PRINCIPAES CARACTERÍSTICAS DE DIERENTES TIPOS DE AGUAS RESIDUALES

1. Capítulo 2. Composición y caracterización de las aguas residuales
Tratamientos I, Ingeniería Ambiental, UFPS. Material Didáctico
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CAPÍTULO 2. TIPOLOGIADE LAS AGUAS RESIDUALES (AR)
Las AR están compuestas por las aguas usadas y los sólidos que por uno u otro medio se introducen
en las tuberías y son transportadas mediante los sistemas de alcantarillado.
En general, se consideran aguas residuales domésticas (ARD) los líquidos provenientes de las
viviendas o residencias, edificios comerciales e institucionales. Se denominan aguas residuales
municipales, los residuos líquidos transportados por el alcantarillado de una ciudad o población y
tratados en una planta de tratamiento municipal; El agua residual urbana (ARU) en la mayor parte
de Colombia está formada por la reunión de aguas residuales procedentes del alcantarillado
municipal, de las industriales asentadas en el casco urbano y en la mayor parte de los casos de las
aguas de lluvia que son recogidas por el alcantarillado, y se llaman aguas residuales industriales
(ARI) las AR provenientes de las descargas de industrias de manufactura, su composición es muy
variable, ya que influyen las materias primas y los procesos productivos llevados a cabo. También
se acostumbra denominar aguas negras a las AR provenientes de inodoros, es decir, aquellas que
transportan excrementos humanos y orina, ricas en materia orgánica biodegradable, en sólidos
suspendidos, nitrógeno y coliformes fecales. Y aguas grises a las AR provenientes de tinas, duchas,
lavamanos y lavadoras, aportantes de Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), Sólidos
Suspendidos (SS), fósforo y grasas (ROMERO, 1999)
Composición y Características de las AR
El factor que más influye sobre el proceso de depuración del agua residual es, sin duda, su
composición. Las aguas residuales de origen doméstico tienen una composición muy variada
debido a la diversidad de factores que la afectan y a la naturaleza de la población residente
(Mujeriego, 1990). La mayor fuente de contaminación que fluye por las alcantarillas domésticas
tiene su origen en los excrementos humanos y animales (heces y orina) y en menor proporción en
las aguas resultantes del lavado de ropa, preparación de alimentos y duchas. Por otra parte, las
aguas pluviales o de lavado de calles que drenan desde las zonas urbanas aportan también una
carga importante de contaminación (arrastre de materia sólida inorgánica en suspensión y materia
orgánica soluble e insoluble).
El consumomedio de agua por persona y por día (entre 120 y 140 L/hab.día en Colombia) determina
su concentración (cantidad), mientras que la dieta y los usos de la población tributaria caracterizan
apreciablemente su composición química (calidad). Las sustancias contaminantes presentes en un
agua residual pueden estar en forma disuelta, en partículas decantables o en un estado físico
intermedio denominado coloidal o en suspensión. En cualquier caso, la mayor parte de los
compuestos presentes en un ARU están constituidos por materia orgánica e inorgánica, nutrientes
y microorganismos. Una considerable parte de estos componentes se encuentra en forma
particulada y, comúnmente, se valora mediante la concentración de materia en suspensión (MES)
(Christensson, 1997).
Las sustancias orgánicas de un ARU están constituidas mayoritariamente por materia fecal, siendo
la contribución diaria de DBO5, por parte de un adulto, de 39 a 42 g; de los cuales 10,3 g
corresponden a orina, entre 24,7 y 30,6 g a materia fecal y de 2,0 a 3,5 g de material de limpieza
anal (Droste, 1997). Además, también contienen hidratos de carbono (celulosa, almidón y
azúcares), grasas y jabones (sales metálicas de los ácidos grasos), detergentes sintéticos,
proteínas y sus productos de descomposición(urea, glicina y cisteína) asícomohidróxido de amonio
y sales amoniacales procedentes de la descomposición de complejos orgánicos nitrogenados
(Rivas Mijares, 1978).
La Tabla 1 muestra la forma como se componen las AR, básicamente, 99,9% de agua y 0,1% por

2. Capítulo 2. Composición y caracterización de las aguas residuales
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peso de sólidos, sean éstos disueltos o suspendidos. Este 0,1% referido es el que requiere ser
removido para que el agua pueda ser reutilizada o tratada.
Tabla 1. Composición de las AR
AGUA
POTABLE
SÓLIDOS GASES
DISUELTOS
COMPONENTES
BIOLÓGICOS
0.1 % (por peso)
99.9 %
Suspendidos
Disueltos
O2
CO2
Bacterias
Micro y macroorganismos
Coloidales
Sedimentables
H2S N2 Virus
Los sólidos suspendidos, sólidos volátiles son los parámetros más representativos, junto con la
demanda química y bioquímica de oxígeno, para estimarel contenido de materia mineral y orgánica
de los vertidos líquidos (Rivas Mijares, 1978).
Figura 1 Clasificación de los diferentes tipos de materia contenida en un agua residual (adaptado
de Droste, 1997).
En cuanto los compuestos inorgánicos, el nitrógeno y el fósforo son los más importantes para el
control de la calidad de las aguas residuales. La mayor parte del nitrógeno y del fósforo total de un
ARU se encuentra en su fracción soluble (nitratos, amonio, polifosfatos y ortofosfatos).
El nitrógeno y el fósforo presentes en los cursos de agua provienen de diferentes fuentes, como por
ejemplo los fertilizantes artificiales y los desechos ganaderos aplicados en la agricultura, los
efluentes industriales y en particular los efluentes de los sistemas de tratamiento de las aguas
residuales. El nitrógeno de los efluentes de las PTAR (EDAR) proviene principalmente de las
conversiones metabólicas de los compuestos derivados de los excrementos (urea y proteínas),
mientras que el 50% o más del fósforo procede de los detergentes sintéticos (Horan, 1993).
Sólidos Totales
(evaporación a 103ºC)
(a)
Materia en Suspensión Total
(no filtrable)
(d)
Materia Disuelta Total
(filtrable)
(e)
Materia en Suspensión Materia en Suspensión
Volátil Fija
(f) (g)
Materia Disuelta
Volátil
(h)
Materia Disuelta
Fija
(i)
Materia Volátil Total
(horno a 550ºC)
(b)
Materia Fija Total
(c)
siendo: a = b+c; b = f+h; c = g+i; e = h+i

3. Capítulo 2. Composición y caracterización de las aguas residuales
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Parámetros para medir la calidad de las AR
Cualquier problema relacionado con la Ingeniería Sanitaria y Ambiental debe ser definido
inicialmente por medio de métodos analíticos que se desarrollan en el laboratorio o en el campo.
Estos resultados son la base de todo diseño y control posterior, una vez las obras estén en
operación.
La gran diversidad que presentan las aguas residuales hace necesario realizar un estudio concreto
de caracterización, en especial cuando se desean definir estrategias de tratamiento y de aplicación
de tecnologías adecuadas que aseguren la conformidad con la normativa de vertido a cauces
receptores vigente en la zona de estudio. La Tabla 2 indica los principales parámetros empleados
para la caracterización de un ARU.
Tabla 2. Parámetros comúnmente empleados para la caracterización de un ARU.
Físicos Químicos Biológicos
Sólidos totales (ST), mg/l
Suspendidos
Volátiles Temperatura, ºC
Turbiedad, UNT (a)
Materia orgánica, mg O2/l
Demanda bioquímica de oxígeno
(DBO5)
Demanda química de oxígeno (DQO)
pH
Alcalinidad, mg CaCO3/l Nitrógeno,
mg N/l
Orgánico
Amoniacal (NH3-N, NH4 +-N)
Nitritos (NO2--N)
Nitratos (NO3--N)
Fósforo Orgánico, mg P/l
Reactivo soluble (PO4-3 -P)
Organismos patógenos
Coliformes, número/100 ml
Virus, ufc/100

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COMPOSICION Y CARACTERIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES
La procedencia de un agua residual es un aspecto determinante de gran parte de sus características
físicas, químicas y biológicas. La Tabla 3 se muestra una descripción de los parámetros más
importantes utilizados en la caracterización de aguas residuales:
Tabla 3. Parámetros para la caracterización de AR
PARÁMETRO IMPORTANCIA EN AGUAS RESIDUALES
Turbiedad
Indica la calidad de las aguas vertidas o naturales en relación con la
materia coloidal y residual en suspensión. Se puede medir in situ
mediante turbidímetros que marcan hasta 1000UNT. Valores iguales o
mayores a 100 UNT son típicos de aguas residuales municipales.
Temperatura Influye tanto en el desarrollo de la vida acuática, como sobre las
reacciones químicas y velocidades de reacción. También se mide in situ.
Temperaturas mayores a 40°C están prohibidas en las descargas.
Color Indica la edad de las aguas residuales. Entre más tiempo de
descomposición más oscuro es su color. Hacen parte de las
características organolépticas, no es necesario su medición.
Olor Indica la descomposiciónde la MO y ayuda a evaluar la calidad del agua.
Está relacionado con la emisión de gases como el metano, sulfuros.
Hacen parte de las características organolépticas, no es necesario su
medición.
Sólidos Su presencia afecta directamente la cantidad de lodo que se produce en
el sistema de tratamiento. Los diferentes tipos de sólidos son los
siguientes: sólidos totales (ST), sólidos volátiles (SV, relacionada con la
biomasa), sólidos suspendidos (SS), sólidos suspendidos volátiles
(SSV), sólidos disueltos (SD) y sólidos sedimentables (SSD).
Oxígeno
Disuelto
Determina si los cambios biológicos en las AR son llevados a cabo por
organismos aeróbicos o anaeróbicos. Valores menores de 4mg/L indican
procesos de descomposición de materia orgánica, debido a la reducción
de los niveles de oxígeno disuelto en el agua. El valor mínimo de OD
para facilitar la vida acuática es de 2,5ppm.
DBO Indica la cantidad materia orgánica oxidada por los microorganismos,
bajo condiciones aeróbicas. Es el principal indicador de grado de
contaminación y su valor es muy variable dependiendo de la fuente
generadora y el tiempo de estudio, por ejemplo, para aguas residuales
de tipo doméstico en lugares con temperaturas de 20 a 25°C son
mayores de 40 ppm y las aguas urbanas es de ±120ppm.
DQO Determina el contenido de MO de las AR, oxidando casi completamente
todos los compuestos orgánicos e inorgánicos a CO2 y agua. Es el
parámetro que reemplaza la DBO por su simplicidad en el análisis.
Valores de 250ppm son los que típicamente se reportan en aguas
urbanas.
Nitrógeno Es necesario para evaluar la tratabilidad de las AR por tratamientos
biológicos. Es tóxico para la vida acuática en formas inestables como
úrea, amoníaco, amonio y nitritos, incluso en nitratos en altas
concentraciones. En aguas urbanas pueden llegar a contener de 150 a
250 mgde N, siendo 20 a 60mg lo necesario en los procesos metabólicos
de depuración de aguas. Los valores excesivamente altos de nitrógeno
amoniacal (>1500 mg/L) se consideran inhibitorios para los
microorganismos responsables del TAR.

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COMPOSICION Y CARACTERIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES
Fósforo Es de importancia secundaria en la mayor parte de las aguas residuales
domésticas ARD, pero puede ser vital en residuos industriales y en lodos
de AR. Provocan la eutrofización y afectación de la vida acuática. En
aguas urbanas, pueden llegar a contener de 30 a 60 mg de P cuando el
necesario es de 3 a 9 ppm.
pH Condición del agua para conservar el equilibrio osmótico de las células.
La afectación del pH es típico en aguas de tipo industrial, tales como
curtiembres, lecheras, metalúrgicas, agrícolas. Los pH en aguas
residuales para la descarga deben estar entre 6,5 y 9.
Alcalinidad Indica la cantidad de iones bicarbonato y carbonato. Es importante su
medición ya que sirve de tampón buffer en los procesos biológicos.
Metales
Pesados
Son imprescindibles para el normal desarrollo de la vida biológica, en
bajas concentraciones pueden perjudicar a los seres vivos y
bioacumularse. Los metales y metaloides más evaluados son el cromo,
plomo, mercurio, Cadmio, cobre, provenientes de aguas industriales o
urbanas.
Fuente: Adaptado de ROMERO, Jairo A. 2000 y METCALF AND EDDY. 1996
Los parámetros que deben evaluarse en los sistemas de tratamiento de aguas residuales para
plantas pequeñas y medianas son: DBO5 total y soluble, sólidos suspendidos, disueltos y
sedimentables, DQO soluble y total, nitrógeno total Kjeldahl, fósforo. Para plantas grandes o que
tenga influencia de industrias y aguas de sistemas productivos cercanos deberán adicionar los
siguientes análisis: aceites y grasas, metales pesados: Cd, Pb, Cr, Ni, Zn, Hg, Cu, Ag, y sustancias
orgánicas volátiles, cloruros, detergentes.
Aunque en la práctica, como se verá a continuación, existen caracterizaciones típicas de AR, las
cuales son muy importantes como referencia de los parámetros de importancia por analizar y su
valor, hay que recordar que cada AR es única en sus características y que, en lo posible, los
parámetros de polución deben evaluarse en el laboratorio para cada agua residual específica. Las
Tablas 4 y 5 muestran valores promedios de las características de ARD típica y ARD en Bogotá y
Medellín respectivamente.
Tabla 4. Características de un AR urbana típica
Fuente: ROMERO, Jairo A. 2000
Tabla 4. Comparación entre las características del AR de las ciudades de Bogotá y Medellín

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COMPOSICION Y CARACTERIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES
PARÁMETRO BOGOTÁ MEDELLÍN
DBO5 (mg/L) 190 202
DQO (mg/L) 382 396
ST(mg/L) 403 463
SS(mg/L) 160 215
SSV(mg/L) 129 150
N total (mg/L) - 21.3
P total (PO4) - 8.1
Q (m3 /d) 302 206
Fuente: Los valores reportados son suministrados por Empresas Públicas de Medellín (EPM), 2000
Tabla 6. Características del AR urbanas en otras ciudades
La contribución en carga contaminante de las aguas urbanas descargadas a una red de
alcantarillado están influenciadas por la dotación neta (L/hab.d) de agua potable a la población en
cada municipio y el coeficiente de retorno de las mismas una vez sean utilizadas en las diferentes
labores de tipo doméstico, sumado a esto, los aportes de las aguas infiltradas, las aguas lluvias que
drenan al alcantarillado.

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COMPOSICION Y CARACTERIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES
TALLER N°2.
1) Consulta en el RAS 2017, el tipo de muestreo, periodicidad y puntos de muestreo de las
fuentes generadoras de aguas residuales.
2) Consulta las características físicas, químicas y microbiológicas de aguas residuales de:
Industria láctea
Rellenos sanitarios
Urbanas de un municipio específico (actualizado)
Industria metalúrgica
Agropecuarias (porcícola, avícola)
3) Realizar un análisis comparativo del punto anterior: Características comunes,
predominantes o mayoritarios, características diferenciadoras.