargo es posible mediante un adecuado control de las condiciones experimentales, confinar la acción de un agente secuestrante a un número limitado de iones metálicos, y en algunos casos a un ion simple. Dos iones metálicos pueden ser separados mediante el uso de agentes secuestrantes si el pH se ajusta al punto donde un hidróxido metálico se precipita de la solución. Por ejemplo en soluciones ácidas de Titanio (IV) y Hierro (III) que contienen EDTA, la adición de Amoníaco hasta pH 4 precipitará el Hidróxido de Titanio, dejando el Hierro en solución como complejo EDTA. Pfeiffer y Schmitz demostraron que las estabilidades de los quelatos metálicos de EDTA se afectan 60
  61. 61. marcadamente por la presencia de otros iones metálicos bivalentes. Asípor ejemplo, la sal disódica del quelato de Cobre-EDTA es estable en solución alcalina, pero la adición de iones calcio o zinc producirán un precipitado de hidróxido de cobre. La adición de fosfato amónico u oxalato de sodio a una solución de Zinc-Calcio-EDTA precipitará fosfato amónico de zinc u oxalato de calcio. La disminución de la estabilidad de los quelatos metálicos en presencia de sales bivalentes puede ser atribuida al efecto de estos electrolitos sobre la fuerza iónica de la solución o por la formación de complejos bimetálicos de EDTA. ACIDOS AMINO POLICARBOXILICOS La tendencia de los aminoácidos naturales a combinarse con los iones metálicos ha sido activamente estudiada por muchos años pero ninguno de estos compuestos forma quelatos estables con el Magnesio o con los metales alcalino-terreos. El descubrimiento de que el ácido NitriloTriAcético (NTA) y el Etilendinitrilotetraacético (EDTA), ambos con un estructura alfa-amino, podían combinarse con el Calcio y el Magnesio para formar complejos altamente estables en el rango de pH de 7 a 12 enfocó la atención de muchos investigadores a esta clase de compuestos. Las primeras aplicaciones de estos agentes secuestrantes para sobrepasar los efectos deletéreos de los iones metálicos del agua dura sobre los textiles y los procesos de lavandería llevaron a un reconocimiento limitado de su 61
  62. 62. utilidad comercial. Las investigaciones de Pfeiffer, Brintzinger y otros sobre las reacciones del acido NitriloTriacético y el EDTA con los metales contribuyeron grandemente a la clarificación de la composición química y de las propiedades de los quelatos metálicos aislados. El trabajo de Schwarzenbach y colaboradores, dilucidó los aspectos físicos y químicos de las interacciones de los iones metálicos en solución acuosa con los ácidos Amino-policarboxílicos. Schwarzenbach acuño el término de "Complexones" para esta clase de compuestos. Estos investigadores tuvieron éxito al correlacionar muchas relaciones importantes entre la estructura de estos compuestos y la estabilidad de sus complejos metálicos. Los conceptos básicos desarrollados de este trabajo condujeron al uso extensivo del EDTA en química analítica y suplieron una mas precisa interpretación química y dirección para las aplicaciones prácticas de los agentes secuestrantes. De los varios ácidos Amino-Policarboxílicos que se han utilizado como agentes secuestrantes, el EDTA es el que tiene las mas amplias aplicaciones. Tipos de tratamientos de agua En ingeniería ambiental el término tratamiento de aguas es el conjunto de operaciones unitarias de tipo físico, químico o biológico cuya finalidad es la eliminación o 62
  63. 63. reducción de la contaminación o las características no deseables de las aguas, bien sean naturales, de abastecimiento, de proceso o residuales —llamadas, en el caso de las urbanas, aguas negras—. La finalidad de estas operaciones es obtener unas aguas con las características adecuadas al uso que se les vaya a dar, por lo que la combinación y naturaleza exacta de los procesos varía en función tanto de las propiedades de las aguas de partida como de su destino final. Debido a que las mayores exigencias en lo referente a la calidad del agua se centran en su aplicación para el consumo humano y animal estos se organizan con frecuencia en tratamientos de potabilización y tratamientos de depuración de aguas residuales, aunque ambos comparten muchas operaciones. Tratamiento de agua potable Se denomina estación de tratamiento de agua potable (ETAP2) al conjunto de estructuras en las que se trata el agua de manera que se vuelva apta para el consumo humano. Existen diferentes tecnologías para potabilizar el agua, pero todas deben cumplir los mismos principios: combinación de barreras múltiples (diferentes etapas del proceso de potabilización) para alcanzar bajas condiciones de riesgo, • • tratamiento integrado para producir el efecto esperado, 63
  64. 64. • tratamiento por objetivo (cada etapa del tratamiento tiene una meta específica relacionada con algún tipo de contaminante). Si no se cuenta con un volumen de almacenamiento de agua potabilizada, la capacidad de la planta debe ser mayor que la demanda máxima diaria en el periodo de diseño. Además, una planta de tratamiento debe operar continuamente, aún con alguno de sus componentes en mantenimiento; por eso es necesario como mínimo dos unidades para cada proceso de la planta. Tratamiento de aguas residuales Las aguas residuales pueden provenir de actividades industriales o agrícolas y del uso doméstico. Los tratamientos de aguas industriales son muy variados, según el tipo de contaminación, y pueden incluir precipitación, neutralización, oxidación química y biológica, reducción, filtración, ósmosis, etc. En el caso de agua urbana, los tratamientos suelen incluir la siguiente secuencia: • • pretratamiento tratamiento primario tratamiento secundario • • tratamiento terciaro 64
  65. 65. Las depuradoras de aguas domésticas o urbanas se denominan EDAR (Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales), y su núcleo es el tratamiento biológico o secundario, ya que el agua residual urbana es fundamentalmente de carácter orgánico —en la hipótesis que se han los vertidos industriales se tratan aparte—. Tipos de tratamiento de aguas residuales de origen urbano Pretratamiento. Busca acondicionar el agua residual para facilitar los tratamientos propiamente dichos, y preservar la instalación de erosiones y taponamientos. Incluye equipos tales como rejas, tamices, desarenadores y desengrasadores. • • • Tratamiento primario o tratamiento físico-químico: busca reducir la materia suspendida por medio de la precipitación o sedimentación, con o sin reactivos, o por medio de diversos tipos de oxidación química — poco utilizada en la práctica, salvo aplicaciones especiales, por su alto costo. Tratamiento secundario o tratamiento biológico: se emplea de forma masiva para eliminar la contaminación orgánica disuelta, la cual es costosa de eliminar por tratamientos físico-químicos. Suele aplicarse tras los anteriores. Consisten en la oxidación aerobia de la materia orgánica —en sus diversas variantes de fangos activados, lechos de partículas, lagunas de oxidación y otros sistemas— 65
  66. 66. o su eliminación anaerobia en digestores cerrados. Ambos sistemas producen fangos en mayor o menor medida que, a su vez, deben ser tratados para su reducción, acondicionamiento y destino final. • Tratamiento terciario, de carácter físico-químico o biológico: desde el punto de vista conceptual no aplica técnicas diferentes que los tratamientos primarios o secundarios, sino que utiliza técnicas de ambos tipos destinadas a pulir o afinar el vertido final, mejorando alguna de sus características. Si se emplea intensivamente pueden lograr hacer el agua de nuevo apta para el abastecimiento de necesidades agrícolas, industriales, e incluso para potabilización (reciclaje de efluentes). Tratamiento de aguas residuales por medios biológicos Este tipo de plantas de tratamiento constan de un biodigestor anaerobio (que como su nombre lo dice digiere las aguas negras) y un sistema de humedales artificiales que asemejan a la naturaleza para terminar el proceso de limpieza del agua tal como sucede en el medio natural por medio de plantas como carrizos o alcatraces que son muy eficientes al depurar el agua después del proceso de digestión biológica. La eficiencia de este sistema para la remoción de coliformes (fase biodigestor) en función de efecto filtro eliminando microorganismos patógenos por exposición de ambientes adversos, tiene una taza de 80 hasta al 90%, 66
  67. 67. complementándose con la segunda fase (humedales) al 100% de eliminación de bacterias patógenas. Este sistema tiene grandes ventajas como el costo de construcción y mantenimiento que puede llegar a ser mucho menor que el de una planta de tratamiento tradicional, también puede ser una atractivo visual de la comunidad donde se encuentre y lo más importante de todo es que el agua que se obtiene es de una gran calidad que se puede utilizar para regar, cultivos, parques y jardines. Tratamiento de los fangos Los fangos que provienen de la sedimentación primaria se espesan antes de ser enviados al digestor. Los fangos activos que provienen de la sedimentación secundaria se centrifugan antes de regresar al digestor. Los fangos espesados se descomponen en el digestor gracias a la acción de microorganismos anaeróbicos*. Esta descomposición desprende dióxido de carbono y metano, que se almacena antes de ser utilizado como carburante del generador eléctrico. Los fangos restantes vuelven a compactarse y desecarse para ser incinerados. * anaeróbico: un organismo anaeróbico no necesita aire ni oxígeno para funcionar. Por ejemplo, un digestor permite producir gas anaeróbico. 67
  68. 68. DISMINUCIÓN DEL VOLUMEN DE LOS FANGOS: ESPESAMIENTO/FLOTACIÓN La disminución del volumen que ocupan los fangos de una E.D.A.R. es beneficiosa para los siguientes procesos que tienen que sufrir los fangos ya que permitirá aumentar la capacidad de los tanques y equipos necesarios, disminuirá la cantidad de productos químicos, y el calor necesario para los digestores. Existen diferentes sistemas para conseguir esta disminución de volumen: 1. Espesadores por gravedad Con este tipo de separadores conseguimos separar la fase sólida de la líquida. El funcionamiento es similar al de los decantadores. Este tipo de espesadores suelen constar de una cubeta, por lo general cilíndrica fondo cónico. Aparece también un puente móvil donde se sitúan dos brazos con sendas rasquetas, movidos por un motor que acciona el eje central. La función de estas rasquetas es la de concentrar los sólidos y conducirlos a la parte central del fondo cónico, y prodecer a su evacuación. El agua entra por la parte central del aparato mediante una campana tranquilizadora, la cual reparte el agua de manera uniforme. Las partículas en suspensión decantan de forma individual o formando flóculos. 68
  69. 69. Este tipo de espesadores suelen estar tapado para evitar olores. La solera del espesador debe tener una pendiente mínima del 10%. Existen otro tipo de recomendaciones para el diseño de espesadores que se resumen en la siguiente tabla: Carga Tiempo Carga Concentración de de hidráulica fango sólidos retención 3 2 espesado (g/l) 2 (m /m /h) (kg/m ) (h) Fangos primarios <130 <1,40 >24 8-10 Fangos activos <35 <0,45 >24 2-3 Fangos mixto <70 <0,90 >24 4-7 F. aireación prolongada <35 <0,45 >24 2-3 F. estabilización aerobia <35 <0,45 >24 2,5-3,5 El sobrenadante de salida del espesador irá a la cabecera de la planta de tratamiento. 2. Espesadores por flotación En este espesador también se separa la fase sólida de la líquida, pero a diferencia del método anterior, en los espesadores por flotación los sólidos se concentran en la parte superior. Los fangos en este caso ascienden a una velocidad superior a la de sedimentación. Esto se 69
  70. 70. consigue mediante la introducción de aire. Estas pequeñas burbujas de aire arrastran a las partículas sólidas hacia arriba. Los sólidos acumulados en la superficie del espesador son retirados mediante procesos mecánicos. Los criterios y recomendaciones en España para el diseño de estos espesadores se indican en la siguiente tabla: Carga Tiempo Carga de de hidráulica sólidos retención (m3/m2/h) (kg/m2) (h) Fangos activos <4 <2 >=2 Fangos mixtos <5 <2 >=6 Este tipo de tratamiento se suele aplicar para los lodos biológicos, mientras que para los lodos primarios no se suele usar. En este tratamiento hay que tener en cuenta la relación existente entre el aire aportado y los sólidos que tiene el fango. Por lo general esta relación suele estar entre 0,005 y 0,06 kg de aire/kg de fango. 3. Espesamiento por centrifugación La centrifugación se usa principalmente par ala deshidratación de los lodos, aunque también se utilizan para concentrar los fangos. El principio en le que se fundamenta es en la sedimentación de las partículas 70
  71. 71. sólidas del fango gracias a la fuerza centrífuga que se aplica. El fango se introduce en de forma continua, concentrándose los sólidos en la zona periférica. El lodo es empujado por un tornillo helicoidal hasta el extremo de la centrífuga. ESTABILIZACIÓN La estabilización tiene como objetivos, el reducir los microorganismos patógenos presentes en los fangos de E.D.A.R., eliminar los olores desagradables y eliminar la capacidad de putrefacción. DIGESTIÓN AEROBIA Consiste en la degradación biológica de la materia orgánica presente en el agua residual gracias a la actividad microbiológica en condiciones aerobias. Los fangos en el reactor deben mantenerse en concentraciones cercanas a 25 g/l y la reducción de la materia volátil debe ser como mínimo del 40%. El tiempo de retención hidráulico se calcula según la fórmula: t (días) = volumen reactor (m3)/caudal de entrada (m3/día) Las recomendaciones para España en este sentido se establecen unos tiempos de retención igual o mayores a 15 días para fangos mixtos a temperaturas superiores a 15 º C y para fangos activos más de 12 días. 71
  72. 72. La carga de sólidos volátiles por m3de digestor se denomina carga de trabajo y según aumenta la carga de trabajo, disminuye la reducción de sólidos volátiles. En España se recomiendan cargas iguales o inferiores a 3 kg de sólidos volátiles por m3 de digestor para fangos mixtos y de 2 kg de sólidos volátiles por m3 de digestor para fangos activos. En este tipo de digestión hay que tener en cuenta la cantidad de oxígeno que tenemos que suministrar al digestor, ya que la cantidad de oxigeno consumida determina la cantidad de sólidos volátiles destruidos. Se estima que se necesitan 2 kg de oxígeno por kg de materia volátil destruida más 1,8 kg de oxígeno por cada kg de DBO5 del fango primario. Este método permite una importante reducción de sólidos volátiles (aunque la digestión anaerobia consigue una reducción mayor), se consiguen reducidas concentraciones de DBO del sobrenadante obtenido, se minimizan los problemas de olores en el producto digerido y se obtiene un producto de gran calidad y valor desde el punto de vista agrícola. El inconveniente que presenta es que es un método muy costoso. Los factores que afectan a este proceso son: • Tiempo de retención: cuanto mayor sea el tiempo el retención mayor será la reducción de los sólidos volátiles. Relación tiempo de retención-reducción de volátiles 72
  73. 73. Tiempo de retención • 2 3 4 6 7 Reducción de materia 5 volátil (%) • 1 8 10 17 24 29 33 40 Temperatura: El rendimiento en la reducción de los sólidos volátiles disminuye con las bajas temperaturas. Para minimizar estos efectos se puede aumentar la cantidad de sólidos, aumentando así también el tiempo de retención y mejorando el rendimiento del sistema. Esto hay que tenerlo en cuenta a a hora de diseñar la cuba para las peores condiciones de temperatura para un rendimiento de volátiles fijo. Necesidades de oxígeno y de mezcla:La cantidad de oxigeno que tenemos que suministrar se determina en función de los sólidos volátiles destruidos. Se estima que la transformación de la materia carbonada a agua y amoniaco requiere 1,42 kg de oxígeno y la nitrificación necesitado un aporte adicional de 0,56 kg de oxígeno, resultando un total de 2 kg de oxígeno por kg de materia volátil destruida. DIGESTIÓN ANAEROBIA La digestión anaerobia es la degradación de la materia orgánica de los fangos en condiciones de anoxia. Las reacciones que se producen en esta degradación liberan 73
  74. 74. energía además de liberar al medio metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). Este tipo de digestión trascurre en diferentes fases que se describen a continuación: 1. Fase de hidrolí En esta etapa se rompen los enlaces de las grandes moléculas gracias a las enzimas que excretan las bacterias hidrolíticas. 2. Fase Ácida: En esta fase actúan bacterias facultativas que transforman los compuestos orgánicos presentes en el fango en ácidos orgánicos de bajo peso molecular, esto produce al finalizar esta etapa el pH descienda. 3. Fase Acetogénica: Esta fase la realizan las bacterias acetogénicas, las cuales sueltan al medio acetatos y CO2. 4. Fase Metanogénica: Etapa realizada gracias a las bacterias metanogénicas, las cuales forman metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2). Estas bacterias tienen un crecimiento lento provocando que su metabolismo sea limitante en el proceso del tratamiento de los fangos mediante digestión anaerobia. Los sistemas de digestión anaerobia se clasifican en: baja carga, alta carga, contacto anaeróbico y por separación de gases. 74
  75. 75. En este proceso hay que tener en cuenta una serie de factores tales como el pH, la temperatura (10-60ºC), la agitación y calentamiento, la alimentación de fango y el tiempo de retención del mismo (el tiempo de retención en España para la digestión primaria, se recomienda que sea igual o superior a 15 días, mientras que para el digestor secundario debe ser igual o mayor a 5 días) y la producción de gas El digestor anaerobio suelen tener forma cilíndrica con la parte superior e inferior de forma cónica. La parte superior se denomina cúpula. Estos digestores presentan un sistema de agitación, mezclado y rompecostras. ESTABILIZACIÓN QUÍMICA Oxidación con cloro Es la oxidación química del fango mediante la aplicación de una dosis elevada de cloro. Se realizan en reactores cerrados y necesita un periodo de retención bastante corto. Estabilización con cal Se añade cal al fango en dosis tales para mantener el pH 12 durante el tiempo suficiente como para asegurar la eliminación o reducción de organismos patógenos presentes en los fangos. Este tipo de estabilización se suele usar: - Como sistema complementario de estabilización durante los periodos en que las instalaciones de otros 75
  76. 76. sistemas (como la digestión o la incineración) están fuera de servicio. - Como sistema complementario a los procesos de digestión cuando hay una cantidad de fangos mayor a la cantidad prevista en el diseño de las instalaciones. - En plantas de pequeño tamaño donde una inversión y la consiguiente explotación de las instalaciones de otro sistema de estabilización no resulten rentables. Cantidad de Ca(OH)2 necesaria para mantener el pH por encima de 12 durante 30 minutos Concentración de sólidos (%) Dosis de cal, Kg Ca(OH)2/ton sólidos secos Tipo de fango Intervalo Valor medio Intervalo Valor medio Primario 3-6 4,3 60-170 120 Exceso de fango activado 1-1,5 1,3 210-430 300 Mezcla digerida por vía aerobia 6-7 6,5 140-250 190 Líquido de fosas sépticas 1-4,5 2,7 90-510 200 76
  77. 77. ACONDICIONAMIENTO ACONDICIONAMIENTO QUÍMICO Se utiliza para la coagulación de la materia sólida a la vez que se libera mucha agua de los fangos. Los productos más utilizados en el acondicionamiento químico son los polielectrolitos, aunque también se usa cloruro férrico, cal, sulfato de alúmina, entre otros. ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO Se trata de un calentamiento de los fangos a una temperatura de 160-210 ºC, produciéndose el cambio de estructura de los fangos con una gran cantidad de materia orgánica. DESHIDRATACIÓN La deshidratación disminuye el contenido de agua de los fangos disminuyendo así el volumen de los lodos para el transporte y la manejabilidad de los mismos. El destino de los fangos determinará el grado de deshidratación y el método utilizado para este fin. Con la deshidratación se consigue: • Disminuir los costes de transporte de lo los lodos al disminuir el volumen del fango. • Mejora la manejabilidad de los lodos. 77
  78. 78. • La deshidratación suele ser necesaria antes de la incineración ya que se consigue aumentar el poder calorífico al disminuir la humedad,. La deshidratación es necesaria si el fango se destina a compostaje. • • • Para evitar los olores que puedan derivarse de los lodos se realiza la deshidratación. La deshidratación es necesaria si el lodo va a ser evacuado a vertedero ya que evitamos la formación de lixiviados. ERAS DE SECADO Las eras de secado son capas de materiales drenantes dispuestas de forma vertical en un receptáculo. El fango se hace pasar sobre estas capas de grava o arena produciéndose el filtrado y la deshidratación de los lodos por evaporación. Esta evaporación dependerá de las condiciones climáticas de la zona, los días de exposición de los lodos y las características del lodo. El material drenante suele estar formado por por capas de 10 cm de arenas sobre una capa de grava de 10-20 cm, colocando una red de tuberías en la parte inferior para recoger el agua que volverá a ser tratada en la E.D.A.R. La capa de arena debe reponerse cada cierto tiempo ya que se pierden arenas en el proceso de filtrado y recogida de los lodos. Este método se utiliza para poblaciones de 20.000 habitantes o inferiores. El inconveniente que presenta 78
  79. 79. este proceso es la gran superficie de terreno que se requiere. FILTRO BANDA Es un sistema de alimentación continua de fango, donde se realiza también un acondicionamiento químico, generalmente con polielectrolitos. En los filtro banda primero se produce un drenaje por gravedad y después se hace pasar al fango por una aplicación mecánica de presión para que se produzca la deshidratación, gracias a la acción de una telas porosas. Es un método barato, ya que no necesita una gran inversión inicial, los costes de mantenimiento y explotación son bajos y la instalación representa un bajo consumo energético. FILTRO PRENSA Los filtros prensa constan de una serie de placas rectangulares verticales dispuestas una detrás de otra sobre un bastidor. Sobre las caras de estas placas se colocan telas filtrantes, generalmente de tejidos sintéticos. El espacio que queda entre dos placas, en su parte central hueca, es el espesor que adquirirá la torta resultante. Este espesor puede oscilar entre 15-30 mm. La superficie de los filtros prensa puede ser de hasta 400 m2, y la superficie de las placas de 2 m2. Y suelen estar formados por más de 100 placas. 79
  80. 80. El proceso de filtrado varía entre 25 horas, dependiendo de la duración de las diferentes etapas que pasamos a enumerar a continuación: • Llenado • Filtrado • Descarga • Limpieza Con este proceso se consigue una estanqueidad del 3545%, según las características del lodo a tratar. Se utiliza en depuradoras de más de 100.000 habitantes y se necesita personal especializado y cualificado para su mantenimiento y explotación. CENTRIFUGADORA La centrifugadora es un tambor cilindro-cónico de eje horizontal que se fundamenta en la fuerza de centrifugación para la separación de la fase sólida del agua. Hay dos tipos de centrifugación en la deshidratación de los lodos. Una de ellas es la centrifugación contra corriente, donde los sólidos y el líquido circulan en sentido contrario dentro del cilindro. El otro tipo de centrifugación es la equicorriente donde la fracción sólida y la líquida discurren en el mismo sentido. SECADO TÉRMICO 80
  81. 81. Con este sistema se consigue extraer el agua embebida de los fangos gracias a la evaporación de la misma. El secado térmico puede ser por secado directo o indirecto. En el primer caso se utilizan gases calientes que se ponen en contacto con el fango a deshidratar , obteniéndose una sequedad de hasta un 90%. En el secado térmico indirecto el medio calefactor es una pared secadora, similar a un intercambiador de calor, obteniéndose sequedades menores que por el método anterior, de un 60-70%. Digestión aerobica Procesos Biológicos Aerobios: Procesos realizados por diversos grupos de microorganismos, principalmente bacterias y protozoos que, en presencia de oxígeno actúan sobre la materia orgánica disuelta, transformándola en productos finales inocuos y materia celular. La fórmula general del proceso de digestión aerobia es la siguiente: Materia Orgánica + O2 + Microorganismos + nutrientes → CO2 + agua + Materia Orgánica + Microorganismos + NH4 + P 81
  82. 82. Los P.B.A. se dividen en dos grandes grupos: •Proceso de fangos activados: el cultivo se mantiene en suspensión. •Procesos de película fija: los microorganismos se mantienen adheridos en un material de soporte. Ejemplos de sistemas de digestión aerobia : •Humedales •Fangos Activos •Biodiscos •Filtrado por goteo •Estabilización de lodos Para que el P.F.A. se desarrolle con la efectividad suficiente, es preciso que los microorganismos “depuradores” actúen en una doble vertiente: •Estabilizando la materia orgánica •Facilitando agruparse en unidades que se 82
  83. 83. denominan “flóculos” y que son susceptibles de ser separados por decantación(lodos). DIGESTIÓN AEROBIA DE LODOS.ESTABILIZACIÓN DE LODOS: Eliminación de la parte fermentable de los lodos En este proceso de digestión se pretende: •Disminución de materias volátiles •Mineralización de la materia orgánica •Concentración de lodos RESPIRACIÓN ENDÓGENA: El mecanismo en el que los microorganismos llegan a su propia auto-oxidación C5H7O2N + 5O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 Oxidándose posteriormente el NH3 a NO3 ELIMINACIÓN DE SÓLIDOS: La mayor parte de los digestores aerobios funcionan en régimen de mezcla 83
  84. 84. completa,tomando como base de diseño ña reducción de S.S.V. OBJETIVOS DE LA FERMENTACIÓN AEROBIA Dar solución a la ingente cantidad de residuos que hoy en día se generan. Aprovechar al máximo los recursos que estos residuos pueden aportan. DEFINICIÓN DE RESIDUO Materia generada en las actividades de producción. Sustancia u objeto del cual se desprende su poseedor o tiene la obligación de desprenderse en virtud de las disposiciones nacionales vigentes. PLAN NACIONAL DE RESIDUOS URBANOS Fomentar el compostaje hasta tratar la mitad 84
  85. 85. de la materia en el 2006 y avanzar en el tratamiento anaerobio. CARACTERÍSTICAS DE LOS RESIDUOS Físicas: Tamaño y distribución. Químicas: Contenido de C, H, O, N, S y Cenizas. Biológicas: Biodegradabilidad. PARTES DEL RESIDUO Fracción Inerte Fracción biodegradable �Fácilmente biodegradable. �Lentamente degradable. DIGESTIÓN AEROBIA www3.uclm.es/profesorado/giq/contenido/dis_procesos/t ema6.pdf 85
  86. 86. composta o abonamiento El Compost de Aguas Residuales es Tóxico, NO Fertilizante Ecológico: Produce tu propio Compost Ecológico Un documental emitido recientemente por “Documentos TV” titulado “Una dieta de deshechos” (55 min., que también puedes ver en youtube), alerta de que granjeros, ciudadanos y científicos de EE.UU., Canadá, Francia y Suiza denuncian muertes, enfermedades y envenenamientos, ocasionados por el compost venenoso, tóxico, procedente de las plantas depuradoras de aguas residuales urbanas. En el proceso de limpieza del agua que tiramos en las ciudades (al váter, o por el lavabo), se produce un residuo sólido con el que no se sabe qué hacer. En muchos sitios lo están usando como si fuera fertilizante ecológico. Pero no lo es, porque desgraciadamente en las aguas residuales no sólo hay residuos orgánicos sino que pueden tener productos tóxicos, como metales pesados, que acaban en ese compost y que contaminarán el suelo y los alimentos que se cultiven en ese suelo. 86
  87. 87. Entre las denuncias de ese documental están la corrupción en la EPA (Agencia de Protección Ambiental del gobierno de EE.UU.), varias muertes que no quieren investigar, o un campo en el que practicamente desaparecieron las lombrices de tierra al usar ese compost. Las lombrices son una buena forma de medir la calidad de la tierra. En Suiza se consiguió prohibir el uso de ese compost tóxico en la agricultura. Es importante aclarar que el auténtico compost es el mejor abono posible y procede simplemente de la descomposición de materia orgánica. No mata las lombrices, sino que las alimenta. Si tenemos macetas, un jardín, o un huerto, podemos PRODUCIR COMPOST fácilmente para usarlo como abono. La idea es muy simple: En un lugar, que puede ser una esquina de nuestro huerto o jardín, o hasta en un pequeño macetero, podemos depositar básicamente restos orgánicos vegetales: hojas secas, cáscaras de frutas y de huevo, etc. Luego, tenemos que esperar a que se convierta en tierra negra (lo cual puede tardar entre varias semanas y varios meses). La humedad y el calor aceleran el proceso, por lo que resulta útil humedecer regularmente, y dejar lo más cerca posible de zonas de campo, para que los insectos y bacterias puedan llegar a nuestro compost y descomponerlo rápidamente. El proceso puede atraer moscas y otros insectos, y producir olores desagradables por lo que hay que elegir un sitio aireado y suficientemente alejado de la casa (dos metros es suficiente para cantidades no muy grandes). Se puede hacer también compost más cerca de nuestra casa, en un 87
  88. 88. balcón por ejemplo, pero en ese caso, lo ideal es hacer poca cantidad y depositar los restos vegetales lentamente, para que la descomposición sea lenta. Con esto no sólo conseguimos un abono estupendo sino que además, conseguimos producir menos basura en nuestra casa. La basura también es comida para las gallinas, como vimos en un artículo reciente de este blog, y tal vez alguien de nuestro entorno quiera cuidar las gallinas a cambio de nuestra basura… El gran Empédocles de Agrigento decía que todo estaba compuesto por cuatro elementos: el agua, el fuego, el aire, y la tierra. El ser humano está alterando el estado natural de esos elementos y a eso se llama contaminación. Contaminamos el agua con el aire (lluvia ácida y dioxinas), y con la tierra (metales pesados, hidrocarburos, y otros tóxicos), contaminamos la tierra con los restos de limpiar nuestra agua ensuciada, y con nuestro contaminado aire, contaminamos el aire con el fuego, al quemar tanto como quemamos… quemamos la Tierra, y la Vida. Pero también sabemos cuidar, limpiar y proteger. INTRODUCCION. El tratamiento de aguas residuales es un proceso importante para la mejora de la condiciones sanitarias de una población referente al agua que las personas desechan en su vida cotidiana. En la antigua Grecia el agua utilizada se retiraba mediante sistemas de aguas 88
  89. 89. residuales, a la vez que el agua de lluvia, los riegos fueron los primeros en tener interés en la calidad del agua. Ellos utilizaban embalses de aireación para la purificación del agua. En 1806 parís empieza a funcionar la mayor planta de tratamiento de agua. El agua sedimenta durante 12 horas antes de su filtración. Los filtros consistían en arena y carbón. Particularmente se aborda la explicación del tratamiento de aguas residuales, pensando en un punto en el cual las personas no le dan el valor significativo a este procedimiento, el cual atiende a muchas expectativas ambientales, conduce a la renovación de los diferentes tipos de aguas residuales que conocemos. Las diferentes etapas del tratamiento nos dan una idea de la manera en que el agua residual es trasformada en agua con gran cantidad de pureza para volver a ser utilizada en las múltiples aplicaciones que tiene. Todos los procesos de desarrollo conllevan a implicaciones sobre el ambiente y sobre los recursos naturales de los cuales depende o a los cuales afecta de una u otra forma. La alta demanda hídrica requerida por el crecimiento de las poblaciones urbanas y la contaminación de los cuerpos de agua han llevado a los investigadores a buscar alternativas de abastecimiento de este recurso, además de la conservación de las fuentes de agua existentes. Las aguas residuales por razones de seguridad pública y por consideraciones de recreación económica y estética, no pueden desecharse vertiéndolas sin tratamiento en lagos o corrientes convencionales. El tratamiento da como 89
  90. 90. resultado la eliminación de microorganismos patógenos, evitando así que estos microorganismos lleguen a ríos o a otras fuentes de abastecimiento. Específicamente el tratamiento biológico de las aguas residuales es considerado un tratamiento secundario ya que este está ligado íntimamente a procesos microbiológicos. La utilización de agua residual tratada permite solventar los requerimientos de agua potable en las actividades agrícolas aprovechando los nutrientes que posee para el desarrollo, crecimiento y producción, y además disminuir los costos referidos a la adquisición de fertilizantes. En segunda instancia, permite la conservación de las fuentes de abastecimiento al no ser necesaria la disposición en estos cuerpos de agua. Las normas de calidad de las aguas están corrientemente basadas en uno o dos criterios: calidades de las aguas superficiales o normas de limitación de vertidos. Las normas de calidad de aguas superficiales incluyen el establecimiento de calidad de agua de los receptores, aguas abajo del punto de descarga, mientras que las normas de limitación de vertidos establecen la calidad de las aguas residuales en su punto de vertido mismo. Una de las desventajas de las normas de limitación de vertidos es que no establece controles sobre el total de cargas contaminantes vertidas en los receptores. Una gran industria, por ejemplo, aunque lleve a cabo el mismo 90
  91. 91. tratamiento que una pequeña, puede causar mucha mayor contaminación del receptor. Sin embargo, las normas de limitación de vertidos son mucho mas fáciles de controlar que los de calidad de causes receptores que requieren un análisis detallado de dichos causes. Los defensores de las normas de limitación de vertidos argumentan que una gran industria, debido a su gran aportación económica a la comunidad, debe permitírsele una mayor utilización de la capacidad de asimilación del medio receptor. JUSTIFICACION En todo el mundo, mas de mil millones de personas no tienen acceso al agua potable, para este siglo se estima que un 80% de los habitantes urbanos de la tierra puede que nos dispongan de suministros adecuados de agua potable. Solo una pequeña cantidad del agua dulce de nuestro planeta (aproximadamente 0.008%) está actualmente disponible para el consumo urbano. Un 70% de la misma se destina a la agricultura, un 23% a la industria y solo un 8% al uso domestico. Al mismo tiempo, la demanda de agua potable está aumentando rápidamente, se espera que el consumo agrícola de agua aumente un 17% y el industrial un 60% en los próximos años. A medida que el agua potable es más escasa, hay mayores posibilidades de que se 91
  92. 92. convierta en una fuente de conflictos regionales, como ya está sucediendo en el oriente. El suministro de agua potable está disminuyendo debido a las fuertes sequías que la mitad de las naciones del mundo experimentan regularmente. Como consecuencia, la población, en constante aumento, extrae agua de los acuíferos a un ritmo mayor del tiempo que tarda en reponerse por medios naturales, incluso en países templados como Estados Unidos. En algunas ciudades costeras, como en Yakarta, Indonesia, o Lima, Perú, el agua del mar se introduce en el interior de los acuíferos para llenar el vacío, contaminando el agua potable restante. Muchos acuíferos subterráneos sufren contaminación procedente de productos químicos agrícolas y los procedimientos de limpieza son costosos. La agricultura de regadío, beneficiosa para muchos países que de otro modo no podrían obtener suficientes cosechas de alimentos, también puede contaminar el suministro de agua si se utiliza en exceso. Al acumularse sales del suelo en las aguas superficiales, éstas resultan inservibles para futuros usos agrícolas o domésticos. En nuestro particular caso la justificación es el beneficio al medio ambiente aplicando el rehúso del agua evitando así el deterioro y la sobreexplotación de los mantos acuíferos. Agua tratada (agua para uso humano, no para su consumo). 92

×