Apuntes_de_Ingenieria_Sanitaria_Ing_Civi.doc

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA
Ing. Sanitaria Página 1
Apuntes de la Clase de
Ingeniería Sanitaria.
MAESTRO: ING. JORGE RAMÍREZ VELÁZQUEZ
e-mail: j_ramirezvqz@hotmail.com Cel: 646 125 05 15 Casa: (646) 182 80 18

Descripción Genérica de Unidad de Aprendizaje
Nombre: Ingeniería Sanitaria.
Etapa: Terminal.
Área de conocimiento: Ingeniería Aplicada.
Competencia: Diseñar con una visión prospectiva y sentido de responsabilidad las
obras que integran las plantas de tratamiento de agua potable y de aguas residuales
para comunidades urbanas y rurales aplicando las técnicas y la normatividad vigente.
Evidencia del desempeño: Presentar el análisis y diseño de todos los elementos de
un proyecto para el tratamiento de Aguas Residuales conforme a los requisitos
mínimos de seguridad establecidos en la normatividad vigente.
Distribución:
HC HL HT HPC HE CR REQUISITO
2 2 1 2 7
Contenidos temáticos:
 PROCESAMIENTO DEL AGUA.
 POTABILIZACIÓN Y CLORACIÓN DEL AGUA.
 AGUAS RESIDUALES.
 MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES.
 SISTEMAS DE TRATAMIENTO PARA LAS AGUAS RESIDUALES.
 LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN.
PROPÓSITO GENERAL DEL CURSO
 El propósito del curso es que el alumno adquiera los conocimientos básicos para
el diseño y manejo de sistemas de potabilización y tratamiento de aguas
residuales urbanas bajo las normas bajo las normas oficiales mexicanas en
materia de agua. El alumno estará capacitado al final del curso para plantear un
proyecto ejecutivo de obra para una planta de tratamiento, donde se especifique
el número de usuarios, las dimensiones de la planta de tratamiento, tipo y
capacidad de los equipos requeridos entre otras especificaciones propias de la
planta.
 COMPETENCIA(S) DEL CURSO
 Diseñar operacionalmente con una visión prospectiva las obras que integran
plantas de tratamiento de aguas residuales para comunidades urbanas y rurales
aplicando la normatividad vigente.

 EVIDENCIA(S) DE DESEMPEÑO
 Diseñar plantas y procesos de tratamiento de aguas residuales aplicando la
normatividad vigente.
DESARROLLO POR UNIDADES:
ÍNDICE:
1. Introducción
1.1.Objetivo del curso
1.2.Temario
1.3.Evaluación del curso
1.4.Marco Jurídico
2. Agua
2.1.Ciclo del agua
2.2.Propiedades físico-químicas del agua
2.3.Propiedades anómalas
2.4.Distribución
3. Parámetros físico-químicos-bacteriológicos
3.1.Potencial de Hidrógeno (PH)
3.2.Sólidos
3.3.Oxígeno disuelto
3.4.Detergentes
4. Potabilización
4.1.Operaciones
5. Fuentes de contaminación
5.1.Doméstica
5.2.Servicios
5.3.Industriales
5.4.Agrícolas
5.5.Pluviales
6. Tipos de Tratamientos.
6.1.Primario
6.2.Secundario
6.3.Biológico
7. Tipos de Procesos

7.1.Definición (Aerobios, anaerobios, facultativos)
7.2.Microorganismos
7.3.Tanque de aireación de lodos activados
7.4.Tanque de aireación
7.5.Desinfección
8. Reuso de agua y manejo de sólidos
8.1.Calidad
8.2.Costo/beneficio
8.3.Manejo de lodos
8.4.Reuso de lodos
INTRODUCCIÓN
Introducir al estudiante en la importancia del recurso hídrico, mediante el conocimiento
de las estadísticas desde el nivel mundial al local, las necesidades de agua potable y el
tratamiento de las aguas usadas.
 Revisión de estadísticas mundiales de disposición del agua y sus tratamiento.
 Relación del agua con la salud humana, desarrollo y medio ambiente.
 Normatividad vigente en materia del agua
 Uso del agua
AGUA
Estudiar y analizar la estructura química de la molécula del agua en todas sus formas,
sus propiedades y su relación con la naturaleza.
 Ciclo del agua
 Composición de la atmósfera terrestre
 Distribución del agua en la tierra
 Propiedades anómalas de la molécula del agua
PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICO-BACTERIOLÓGICOS
Analizar los parámetros físico-químico-bacteriológicos que caracterizan al agua blanca
y las aguas residuales para aplicarles el tratamiento adecuado.
 Temperatura
 Potencial de hidrógeno (pH)
 Sólidos en todas sus formas

 Oxígeno disuelto
 Demanda Biológica de Oxígeno (DBO)
 Demanda Química de Oxígeno (DQO)
 Grasas y aceites
 Sulfactantes (detergentes)
 Coliformes totales
 Dureza
POTABILIZACIÓN
Conocer y analizar los métodos físicos y químicos de purificación del agua
 Autopurificación y reposo
 Aereación
 Filtración lenta por arena
 Mezclado, coagulación, floculación y sedimentación
 Filtro de diatomeas
 Eliminación de hierro y manganeso
 Ablandamiento
 Control de olores y sabores
 Desinfección
FUENTES DE CONTAMINACIÓN
Conocer los usos urbanos, industriales y agrícolas del agua y las impurezas que
pueden contener después de haber sido usadas.
 Clasificación de aguas residuales
 Propiedades de las aguas residuales
 Clasificación de los contaminantes en las aguas residuales
TRATAMIENTOS FÍSICOS, QUÍMICOS Y BACTERIOLÓGICOS
Conocer y analizar la aplicabilidad de los tratamientos en función del tipo de
contaminantes de las aguas residuales.

 Pretratamiento
 Precipitación
 Filtración
 Ósmosis inversa
 Floculación
 Coagulación
 Aeróbico
 Anaeróbico
 Desinfección
PROCESOS
Conocer y analizar los niveles de tratamiento de las aguas residuales: Primario,
secundario y terciario, mediante visitas a diferentes plantas Potabilizadoras y
tratamiento de aguas residuales en el Estado.
 Tratamiento primario
 Tratamiento secundario
 Tratamiento terciario
TRATAMIENTO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Conocer y analizar los procesos biológicos más comunes de tratamiento de aguas
residuales en diferentes plantas de tratamiento en el Estado.
 Lodos activados
 Filtros de percolación
 Discos
 Zanjas de oxidación
 Cavitación
 Lagunas de oxidación
 Tubo Venturi
 Lirio acuático
 Fosas sépticas

REUSO DE AGUA Y MANEJO DE SÓLIDOS
Conocer y analizar las ventajas económicas y ambientales en el desarrollo sostenible al
reutilizar las aguas tratadas y los lodos de desecho en plantas de tratamiento del
Estado y de los EUA.
 Calidad de las aguas tratadas
 Propiedades de las aguas tratadas
 Costo-beneficio de las aguas tratadas
 Propiedades de los lodos de desecho
 Normatividad aplicada a las de aguas tratadas
 Confinamiento de los lodos de desecho
DISEÑO Y CÁLCULO DE SISTEMAS
Diseñar, configurar y cotizar una planta de tratamiento de acuerdo a las propiedades
físico-químicas-bacteriológicas del agua residual y de acuerdo a el nivel de tratamiento
requerido.
 Tipo de agua a tratar
 Volumen, propiedades Físico-Químico-Biológicas del agua a tratar
 Configuración del sistema
 Materiales de construcción
 Equipo electromecánico
 Cotización
 Calendarización de obra
 Eficiencia del sistema
 Normatividad aplicable
METOODOLOGÍA DE TRABAJO
 Exposición verbal y audiovisual por parte del maestro apoyado por el pizarrón y
equipo de proyección por computadora, favoreciendo la transmisión del
conocimiento y mejor aprendizaje de los estudiantes.

 Participación de los estudiantes en actividades de investigación en la biblioteca
de temas relacionados con la potabilización y tratamiento de aguas residuales,
así como la exposición de los mismos por los estudiantes.
 Visitas y recorridos a diferentes instalaciones de plantas potabilizadoras y
tratadoras de aguas residuales en las ciudades del Estado de Baja California,
México.
 Conferencias expuestas por investigadores especialistas en temas relacionados
con el agua, la salud humana y la contaminación producida por aguas
residuales.
 Elaboración de reportes de prácticas en laboratorio y de las visitas realizadas a
diferentes plantas de tratamiento de aguas residuales en el Estado.
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
 Examen parcial al cubrir el 50 % del temario.
 Examen final al concluir el temario del curso.
 Investigación bibliográfica y exposición de temas relacionados.
 Reportes de las prácticas de laboratorio y campo.
 El estudiante elaborará un Proyecto Ejecutivo de planta de tratamiento.
 El alumno elaborará una Maqueta Funcional con agua residual del proyecto
ejecutivo.
 Para tener derecho a la calificación de la parte teórica, el estudiante deberá
asistir al 80 % de las prácticas de laboratorio y campo.
 Evaluación de trabajos, tareas y participación en clase serán requisitos para
tener derecho a calificación final.

BIBLIOGRAFÍA:
BÁSICA COMPLEMENTARIA
 Manual de Tratamiento de Aguas
Departamento de Sanidad del
Estado de New York. Limusa, S. A.
de C. V., 1988.
 Potabilidad del Agua y
alcantarillado. Cabo,
R. J. de la Puente y Catalán, L. J.
Bacteriología Grijalbo, Barcelona,
Esp. 1981.
 Calidad del agua.
Jairo Alberto Romero Rojas
Alfaomega.
 Purificación de aguas. Ejercicios.
María Paulina Villegas de Brigard.
Escuela Colombiana de Ingeniería.
 Ingeniería de Aguas Residuales.
Editorial Cecsa.
 Tratamiento de aguas residuales.
Teoría y Principios de Diseño.
Jairo Alberto Romero Rojas
Alfaomega, 3ra. Reimpresión 2010.
 Programa hidráulico de gran
visión 2001-2020. Región I
Península de Baja California,
Síntesis básica. Comisión
Nacional del Agua.
Febrero 2000.
 Manual de aguas y aguas de
desecho. Vol. I y II
Secretaría de Recursos
Hidráulicos (SRH).
Subsecretaría de Planeación.
Dirección General de Usos del
Agua y Prevención de la
Contaminación. Centro de
Investigación y Entrenamiento
Manual de Hidráulica.

CICLO HIDROLÓGICO
Un breve resumen del ciclo del agua
El ciclo del agua no se inicia en un lugar específico, pero para esta explicación
asumimos que comienza en los océanos. El sol, que dirige el ciclo del agua, calienta el
agua de los océanos, la cual se evapora hacia el aire como vapor de agua. Corrientes
ascendentes de aire llevan el vapor a las capas superiores de la atmósfera, donde la
menor temperatura causa que el vapor de agua se condense y forme las nubes. Las
corrientes de aire mueven las nubes sobre el globo, las partículas de nube colisionan,
crecen y caen en forma de precipitación. Parte de esta precipitación cae en forma de nieve,
y se acumula en capas de hielo y en los glaciares, los cuales pueden almacenar agua
congelada por millones de años. En los climas más cálidos, la nieve acumulada se funde y
derrite cuando llega la primavera. La nieve derretida corre sobre la superficie del terreno
como agua de deshielo y a veces provoca inundaciones. La mayor parte de la precipitación
cae en los océanos o sobre la tierra, donde, debido a la gravedad, corre sobre la superficie
como escorrentía superficial. Una parte de esta escorrentía alcanza los ríos en las
depresiones del terreno; en la corriente de los ríos el agua se transporta de vuelta a los
océanos. El agua de escorrentía y el agua subterránea que brota hacia la superficie, se
acumula y almacena en los lagos de agua dulce. No toda el agua de lluvia fluye hacia los
ríos, una gran parte es absorbida por el suelo como infiltración. Parte de esta agua
permanece en las capas superiores del suelo, y vuelve a los cuerpos de agua y a los

océanos como descarga de agua subterránea. Otra parte del agua subterránea encuentra
aperturas en la superficie terrestre y emerge como manantiales de agua dulce. El agua
subterránea que se encuentra a poca profundidad, es tomada por las raíces de las plantas
y transpirada a través de la superficie de las hojas, regresando a la atmósfera. Otra parte
del agua infiltrada alcanza las capas más profundas de suelo y recarga los acuíferos (roca
subsuperficial saturada), los cuales almacenan grandes cantidades de agua dulce por
largos períodos de tiempo. A lo largo del tiempo, esta agua continua moviéndose, parte de
ella retornará a los océanos, donde el ciclo del agua se "cierra"...y comienza nuevamente.
El 97% del agua del planeta se encuentra en los océanos, mientras que el restante porcentaje se
reparte entre: lagos y ríos (0.02%), capas y humedad del suelo (0.58%), iceberg y glaciares (2.01%) y
la atmósfera (0.001%). Sólo un 2.6% del total de agua es dulce y sirve para consumo humano.
Tabla 1.1.- Propiedades Físicas Anómalas del Agua Líquida (Sverdrup, Jhponsosn and Fleming,
1942, con permiso de Prentie-Hall, Inc.).
PROPIEDAD COMPARACION CON
OTRAS SUBSTANCIAS
IMPORTANCIA EN EL
AMBIENTE
FISICO-BIOLOGICO
CAPACIDAD
CALORICA
H20 = 1cal/oC o
BTU/oF
La más alta de sólidos y
líquido con excepción del
Amoniaco líquido (NH3)
(Puede absorber una gran
cantidad de calor sin gran
aumento, relativamente de
temperatura)
Previene los rangos extremos
en la temperatura.
El calor que se transfiere por
movimientos del agua es muy
grande. Tiende a mantener la
temperatura uniforme del
cuerpo.
CALOR LATENTE DE FUSION El más alto con excepción del
NH3.
79 cal/g (Rolf Lange)
80 cal/g (Sears & Zemansky)
Efecto termostático en el punto
de congelación debido a la
absorción o liberación de calor
latente.
CALOR LATENTE DE
EVAPORACION
El más alto de todas las
substancias.
590 cal/g (Rolf Lange)
539 cal/g a 100oC (Sears &
Zemansky)
El gran calor latente de
evaporación es
extremadamente importante
en la transferencia de calor y
agua a la atmósfera.
EXPASION TERMICA La temperatura de máxima
densidad decrece con el
incremento de la salinidad.
Para el agua y el agua de mar
diluida tienen sus densidades
máximas por arriba del punto
de congelación. Esta
propiedad juega un papel
importante controlando la
distribución de la temperatura
y la circulación vertical en
lagos.

TENSIÓN SUPERFICIAL La más alta de todos los
líquidos. 72.7 dinas/cm en
agua/aire húmedo a 20 oC
Importancia en la fisiología de
la célula. Controla ciertos
fenómenos superficiales y la
formación de la gota.
PODER DISOLVENTE En general disuelve más
substancias y en más grandes
cantidades que cualquier otro
líquido.
Disolvente excepcional por su
carácter dipolar de la molécula
de agua. La molécula tiene un
gran momentum M = 1.84 X
10-18 esu.
Implicaciones obvias tanto en
los fenómenos físicos como
biológicos.
CONSTANTE DIELECTRICA El agua pura tiene la más alta
de todos los líquidos.
80 (Rolf Lange)
(Bargallo, M.)
De la mayor importancia en el
comportamiento de la
disolución de sustancias
inorgánicas trayendo como
resultado una alta disociación.
DISOCIACIÓN ELECTRICA Muy pequeña. Es una substancia neutra, ya
que tiene tanto Iones H+ como
OH-
TRANSPARENCIA Relativamente grande. La absorción de la energía
radiante es grande en
INFRARROJA (610 mu) y
ULTRAVIOLETA (450 mu o
254 nm) En la porción visible
del espectro de energía es
ligeramente selectiva la
absorción, de aquí que el agua
sea INCOLORA; su absorción
característica es importante en
fenómenos físico y biológicos.
CONDUCCIÓN DE CALOR La más alta de todos los
líquidos.
0.0012 cal.cm2.cm.seg
Aunque importante a pequeña
escala, como en una célula
viva, el proceso molecular esta
sobreestimado por conducción
por turbulencia (eddy
conduction)

Potabilización
Introducción
El agua es la llave a la supervivencia de una persona porque sin el agua la
supervivencia no es simplemente una opción. Sin embargo, el agua tiene que ser
potabilizada antes de ingerirse porque de lo contrario se estaría introduciendo al cuerpo
una gama de microorganismos patógenos que producen enfermedades en los seres
humanos principalmente. El proceso de potabilización del agua es complejo y requiere
de una secuencia de estructuras o instalaciones físicas convenientemente dispuestas
para remover los elementos patógenos que contiene el agua natural.
En vista que la sociedad requiere de un servicio de agua pura y libre de contaminantes,
el Ingeniero Civil dentro de este contexto debe dar respuestas o alternativas de
solución que permitan el tratamiento seguro y coherente del agua antes de llegar al
grifo del consumidor. El diseño de las estructuras de potabilización como dispositivos
para mezcla rápida, floculadores, sedimentadores, filtros, etc es función del Ingeniero
Civil, así como también lo es respetar los criterios de diseño y requerimientos
impuestos por las instituciones especializadas en el tema del agua.
En esta unidad titulada “POTABILIZACION” se presenta un panorama completo y
resumido de los criterios y procedimientos que intervienen en el proceso de conversión
del agua natural en agua segura para consumo humano. Inicialmente se parte
abordando conceptos básicos referentes al agua como por ejemplo: fuentes de agua,
propiedades y principales contaminates, usos, etc. Seguidamente se inicia con el
estudio de las etapas que intervienen en el proceso mencionado.
El proceso de diseño de las estructuras requeridas implica generalmente ciclos
iterativos que en ocasiones resultan tediosos, sin embargo para optimizar el proceso de
cálculo se aplicarán hojas de cálculo electrónicas en EXCEL, para así lograr obtener
resultados de una forma más rápida y eficiente.
Objetivo de la Unidad:
Analiza los aspectos teóricos más relevantes que intervienen directamente en el
proceso de potabilización, así como las respectivas etapas que intervienen en este
proceso.
¿Qué es el Agua Potable?
Es considerada agua potable, o más precisamente agua apta para el consumo
humano, toda agua, natural o producida por un tratamiento de potabilización que
cumpla con las Normas de calidad establecidas para tal fin.

Calidad del agua
A pesar de la definición química del agua como una sustancia constituida
exclusivamente por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, en la naturaleza no se
encuentra nunca en ese grado de pureza sino que está siempre impurificada con una
serie de componentes inorgánicos y orgánicos.
Consumo Humano
Debe cumplir con dos condiciones principales: Ser sanitariamente segura y agradable a
los sentidos. Para ser sanitariamente segura debe estar libre de contaminación y por
tanto incapaz de infectar a los consumidores.
Fuentes potenciales del agua
 Aguas superficiales (lagos, ríos, embalses, quebradas)
 Aguas subterráneas (son aguas claras)
 Agua de lluvias
 Agua de mares (es impotable debido a la gran cantidad de sales)
Características Físicas del agua
 Turbidez: Es la propiedad de una muestra de agua para disipar y absorber la
luz en vez de transmitirla en línea recta. Esta constituida por partículas no
solubles como: arcilla, materia orgánica, coliformes, etc. Se expresa en U.T y
se mide mediante el turbidímetro.
 Color: Le quita transparencia al agua. Su origen es vegetal o por desechos
agrícolas o industriales.

 Olor y Sabor: Su presencia puede causar rechazo por el consumidor. Se
debe a la descomposición de la materia orgánica y otras sustancias de origen
industrial o por la presencia de elementos químicos.
 Temperatura: Influye en el metabolismos de las especies.
Características químicas del agua
 Potencial Hidrógeno (P.H): Medida de acidez o alcalinidad del agua. Se
presenta en una escala del 0 al 14. Los valores del p.h menor que 7 indican
acidez y los mayores a 7 indican alcalinidad.
 Acidez: Es la capacidad del agua de neutralizar la alcalinidad.
 Alcalinidad: Capacidad del agua para neutralizar la acidez. Se debe a la
presencia de carbonatos,calcio,Mg,etc.
 Dureza: Se debe a la presencia de sales de Ca y Mg.
 Hierro y Manganeso: Produce mal sabor y un color rojizo.
 Cloruros: Se presentan en forma de NaCl o sal común.
 Sustancias Tóxicas: Una de estas son el arsénico presente en aguas
subterráneas, altamente cancerígenas y dañinas para la salud humana.
Características Microbiológicas
Los microorganismos constituyen la parte biológica de la contaminación del
agua y han sido causa de las grandes epidemias como el cólera. Dentro de
estos microorganismos se encuentran las bacterias, algas, hongos, etc.
Bacterias: Son pequeños microorganismos unicelulares que causan
enfermedades en el hombre. Las bacterias parásitas necesitan de cuerpos
vivos para poder sobrevivir. Escherichia Coli habita en el tracto intestinal del
hombre. Un ser humano adulto elimina en cada evacuación millones de estas
bacterias. Dichas eses fecales al llegar al agua, causa contaminación y
enfermedades como: diarreas, vómitos, etc.
Calidad Bacteriológica: Para controlar las bacterias patógenas, se
recomienda a organismos indicadores de contaminación de origen fecal,
estos organismos se denominan BACTERIAS COLIFORMES, son fácilmente
detectables y se miden en NMP/100ml (Número más probable de coliformes
en el agua).
El proceso de tratamiento a utilizar estará en dependencia de la cantidad de
coliformes presentes en la muestra de agua.

Plantas de Tratamiento de Agua
Una planta de tratamiento es una secuencia de operaciones o procesos unitarios
convenientemente seleccionados con el fin de remover totalmente los contaminantes
microbiológicos presentes en el agua cruda y parcialmente los físicos y químicos, hasta
llevarlos a los límites aceptables.
Operaciones Unitarias: son aquellas donde se aplican predominantes fuerzas físicas
como: mezclado, floculación, sedimentación, etc.
Procesos Unitarios: son aquellos medios de tratamientos en los que se adicionan
productos químicos o por actividad biológica. Ejemplo: coagulación, ablandamiento,
oxidación biológica.
Tipos de Plantas de Tratamiento
De acuerdo a los procesos que la conforman se clasifican en: Filtración rápida y
Filtración Lenta.
De acuerdo a la tecnología utilizada se clasifican en: plantas convencionales antiguas,
plantas convencionales de tecnología apropiada y plantas de tecnología importada o
patentada.
Está conformada por los siguientes procesos y operaciones unitarias:
 COAGULACION
 FLOCULACION
 SEDIMENTACION
 FILTRACION Y
 DESINFECCIÓN O CLORACIÓN

 COAGULACIÓN
Es el proceso mediante el cual los coagulantes son adicionados al agua reduciendo las
fuerzas que mantienen separados a las partículas en suspensión (coliformes fecales y
otros). Una vez desestabilizadas las fuerzas de repulsión entre las partículas estas se
unen y forman particulas más grandes llamados Flóculos, los cuales al ser más
pesados se sedimentarán para luego ser removidos por filtración u otro proceso.
Con la coagulación se elimina la turbiedad y el color. Los coloides son las partículas
que conforman la turbiedad y el color, son muy pequeñas difíciles de sedimentar.

Coagulantes: Son sustancias inorgánicas con propiedades coagulantes utilizados en
el proceso de tratamiento. Dentro de éstas se encuentran las Sales de Hierro y
Aluminio.
Las sales de hierro forman flóculos más grandes los cuales se sedimentan más
rápidos. Estas sales son más costosas para su aplicación continua. Ejemplo: Cloruro
Férrico, Sulfato Ferroso.
Las Sales de aluminio forman flóculos ligeramente pesados, los más conocidos son
el sultafo de aluminio, el sulfato de Al amoniacal y el aluminato de sodio.
El Sulfato de Aluminio por su bajo costo y fácil aplicación en las plantas de
tratamientos. Se conoce comúnmente como ALUMBRE.
PROCESO DE COAGULACION
Consta de dos partes: La primera consiste en un proceso químico donde ocurre
propiamente la desestabilización de las partículas coloidales mediante la adición de
productos químicos.(COAGULANTES)
La segunda parte es un proceso de mezclado de los coagulantes con el uso de una
fuerte agitación o turbulencia del agua en un corto tiempo. (MEZCLA RAPIDA)
DOSIS DE COAGULACION Y CONCENTRACION DEL COLOIDE
La dosis de coagulante está en función de la concentración de coloides. Una buena
solución es del 1 al 3%.
El coagulante se aplica donde ocurre la mayor turbulencia debido a que en ese punto
se dará la mezcla rápida.
Cuando se usan sales de Fe y Al, es aconsejable que la mezcla sea lo más corta y
rápida posible, el tiempo de mezcla no debe ser mayor a 1 seg.
La velocidad o intensidad de la mezcla debe ser mayor a 1000 s-1.

MEZCLADORES
La unidades que normalmente se utilizan para producir mezcla rápida son dos tipos:
mecánicos e hidráulicos.

RESALTO HIDRAULICO
Es una sobreelevación de la superficie libre del agua que fluye en un canal. Ocurre
cuando en un tramo del canal se pasa del régimen Supercrítico a Subcrítico.
F= Régimen Crítico
F<1 Régimen Subcrítico
F>1 Régimen Supercrítico

PARAMETROS DE DISEÑO PARA MEZCLA RAPIDA
1. El gradiente de velocidad “G” 1000 s-1≤ G ≤2000s-1
2. Tiempo de retención de mezcla debe ser menor o igual a 1 segundo
(T ≤ 1seg)
3. Flujo debe ser estable para ello el Número de Froude debe estar en el siguiente
rango 4.5 ≤ F ≤ 9
 FLOCULACION
El objetivo del floculador es proporcionar a la masa de agua coagulada una agitación
lenta aplicando velocidades decrecientes, para promover el crecimiento de los flóculos
y su conservación, hasta que la suspensión de agua y flóculos salga de la unidad. La
energía que produce la agitación del agua puede ser de origen hidráulico o mecánico.
Factores que influyen en el proceso
 Dosis de coagulante (El más usado es el alumbre entre 10 y 50 mg/l)
 Calidad del agua.
 Tiempo de floculación.
 Gradiente de velocidad.

Clasificación de las unidades de floculación
Según la forma de aglomeración de partículas se clasifican en :
 Contacto Sólidos
 Potencia o disipación de energía (Floculador de flujo horizontal y de flujo
vertical).
Según la energía que utilizan se dividen en:
 Mecánicos (Utilizan fuente de energía externa como un motor)
 Hidráulicos (Utilizan la energía hidráulica)
Criterios de selección
La selección del tipo de floculador está influenciada por los siguientes factores:
 Tamaño de la instalación
 Regularidad del caudal y período de operación.
 Capacidad de operación y mantenimiento.
 Costo
 Disponibilidad de energía
Parámetros y recomendaciones generales de diseño
 El paso del mezclador al floculador debe ser instantáneo y deben evitarse los
canales y las interconexiones largas.
 Los gradientes de velocidad que optimizan el proceso normalmente varían
entre 80 y 20 s-1. En todo caso en el primer tramo de la unidad el gradiente
no debe ser mayor que el que se está produciendo en la interconexión entre
el mezclador y el floculador.
 El gradiente de velocidad debe variar en forma uniformemente decreciente,
desde que la masa de agua ingresa a la unidad hasta que sale.
 El tiempo de retención puede variar de 10 a 30 minutos, dependiendo del tipo
de unidad y de la temperatura del agua.
 Para que el periodo de retención real de la unidad coincida con el de diseño,
ella debe tener el mayor número posible de compartimientos o divisiones .
 Pueden operar indefinidamente sin riesgos de interrupción, debido a que solo
dependen de la energía hidráulica. Por esta razón, son muy confiables en su
operación.
 Por su bajo costo de construcción, operación y mantenimiento, se considera
a los floculadores como una tecnología apropiada para países en desarrollo.

Unidades de flujo horizontal
Parámetros y recomendaciones de diseño:
 Recomendables para caudales menores de 50 litros por segundo.
 En este tipo de unidades predomina el flujo de pistón, por lo que se consigue
un buen ajuste del tiempo de retención.
 Se pueden utilizar pantallas removibles de concreto prefabricadas, fibra de
vidrio, madera, plástico, asbesto-cemento u otro material de bajo costo,
disponible en el medio y que no constituya un riesgo de contaminación. De
esta manera, se le da mayor flexibilidad.
 Con pantallas de asbesto-cemento, se recomienda diseñar unidades de
máximo un metro de profundidad útil, colocando las pantallas con la
dimensión de 1,20 metros en el sentido vertical.
 Si se usan pantallas de a s b e s t o - c e m e n t o onduladas, se consigue
disminuir un poco la diferencia de gradientes de velocidad entre los canales y
las vueltas . En este caso, se considera un coeficiente de fricción de n=0,03
para calcular la pérdida de carga en los canales. Cuando se utilicen placas
de asbesto-cemento planas o de madera, los coeficientes deben ser 0,013 y
0,012, respectivamente.

Unidades de flujo vertical
En este tipo de unidades el flujo sube y baja a través de canales verticales formados
por las pantallas. Es una solución ideal para plantas de medianas a grandes, porque
debido a la mayor profundidad que requieren estas unidades, ocupan áreas más
reducidas que los canales de flujo horizontal. Otra ventaja importante es que el área de
la unidad guarda proporción con respecto a los decantadores y filtros, con lo que
resultan sistemas más compactos y mejor proporcionados. Cuando se emplean
floculadores de flujo horizontal en plantas grandes, el área de los floculadores es
mucho mayor que el área de todas las demás unidades juntas.
Parámetros y recomendaciones de diseño
 Las unidades de flujo vertical son una solución recomendable para plantas de
capacidad mayor de 50 litros por segundo.
 Se proyectan para profundidades de 3 a 4 metros, por lo que ocupan un área
menor que las unidades de flujo horizontal.
 Los tabiques pueden ser de fibra de vidrio, prefabricados de concreto, de madera o
de asbesto-cemento.

 SEDIMENTACIÓN
Se entiende por sedimentación a la remoción por efecto gravitacional de las partículas
en suspensión presentes en el agua. Estas partículas deberán tener un peso específico
mayor que el fluido. La remoción de partículas en suspensión en el agua puede
conseguirse por sedimentación o filtración. De allí que ambos procesos se consideren
como complementarios.
La sedimentación es, en esencia, un fenómeno netamente físico y constituye uno de
los procesos utilizados en el tratamiento del agua para conseguir su clarificación. Está
relacionada exclusivamente con las propiedades de caída de las partículas en el agua.
Cuando se produce sedimentación de una suspensión de partículas, el resultado final
será siempre un fluido clarificado y una suspensión más concentrada.
Clasificación
Las partículas en suspensión sedimentan en diferente forma, dependiendo de las
características de las partículas. Es así que podemos referirnos a:
 Sedimentación de partículas discretas o sedimentación simple: Se
depositan manteniendo su forma este es el caso que ocurre en unidades
llamadas DESARENADORES.
 Sedimentación inducida (partículas floculentas): Partículas floculentas son
aquellas producidas por la aglomeración de partículas coloides desestabilizadas
a consecuencia de la aplicación de agentes químicos (coagulantes).

Las partículas se presentan principalmente en estado coloidal y es necesario añadirles
coagulantes químicos y someterlas a procesos de coagulación y floculación para
incrementar su tamaño o densidad antes del proceso de sedimentación.
El diámetro de los flóculos es variable desde menos de 0,001 mm hasta más de 5 mm,
dependiendo de las condiciones de mezcla y floculación (gradientes de velocidad y
tiempo de retención). Willcomb clasifica los flóculos por su tamaño, tal como se indica
en la figura:
Funciones
1. La función primaria consiste en la eliminación de materia en suspensión.
2. La unidad de decantación o clarificación debe también recoger y descargar un
volumen de lodos.
3. Recoger los lodos con el menor volumen posible de agua, para facilitar su
posterior manejo y tratamiento.
Zonas que conforman un sedimentador
a) Zona de Entrada: La zona de entrada en un sedimentador es un conjunto de
estructuras que debe permitir una distribución uniforme del flujo de agua hacia la zona
de sedimentación. Las alteraciones del flujo en la zona de entrada deben evitarse y su
presencia puede deberse a una velocidad excesiva del flujo en la entrada del
sedimentador, o a que los orificios de ingreso sean muy grandes y el movimiento de las
paletas del floculador sea tal que comunica demasiada energía al flujo.
b) Zona de Sedimentación: En esta zona se debe tener un número de Reynolds lo
más bajo posible y el número de Froude más elevado para tender a un flujo laminar y
estabilizar el flujo. En esta zona las líneas de flujo no deben encontrarse con ningún

tipo de obstrucciones que alteren su trayectoria. Lo anterior colabora con la remoción
de los sólidos del agua.
c) Zona de salida: Esta zona se caracteriza por permitir una recolección uniforme de
agua sedimentada a una velocidad tal que evite arrastrar flóculos en el efluente.
d) Zona de depósitos de lodos: Almacena lodos sedimentados hasta el momentos
que se retire el reactor.
Factores que influyen en el proceso
1. Calidad de agua: Adicionalmente, variaciones de concentración de partículas o
de temperatura producen variaciones de densidad del agua y originan corrientes
cinéticas o térmicas que, a su vez, generan cortocircuitos hidráulicos en las
unidades.
Al entrar agua más fría al sedimentador, la masa de agua se desplaza por el fondo de
este y produce el tipo de corriente indicada en la figura (a). En cambio, con agua más
caliente, se produce el fenómeno inverso, que aparece indicado en la figura (b).
2. Condiciones hidráulicas: Los criterios y parámetros hidráulicos de diseño (N°
Reynolds y Froude) tienen gran influencia en la eficiencia de los sedimentadores o
decantadores.
3. Factores Externos: Paradójicamente, los factores externos al proceso de
sedimentación son: acondicionamiento previo, prácticas operacionales y factores

ambientales, son los que tienen más influencia en la eficiencia de un sedimentador o
decantador.
Buena o inadecuada coagulación y floculación ocasionan, respectivamente, altas o
bajas eficiencias en los decantadores. Idéntico comentario cabe realizar acerca de la
operación y el estado de la unidad, así como sobre los programas de mantenimiento
existentes.
A la vez, el viento, al soplar sobre la superficie de los sedimentadores, puede producir
corrientes de suficiente intensidad como para inducir cambios en la dirección del flujo y
alterar el precario equilibrio de las masas de agua. En unidades grandes el viento
puede crear oleajes de cierta magnitud, lo que interfiere el proceso o desequilibra la
distribucióndel flujo en las canaletas de salida.
Consideraciones generales
1. Eficiencia y aplicación: Depende de la turbiedad del agua cruda. Si la
turbiedad está en estado coloidal, es preferible utilizar: coagulación, floculación,
sedimentación y filtración rápida.
2. Criterios de selección:
 Parámetros de laboratorio (Velocidad de sedimentación y turbiedad).
 Selección del tipo de unidad: calidad del agua cruda, carga, costos, facilidad
de operación y mantenimiento, usos y recursos locales, facilidad de diseño y
construcción.
 Caudal de diseño: El caudal total entre el número de unidades, es el caudal
de diseño de c/u. Deben existir por lo menos 2 unid de sedimentación.
 Diseño de las zonas de sedimentación (Estructuras de: entrada, salida,
drenaje y detalles constructivos).
Parámetros de diseño
a) Zona de Sedimentación
 Velocidad de sedimentación (de laboratorio).
 Carga Superficial
 Período de retención ( de 2 a 3 hrs :3 a 4 hrs : máximo 6)
 Profundidad: Cuánto menor es la profundidad del sedimentador menor es el
período de retención necesario.
 Relación LARGO-ANCHO.
 Velocidad Horizontal (05-2 cm/seg)
b) Zona de Entrada
 Pared Perforada

1.1 Los orificios deben estar a 1/5 a 1/6 de profundidad del sedimentador, desde la
superficie del agua y los inferiores de ¼ a 1/5 de H.
1.2 La pared o cortina difusora se recomienda ubicarla entre 0.70 a 1 mt de la pared de
sedimentador.
1.3 Las velocidades de 0.10 a 0.30 m/s
c) Zona de Lodos
1. Almacenamiento de lodos: Se recomienda almacenar del 10 al 20% del volumen del
sedimentador.
2. Descarga: Se recomienda que la tolva de lodos tenga un fondo con un ángulo
inclinación de 45 a 60° o con pendiente del 4 a 8%.
d) Zona de Salida
Se realiza por vertederos, canaletas o tuberías perforadas.

 FILTRACIÓN
La filtración consiste en la remoción de partículas suspendidas y coloidales que no han
quedado retiradas en los procesos anteriores (coagulación, floculación y
sedimentación. En general, la filtración es la operación final de clarificación que se
realiza en una planta de tratamiento de agua
La filtración se logra empleando membranas porosas que retienen la fase sólida de la
suspensión y dejan pasar su fase líquida. La forma simplificada de un filtro representa
un recipiente dividido en dos partes por la membrana de filtración.
Mecanismos de la Filtración
La filtración usualmente es considerada como el resultado de dos mecanismos distintos
pero complementarios: transporte y adherencia.
Transporte: Inicialmente, las partículas por remover son transportadas de la
suspensión a la superficie de los granos del medio filtrante. El transporte de partículas
es un fenómeno físico e hidráulico.
Adherencia: Ellas permanecen adheridas a los granos, siempre que resistan la acción
de las fuerzas de cizallamiento debidas a las condiciones hidrodinámicas del
escurrimiento. gobiernan la transferencia de masas. La adherencia entre partículas y
granos es básicamente un fenómeno de acción superficial, que es influenciado por
parámetros físicos y químicos.
Mecanismos de transporte
 Cernido: Resulta evidente que cuando la partícula es de tamaño mayor que
los poros del lecho filtrante, puede quedar atrapada en los intersticios.
 Difusión: Se ha observado que las partículas relativamente pequeñas
presentan un movimiento errático (Movimiento Browniano) cuando se
encuentran suspendidas en un medio líquido. El movimiento de las
partículas es afectado por la fuerza de arrastre y contribuye a la adherencia
de ellas en el lecho filtrante.

 Impacto Inercial
 Acción Hidrodinámica: Las velocidades tangenciales del agua son
variables y perpendiculares al escurrimiento.
Mecanismos de Adherencia
La adherencia de las partículas transportadas y los granos está gobernada por las
características de la superficie de las mismas. Y tiene que ver con las fuerzas eléctricas
y físicas que desarrollan entre sí.
Componentes de un filtro rápido
Las estructuras que componen un filtro rápido son:
 Sistema de entrada de agua: Estructuras de distribución e ingreso.
 Medio filtrante: Puede ser de arena (0.6-0.8)mm
 Agua sobrenadante o carga hidráulica sobre el lecho filtrante (1-1.8m)
 Grava de soporte: Soporta el medio filtrante.
 Sistema de drenaje o falso fondo: Recoge agua de filtrado y agua de lavado.
Canaletas de lavado: Recolectan el agua ascendente mediante la cual se limpia el lecho
filtrante.
 Canal de agua de lavado: Donde se evacua el agua proveniente del lavado.

Factores que influyen en la filtración
La eficiencia de la filtración está relacionada con las características de la suspensión y
del lecho filtrante, con la hidráulica de la filtración y con la calidad del efluente.
1. Características de la suspensión: Tipo de partículas suspendidas, tamaño,
temperatura, resistencia o dureza del flóculo, etc.
2. Características del lecho filtrante: Tipo del medio filtrante, tamaño del material
filtrante, coeficiente de uniformidad, coeficiente de esfericidad, espesor de la
capa filtrante.
3. Características hidráulicas: Tasa de filtración, carga hidráulica disponible,
calidad del efluente.
 DESINFECCION
Es el último proceso unitario que se le da al agua tratada y es requisito para ser
potable. Se le llama desinfección en el tratamiento del agua a la destrucción o
inactivación de los organismos patógenos (capaces de producir enfermedades)
particularmente las bacterias de origen intestinal.
En el caso del agua existen tres tipos de organismos: virus, bacterias patógenas y los
quistes.

Requisitos que deben reunir los desinfectantes
 Capacidad de destruir en un tiempo razonable los organismos patógenos
presentes en el agua.
 No deben ser tóxicos a las personas ni a los animales domésticos, y las dosis
usuales no deben producir malestares.
 Deben estar a disposición a un costo razonable y reunir condiciones que
faciliten el transporte, almacenamiento, manipuleo y dosificación.
 Deben producir residuales en el agua que constituyen a una protección
contra una eventual recontaminación antes de su utilización.
Tipos de desinfectantes
La desinfección puede llevarse a cabo mediante agentes físicos o químicos. Los
agentes físicos más importantes son los rayos ultravioleta, calor, radiación gamma y
rayos x. Los agentes químicos son los desinfectantes como: el cloro, yodo, bromo, el
ozono, etc.
La radiación ultravioleta es eficiente en aguas claras, pero su eficacia se reduce
significativamente para aguas turbias.
El calor, es el método más antiguo y actual para desinfectar el agua, destruye
microorganismos patógenos tales como virus, bacterias, etc.
De origen químico:
El cloro: es el mejor desinfectante, es el más utilizado a nivel mundial, reúne las
mayores ventajas con el mínimo de inconvenientes, se presenta como cloro gaseoso e
hipocloritos de sodio.
Factores que influyen en la desinfección
 Naturaleza del desinfectante: Existen desinfectantes más eficientes que
otros.
 Concentración del desinfectante y el tiempo de contacto
 Características físicos-químicas del agua: La presencia de ciertas impurezas
consume parte del cloro adicionado.
 Temperatura del agua: Influye en la velocidad de reacción si mayor es la
temperatura, menor es el tiempo de desinfección y mayor es la eficiencia
debido a que el rango de sobrevivencia de las partículas es de 5 a 80°C.

Desinfección por Cloro
Cloración es el nombre que se le da al procedimiento para desinfectar el agua
utilizando el cloro o alguno de sus derivados. En los sistemas de abastecimientos de
agua potable de las ciudades y poblaciones importantes se emplea el CLORO GAS.
El cloro es indudablemente el elemento más importante que existe para la desinfección
del agua, además se usa para:
 Eliminar olores y sabores.
 Ayuda a evitar formación de algas.
El manejo del gas cloro debe estar encomendado exclusivamente a personas
entrenadas pues su manipulación requiere de muchas precauciones. El gas cloro es
venenoso y altamente corrosivo.
Equipos de dosificación
Los compuestos clorados bien sean líquidos o sólidos son disueltos en el agua y
pueden ser dosificados utilizando los siguientes equipos:
 Bombas dosificadoras
 Hidroeyectores
Métodos de cloración
1. Cloración Simple: Es eficiente en aguas no contaminadas y no existe
preocupación por la demanda de cloro en el agua, hasta aplicar una dosis tal
que al final de un determinado tiempo de contacto por ejemplo 20 min, el cloro
residual libre se mantenga entre 0.1 y 0.2 mg/l. En aguas muy contaminadas
este método sería inadecuado ya que los residuos de cloro serían rápidamente
consumidos, de tal forma que se aconseja clorar al punto de quiebre.
2. Punto de quiebre de una cloración: Si se agrega progresivamente al agua
una cantidad mayor de cloro no se encuentra una relación directa entre la
cantidad de cloro aplicado y el cloro residual. Este método consiste
esencialmente en que a mayor cantidad de cloro aplicado se obtiene menor
residual llegándose de esta forma a un valor mínimo de cloro residual o punto de
quiebre, en el cual la curva vuelve a ascender y en esta ocasión en proporción
directa a la dosis de cloro aplicado.
En el punto de quiebre es donde ocurre la separación de cloro combinado y de
cloro libre.
Las ventajas de este método son:
1. La desinfección es más segura, residual más activo.

2. Destrucción de los compuestos orgánicos presentes responsables por problema
de olor, color, desarrollo de microorganismos.
Las desventajas son: Consumo más elevado de cloro.
Puntos de cloración
La cloración puede ser hecha en los siguientes puntos:
1. Toma de agua: Cloración
2. Llegada del agua cruda a la planta de tratamiento: precloración.
3. Después de los sedimentadores y antes de los filtros.
4. A lo largo de las líneas de distribución y almacenamiento: Postcloración.
Control de la cloración
Para obtener una desinfección adecuada el cloro debe estar en contacto con el agua
como mínimo 20 min (15-30min), transcurrido este tiempo el agua se considera
clorada. La dosificación correcta se comprobará mediante la prueba bacteriológica y
determinación del cloro residual.
Como regla general las dosis seguras de cloro residual son de 0.2 a 1 ppm.

Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales
Introducción
El agua residual cruda es putrescible, de malos olores, ofensiva y un riesgo para la
salud y el ambiente por consiguiente el objetivo básico del tratamiento de las mismas
es proteger la salud y el bienestar de los individuos miembros de la sociedad, mediante
los procesos que se indican más adelante.
Las aguas residuales son producto de todas las actividades del hombre las cuales
pueden ser de origen doméstico, industrial, agrícola, etc. Una vez que el agua es usada
se traslada mediante sistemas de alcantarillados hacia los puntos receptores que por lo
general son: ríos, lagunas, lagos, quebradas, etc con el objetivo de evitar un impacto
negativo a nivel ecológico y de la salud de los seres vivos en general y en especial de
los seres humanos, estas aguas servidas deben ser previamente tratadas con el fin de
disminuir su carga de contaminantes. Los procesos para trata aguas residuales y las
estructuras que implican son planificadas y diseñadas por el Ing. Civil, quién basado en
las normas internacionales y nacionales debe dar respuestas a estas necesidades
sociales.
Antes de cualquier proceso que se seleccione para el tratamiento de las aguas
residuales éstas deberán ser sometidas a un tratamiento preliminar por medio de
rejillas, desarenadores o por cualquier otro dispositivo elegido y posteriormente su
caudal medido para ingresar a la unidad de tratamiento.
La selección de un proceso de tratamiento de aguas residuales, o de la combinación
adecuada de ellos, depende principalmente de: las características del agua cruda, la
calidad requerida del
efluente, la disponibilidad de terreno, los costos de construcción y operación del
sistema de tratamiento.
La mejor opción de tratamiento se selecciona con base en el estudio individual de cada
caso, de acuerdo con las eficiencias de remoción requeridas y con los costos de cada
una de las posibles soluciones técnicas.
Los aspectos tratados en acápites anteriores son abordados de una forma resumida y
eficaz en el desarrollo de la presente unidad, la cual se basa en los siguientes
objetivos.

Objetivos de la Unidad:
 Identifica los diferentes impactos causados por las
aguas residuales en el medio ambiente.
 Analiza las medidas de acción y sistemas
utilizados para su respectivo tratamiento.
Origen de las aguas residuales
El término agua negra, más comúnmente utilizado en plural, aguas negras, define un
tipo de agua que está contaminada con sustancias fecales y orina, procedentes de
desechos orgánicos humanos o animales. Su importancia es tal que requiere sistemas
de canalización, tratamiento y desalojo. Su tratamiento nulo o indebido genera graves
problemas de contaminación.
A las aguas negras también se les llama aguas servidas, aguas residuales, aguas
fecales, o aguas cloacales. Son residuales, habiendo sido usada el agua, constituyen
un residuo, algo que no sirve para el usuario directo; son negras por el color que
habitualmente tienen, y cloacales porque son transportadas mediante cloacas (del latín
cloaca, alcantarilla), nombre que se le da habitualmente al colector. Algunos autores
hacen una diferencia entre aguas servidas y aguas residuales en el sentido que las
primeras solo provendrían del uso doméstico y las segundas corresponderían a la
mezcla de aguas domésticas e industriales. En todo caso, están constituidas por todas
aquellas aguas que son conducidas por el alcantarillado e incluyen, a veces, las aguas
de lluvia y las infiltraciones de agua del terreno.

Clasificación según su origen
Aguas residuales domésticas: Son los vertidos que se generan en los núcleos de
población urbana como consecuencia de las actividades
propias de éstos.
Los aportes que generan esta agua son:
 Aguas negras o fecales
 Aguas de lavado doméstico
 Aguas provenientes del sistema de drenaje de calles y avenidas
 Aguas de lluvia y lixiviados
Las aguas residuales urbanas presentan una cierta homogeneidad cuanto a
composición y carga contaminante, ya que sus aportes van a ser siempre los mismos.
Pero esta homogeneidad tiene unos márgenes muy amplios, ya que las características
de cada vertido urbano van a depender del núcleo de población en el que se genere,
influyendo parámetros tales como el número de habitantes, la existencia de industrias
dentro del núcleo, tipo de industria, etc.
Aguas residuales industriales: Son aquellas que proceden de cualquier actividad o
negocio en cuyo proceso de producción, transformación o manipulación se utilice el
agua. Son enormemente variables en cuanto a caudal y composición, difiriendo las
características de los vertidos, no sólo de una industria a otro, sino también dentro de
un mismo tipo de industria.
A veces, las industrias no emite vertidos de forma continua, si no únicamente en
determinadas horas del día o incluso únicamente en determinadas épocas de año,
dependiendo del tipo de producción y del proceso industrial.
También son habituales las variaciones de caudal y carga a lo largo del día.
Estas son más contaminadas que las aguas residuales urbanas, además, con una
contaminación mucho más difícil de eliminar.

Su alta carga unida a la enorme variabilidad que presentan, hace que el tratamiento de
las aguas residuales industriales sea complicado, siendo preciso un estudio específico
para cada caso.
Aguas residuales comerciales: Provienen de locales comerciales como mataderos,
pequeñas industrias y otras instalaciones públicas y que suelen estar conectados a un
sistema de alcantarillado común.
Aguas residuales agrícolas: Provenientes de la cría de ganado y del procesamiento de
productos animales y vegetales.
Aguas de infiltración: Provenientes de sistemas de drenaje, del descenso artificial de
las aguas subterráneas, así como la infiltración de estas al sistema de alcantarillado a
través de tuberías y conexiones defectuosas.
CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES
La generación de las aguas residuales es un producto inevitable de la actividad humana. El
tratamiento y disposición apropiada de las aguas residuales supone el conocimiento de las
características físicas, químicas y biológicas de dichas aguas; de su significado y de sus
efectos principales sobre la fuente receptora (Romero Rojas J.A 1999).
1.1.- FUENTES DE AGUAS RESIDUALES
Las AGUAS RESIDUALES son las aguas usadas y los sólidos que por uno u otro medio se
introducen en las cloacas y son transportados mediante el sistema de alcantarillado.
En general, se considera como AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS, A.R.D., los líquidos
provenientes de las viviendas o residencias, edificios comerciales e institucionales.
Se denomina AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES a los residuos líquidos transportados
por el alcantarillado de una ciudad o población y tratado en una planta de tratamiento
municipal.
Se llaman AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES las aguas residuales provenientes de
las descargas de industrias de manufactura.

Las AGUAS DE LLUVIA transportan la carga contaminadora de techos, calles y demás
superficies por donde circula; sin embargo, en ciudades modernas se recogen en
alcantarillas separadas, sin conexiones conocidas de aguas residuales domésticas o
industriales y, en general, se descargan directamente al curso de aguas natural más
próximo sin ningún tratamiento.
1.2.- CARACTERISTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES
Existen características típicas de aguas residuales, las cuales son muy importantes como
referencia de los parámetros de importancia a analizar y de su magnitud, hay que recordar
que cada agua residual en única en sus características y que, en lo posible, los
parámetros de contaminación deben evaluarse en el laboratorio para cada agua residual
específica.
PARAMETRO SIMBOLO MAGNITUD UNIDAD
Demanda Bioquímica
de Oxígeno
DBO 190 mg/L
Demanda Química de
Oxígeno
DQO 382 mg/L
Sólidos Totales ST 403 mg/L
Sólidos Totales
Volátiles
SVT 278 mg/L
Sólidos Suspendidos SS 160 mg/L
Sólidos Suspendidos
Volátiles
SSV 129 mg/L
Sólidos Disueltos SD 243 mg/L
Coniformes 8.23 x 106 NMP/100 mL
¿Porqué se tienen que tratar las aguas negras o residuales?
El término agua contaminada y aire contaminado implica la presencia de material extraño
NO DESEABLE, o de otra manera “pura” o “natural”.
Sin embargo, el concepto de agua pura es un poco diferente del de aire puro.
Aire es una mezcla de varios componentes, y “aire puro” se considera que es una mezcla particular
que representa un tipo de atmósfera terrestre ideal.
AGUA, por otro lado, es un solo compuesto, no es una mezcla. La forma de pensar de los
químicos de una “AGUA PURA” es como una substancia que consiste de moléculas de un
solo tipo, aquellas representadas con la formula H2O.
Sin embargo, la mayor parte del agua para tomar contiene pequeñas cantidades de sales
minerales disueltas, estas substancias contribuyen, frecuentemente, a su sabor.

También, uno habla de “agua mineral” en el sentido de una mezcla natural de agua y
pequeñas cantidades de material mineral inocuo y con algo de sabor.
La contaminación del agua, por lo tanto es la adición de material extraño no deseable el
cual deteriora la CALIDAD del agua.
La CALIDAD del agua puede ser definida como su conveniencia para usos benéficos.
FUENTES DE CONTAMINACION
DOMESTICAS: materia orgánica (m.o), grasas, patógenos, detergentes.
RESTAURANTES: grasa, sólidos, materia orgánica.
PLUVIALES: arena tierra, humus, hidrocarburos, solventes.
INDUSTRIALES: Pesqueras.- proteína, sanguaza, grasa, aceite, escamas, hueso
Rastro.- m.o., grasa, sanguaza, patógenos.
Algas.- m.o., sosa cáustica, ácido, pigmentos.
Pinturas.- pigmentos, solventes, hidrocarburos.
Talleres mecánicos.- solventes, hidrocarburos.
Talleres torno.- solventes, metales, hidrocarburos.
Talleres de imprenta.- solventes, tintas, pegamentos.
Astilleros.- solventes, hidrocarburos, metales pesados.
SERVICIOS: Hoteles: m.o., detergentes, solventes, patógenos.
Talleres fotográficos.- nitrato de plata, solventes.
Restaurantes.- m.o., grasa, patógenos, solventes, detergentes.
Hospitales.- m.o., patógenos, virus.
Imprentas.- solventes, tintas.
Tenerias.- solventes, venenos.
MAQUILADORAS: Plástico.- solventes inorgánicos, orgánicos.
Madera.- solventes, sosa, ácido, M.P.
Electrónica.- solventes, sosa cáustica.
AGRÍCOLAS: pesticidas, fertilizantes, m.o.
LAS AGUAS NEGRAS DOMESTICAS se recogen en las unidades de vivienda, edificios
comerciales e instituciones de la comunidad.
Pueden incluir desechos de procesos industriales, así como la infiltración del agua
subterránea y otros desechos líquidos.

Está compuesta principalmente del agua ya usada, procedente del suministro del agua de
los edificios, a los que se han unido los materiales de desecho de los baños, cocinas y
lavanderías.
EL AGUA PLUVIAL proviene de la precipitación acumulada en los terrenos y calles y
arrastra con ella el escurrimiento superficial.
LOS DESECHOS INDUSTRIALES están constituidos principalmente por los productos
líquidos de desecho específicos que se acumulan en el procesamiento industrial, pero
pueden contener pequeñas cantidades de aguas negra domésticas.
Tales desechos varían con el proceso y contienen cierta cantidad de material en proceso o
de los productos químicos utilizados con propósitos de procesamiento.
El agua para enfriamiento industrial, cuando se mezcla con los desechos industriales
también se conoce como desechos industriales.
DESECHOS COMBINADOS domésticos + pluviales

CLASIFICACION DE CONTAMINANTES DEL AGUA
QUIMICOS:
Orgánicos aceite, fenoles, azucares, colorantes, detergentes sintéticos, hidrocarburos
clorados, ácido carboxílico, carbohidratos.
Inorgánicos ácidos, álcali, cloro, sales metálicas, nitratos, fosfatos, sulfatos, bicarbonatos,
ácido sulfhídrico isótopos radiactivos.
FISICOS:
Material flotante goma-espuma, espuma, madera, hojas.
Material suspendido arena, piezas de metal, papel, pulpa, cieno, grava, ceniza, goma,
virutas de madera, materiales sólidos de aguas residuales, animales muertos.
Efectos termales Incremento de calor.
BIOLOGICOS:
Formas Patógenas bacterias, protozoarios, hongos, algas, virus y gusanos parásitos que
producen enfermedades.
Algas Exceso de crecimientos por exceso de nutrientes; agotamiento del oxígeno.
Plantas acuáticas Necesitan agua para crecer.
AGUAS RESIDUALES
TIPOS DE AGUAS DE DESECHO.- Las aguas de desecho son la emisión liquida de una
comunidad. Esta agua ya gastada es una combinación de los desechos líquidos y
acarreados por el agua, provenientes de residencias, edificios comerciales, plantas
industriales, instituciones, agua subterránea, agua superficial, agua pluvial.
Las agua de desecho se pueden agrupar en cuatro clases:
Clase 1.- Emisiones que NO son TOXICAS ni directamente contaminantes, pero
susceptibles de alterar la naturaleza física del agua en que se reciben;

pueden mejorar por medios físicos. Incluye emisiones como el agua de enfriamiento de las
plantas generadoras de energía.
Clase 2.- Emisiones que NO son TOXICAS pero SI CONTAMINANTES, debido a que
contienen elementos orgánicos con una alta Demanda de Oxigeno.
Pueden tratarse por métodos biológicos para eliminar las substancias dañinas. El principal
constituyente de esta clase de emisión es, en general las AGUAS DOMESTICAS. Pero
esta clase incluye también las aguas pluviales y los desechos de plantas de productos
lácteos y de otras fábricas de alimentos.
Clase 3.- Emisiones que contienen materiales VENENOSOS y que también pueden ser TÓXICOS.
Pueden tratarse por métodos químicos. Cuando están presentes generalmente acompañan a los
desechos industriales; por ejemplo, los que proceden de plantas de refinado de metales.
Clase 4.- Emisiones CONTAMINANTES debido a su contenido ORGANICO con una alta
demanda de oxígeno y que además son TÓXICOS.
Su tratamiento requiere de una COMBINACIÓN de procesos químicos y biológicos. Cuando están
presentes, generalmente, acompañan a los desechos industriales; por ejemplo, los procedentes de
la industria del curtido.
TIPOS DE TRATAMIENTOS
En general, el problema de EVACUACIÓN de las aguas negras hace NECESARIO algún
tipo de TRATAMIENTO.
El TRATAMIENTO DE LAS AGUAS NEGRAS es cualquier PROCESO al que se someten
las aguas negras para ELIMINAR o ALTERAR sus constituyentes dañinos y hacerlos así
menos AGRESIVO o PELIGROSO. Puede CLASIFICARSE el tratamiento como
PRELIMINAR, PRIMARIO, SECUNDARIO o TERCIARIO COMPLETO, según sea el grado
de procesamiento.
T. PRELIMINAR.- puede ser el ACONDICIONAMIENTO de los desechos industriales antes
de su descarga para eliminar o neutralizar sustancias dañinas para las alcantarillas y los
procedimientos de tratamiento, o pueden ser operaciones unitarias con el fin de
PREPARAR los desechos para un tratamiento más importante.

T. PRIMARIO.- constituye el primero, y a veces el único tratamiento de las aguas negras.
Este proceso ELIMINA los sólidos flotantes y los sólidos en suspensión, tanto finos como
gruesos. Si la planta provee solo un tratamiento primario, se considera que el efluente solo
ha sido parcialmente tratado.
T. SECUNDARIO.- Elimina partículas coloidales y similares. Puede incluir procesos biológicos y
químicos. El proceso secundario más habitual es un proceso biológico en el que se facilita que
bacterias aerobias digieran la materia orgánica que llevan las aguas. Este proceso se suele hacer
llevando el efluente que sale del tratamiento primario a tanques en los que se mezcla con agua
cargada con lodos activos (MICROORGANISMOS). Estos tanques tienen
sistemas de burbujeo o agitación que garantizan condiciones aerobias para el crecimiento
de los organismos. Posteriormente se conduce este líquido a tanques cilíndricos,
confección en forma de tronco de cono, en donde los sólidos son precipitados y el agua
sobrenadante fluye completamente clarificada. Usualmente el tratamiento secundario
implica la aplicación de cloro para eliminar los microorganismos potógenos. Esta tipo de
agua regularmente cumple con la NOM-SEMARNAT-OO1-1996 , de calidad adecuada
para ser descargada en los cuerpos de agua nacionales.
T. TERCIARIO.- El término terciario avanzado, tiene diversas deficnici0ones. Una de ellas es e nivel
de tratamiento necesario, más allá del tratamiento secundario convencional, para la eliminación de
constituyentes de las aguas residuales que merecen especial atención, como los nutrientes, los
compuestos tóxicos y los excesos de materia orgánica o de sólidos en suspensión. Aquí se aplican
procesos más costosos ya que los contaminantes que son más difíciles de eliminar. Además de de
los procesos de eliminación de nutrientes, otros procesos u operaciones unitarias habitualmente
empleadas en los tratamientos avanzados son la coagulación química, floculación y sedimentación,
seguida de filtración por diversos medios incluyendo carbón activado. Para la eliminación de los
iones específicos y para la reducción de sólidos disueltos se emplean métodos menos comunes,
como el intercambio iónico o la osmosis inversa (O.I). También se emplea el tratamiento avanzado
para diversas posibilidades de reutilización de las aguas residuales para las cuales es preciso
conseguir efluentes de alta calidad, como es el caso del agua para refrigeración industrial, recarga
de aguas subterráneas, producción de energía eléctrica.

8.- TRATAMIENTO TERCIARIO
Ramírez C (1992) UAM pp 131-154
CARBON ACTIVADO
INTERCAMBIO IÓNICO
OSMOSIS INVERSA
PRECIPITACIÓN QUÍMICA
DESINFECCIÓN
ELECTRODIALISIS
ULTRAFILTRACION
TRATAMIENTO TERCIARIO
REMOVER SUBSTANCIAS INORGÁNICAS DISUELTAS
METALES PESADOS
SALES MINERALES
8.1.- DESINFECCIÓN
ORGANISMOS ENTERICOS:
Bacterias
Virus
Quistes de amibas
ENFERMEDADES TIPICAS por bacterias:
Tifoidea
Cólera
Paratifoidea
Disentería bacilar
LOS VIRUS OCASIONAN:
Poliomielitis
Hepatitis infecciosa
DESINFECCIÓN = Destrucción selectiva de organismos patógenos
ESTERILIZACIÓN = Destruye todos los organismos presentes.
CARACTERISTICAS DE LAS AGUAS DOMESTICAS:
(En general –0.1% de materias sólidas)

Lucen como efluentes del baño o lavanderías
+ basura
RANCIAS
+ 4 oC
(horas)
SÉPTICAS
(H2S) de mercaptanes,
de compuestos de S
Mientras más compuestos
putrescibles haya en aguas negras
mayor será su concentración
o fuerza.
En general, la fuerza variará con la cantidad de materia orgánica, consumo de agua per cápita o
cantidad de desperdicio industrial.
Sólidos totales:
* en suspensión (1/3) = ½ materia orgánica. Incluye sólidos asentables (Tanques Imhoff) y
coloides (0> 0.0001 mm) casi todos de materia orgánica y pueden permanecer
indefinidamente en suspensión.
*disueltos.- son el residuo de la evaporación después de eliminar los sólidos en
suspensión.
Los sólidos también se pueden clasificar como:
Volátiles y Fijos.
Volátiles.- La pérdida de peso cuando se incineran los sólidos secos se atribuye a los
sólidos volátiles, que se consideran como materia orgánica.
Fijos.- El residuo comprende los sólidos fijos, que se suponen inorgánicos.

Proteínas
Nitrogenado Aminas
Aminoácidos
CONTENIDO ORGANICO de las aguas negras
Jabones
No nitrogenado Grasas
Carbohidratos
ANÁLISIS DE LAS AGUAS NEGRAS
Ensayos
Fuerza
Efectos potenciales dañinos al disponer de ellos
Progreso que se realiza en su tratamiento
Los ensayos más comunes miden:
Sólidos en suspensión
Demanda bioquímica de oxígeno (DBO)
Cantidad de amoniaco que se disminuye en el tratamiento
Nitritos y nitratos que se aumentan en el tratamiento
Oxígeno disuelto, que para un efluente indicará la eficiencia del tratamiento.
Materias solubles en éter, o grasas y aceites (nata)
pH, que disminuye, indicando mayor acidez según se rancie el albañal.
Demanda química de oxígeno (DQO) que se aproxima al contenido carbonoso total
oxidable.
Ácido Sulfúrico, que indica descomposición anaerobia.

Introducción:
La degradación de los contaminantes presentes en los residuos depende de que ellos sean
biodegradables. Un material es biodegradable cuando todas las enzimas necesarias para
su descomposición están presentes en la biomasa. Entonces toda las reacciones de la
cadena pueden alcanzar su velocidad optima y el material es transformado, en presencia
de oxígeno, en dióxido de carbono y agua.
Para cada reacción de la cadena se requiere una enzima específica en cantidades
suficientes. La falta o la insuficiencia de alguna de ellas impedirá la descomposición de la
sustancia, con lo cual se le considerará no biodegradable.
En principio, la gran mayoría de los compuestos sintetizados biológicamente son biodegradables,
pues si no lo fueran, el planeta se cubriría de una capa estable y creciente de materia orgánica
producida por los vegetales, los animales y el hombre. Dicha descomposición está asociada con la
existencia de la enzima adecuada para cada material. La velocidad de cada reacción difiere de una
sustancia a otra. Por ejemplo, la grenetina y el almidón se degradan mucho más rápidamente que la
cera y la quitina. En contraste, un sinfín de compuestos sintéticos, como el DDT y el nylon, por
ejemplo, no sufren descomposición microbiológica en los tiempos de residencias que normalmente
emplean los sistemas de tratamiento biológico.
Tratamiento biológico:
El tratamiento biológico tiene por objeto eliminar la materia orgánica biodegradable de las
aguas residuales y consiste en acelerar el desarrollo de los microorganismos encargados
de efectuar los procesos naturales de autodepuración de los cuerpos de agua. La
purificación se logra mediante la transformación de materia orgánica soluble, difícil de
remover, en materia celular fácil de separar por sedimentación.
Las características químicas de la materia orgánica determinan el tipo y predominio de las
especies que se generan.
Las reacciones bioquímicas, mediante las cuales se incorporan los compuestos químicos al
protoplasma de los microorganismos pueden oxidar la materia en dos formas: en presencia
de oxígeno libre disuelto, llamada aerobia y la otra en ausencia de oxígeno molecular,
llamada anaerobia.
La oxidación biológica aerobia se presenta con la siguiente reacción:
Materia orgánica + microorganismos + nutrientes +O2 productos finales

(CO2 y H2O) + nuevos organismos + energía.
La oxidación anaerobia se lleva a cabo en dos etapas. En la primera, las bacterias
saprofíticas transforman la materia orgánica en compuestos intermedios como ácidos y
alcoholes; en la segunda estos compuestos son transformados, por otros microorganismos,
en productos finales como CO2 y CH4.
La oxidación es el mecanismo mediante el cual todos los seres vivos liberan energía para su
desarrollo. La adición de oxígeno, durante el metabolismo, se realiza en forma indirecta ya que
inicialmente se remueve hidrógeno y posteriormente se añade agua.
El grado de desarrollo y crecimiento de la población microscópica ésta en función de su
capacidad para obtener energía del sistema que se requiere para formar nuevo
protoplasma, moverse y sostener el metabolismo basal.
El intercambio energético entre el sistema y los microorganismos se realiza se tal forma
que la síntesis de nuevo material celular siempre va relacionada con la producción de
energía; así, al alcanzar la síntesis su nivel máximo también lo alcanza la demanda de
energía, y si por alguna razón no se efectúa la síntesis, la demanda de energía es mínima,
como lo muestra la figura 2.1. Lo anterior indica que la máxima remoción de contaminantes
por unidad de microorganismos ocurrirá en la etapa de máximo crecimiento.
El tratamiento biológico comprende muchas modalidades, sin embargo los microorganismos
responsables de la biodegradabilidad siempre están compuestos por bacterias, hongos, algas,
protozoarios, rotíferos, crustáceos y nematodos.
Para comprender el comportamiento de la población bacteriana es importante conocer la
composición química de los principales microorganismos y su tipo de alimentación. La tabla
2.1 resume algunas de ellas.
Tabla 2.1 Clase de microorganismos y su fuente de energía.
Clase Fuente de energía
Bacterias Materia orgánica e inorgánica
soluble.
Hongos Materia orgánica soluble,
principalmente
Carbohidratos.
Algas Materia orgánica soluble.
Protozoarios Bacterias y materia orgánica
sólida.
Rotíferos Bacteria y flóculos.

Crustáceos Bacterias y algas.
Nematodos Materia orgánica sólida difícil de
biodegradar.
Dinámica de población:
El modo de reproducción más comúnmente observado en los microorganismo es el de
bipartición o fisión binaria; sin embargo existen una serie de condiciones que afectan su
crecimiento.
La variación de la masa de microorganismos con respecto al tiempo (figura 2.2) tiene tres
fases de las cuales dos corresponden al crecimiento neto de la masa activa y una al de
crecimiento del mismo parámetro. El crecimiento logarítmico de la masa de
microorganismos se inicia tan pronto como el inóculo se pone en contacto con el sustrato.
En esta fase existe exceso de comida y el crecimiento sólo depende de la habilidad de la
población para reproducirse. Al final de esta etapa el crecimiento celular se halla a su
máximo nivel, y es seguida inmediatamente por la disminución de la masa activa. En el
punto máximo de la curva existe la mayor remoción de materia orgánica.
El decrecimiento del crecimiento se inicia cuando la materia orgánica que sirve de alimento
se convierte en el factor limitante y termina cuando casi toda la materia orgánica ha sido
estabilizada. La mayoría de los tratamientos biológicos se realizan entre el decrecimiento
del crecimiento y la fase endógena.
Cuando la materia orgánica escasea, los microorganismos se ven en la necesidad de
metabolizar su propio protoplasma la poca síntesis que puede realizarse es muy lenta.
De lo anterior se concluye que a mayor cantidad de sustrato, más se propicia el crecimiento de
microorganismos, pero para un tiempo de retención constante, existe una concentración tal que ya
no alcanza a completarse el metabolismo y no se produce mayor crecimiento. Es importante que un
sistema de tratamiento se opere antes de la parte constante de la curva para obtener la eficiencia
máxima. Esto puede lograrse mediante la dilución del efluente o el aumento del tiempo de
retención en el reactor.
El procedimiento mediante el cual los microorganismos sintetizan protoplasma y obtienen
energía es muy complicado y poco conocido, sin embargo se sabe que para ello es vital la
presencia de energía y de enzimas. Estas últimas son proteínas combinadas en ocasiones
con metales y otro compuesto orgánico; según el lugar donde actúen se clasifican en
extracelulares e intracelulares: si un sustrato requerido no puede penetrar la membrana

celular, la enzima extracelular actuará para llevarlo al interior de la célula donde será
metabolizado con ayuda de una enzima intracelular.
Además de las enzimas se requiere energía para realizar reacciones bioquímicas
esenciales.
La energía liberada de alimentos se almacena en el ATP (adenosintrifosfato) y se libera
cuando el ATP se transforma en ADP (adenosindifosfato)
De manera simplificada puede considerarse que la fisiología celular se realiza mediante dos tipos de
reacciones: energía y síntesis donde la primera libera energía para la segunda pueda realizarse
Factores que afectan al crecimiento biológico:
Los factores descritos a continuación se refieren principalmente a las condiciones del
medio ambiente durante el crecimiento biológico:
1) Habilidad de los microorganismos para metabolizar un sustrato así como sus
requerimientos físicos del medio.
2) Naturaleza del sustrato. Aunque la composición del agua residual es muy variada, existe
un conjunto de sustancias que predominan y que tienen características químicas propias
que favorecen o inhiben el desarrollo de determinado tipo de organismos.
3) Presencia de nutrientes. Tomando como base la composición de las bacterias C5H7O2N,
se ha determinado que se requiere el 12.4% en peso de la masa de microorganismos
diariamente producios de N y aproximadamente un quinto de este valor de P. en caso de
deficiencia, será necesario añadir ambas cantidades a las aguas residuales antes de
tratarlas.
4) Concentración de oxígeno. Este factor es de suma importancia en los tratamientos
aerobios, donde el aire suministrado debe ser suficiente para mantener como mínimo de 1
a 2 mg/L de O2 disuelto.
5) Temperatura. Para cada especie de bacteria existe una temperatura en la que el
crecimiento y reproducción se efectúa con mayor rapidez; para la mayoría de los
organismos saprófitos que se desarrollan en los tratamientos biológicos, la temperatura
adecuada está entre 25 a 30 oC.

6) pH. La mayoría de los microorganismos son muy sensibles al pH del medio, teniendo
preferencia por ciertos rangos del mismo, por lo que es de suma importancia en el control
del tipo de especies que se desarrollan en agua un residual.
Biodegradación:
Los microorganismos son capaces de degradar muchos compuestos bajo un sin fin de
condiciones diferentes. Una población mixta de bacterias, hongos y protozoarios es capaz
de modificar o transformar muchos compuestos..
Muchos compuestos sintéticos son resistentes al ataque microbiano o son tóxicos para los
microorganismos. Sin embargo, en las áreas que han sido contaminadas con compuestos
sintéticos se han aislado diferentes organismos capaces de degradar muchas de estas
sustancias a distintas velocidades.
Se reconocen dos clases de sustratos secundarios:
La primera, los sustratos secundarios de baja concentración, son aquellos que contribuyen
a los flujos de electrones y energía para el metabolismo de las células, pero estos flujos
son inferiores al mínimo para mantener la biomasa, debido a la baja concentración del
sustrato.
La segunda clase se denomina cometabolito, y son aquellos compuestos cuya
transformación no puede generar flujos de energía y electrones. Sin embargo, los
cometabolitos son transformados mediante metabolismo incidental, en el cual una enzima
que normalmente reacciona con un compuesto diferente pero relacionado, cataliza en una
misma operación a ambo sustratos.
Básicamente la biodegradación es la recirculación o el retorno hacia el terreno y hacia el agua del
carbón, el nitrógeno y otros minerales. Este proceso es esencial para el mantenimiento adecuado
de los ciclos del carbón y del nitrógeno en la naturaleza.
Los procesos biológicos son muy económicos por que las reacciones destructivas, las
cuales son mediadas por la actividad biocatalítica natural, se pueden llevar a cabo con
rapidez relativa a temperaturas ambiente.
Las bacterias, y en menor grado, los hongos, son responsables de las reacciones de
biodegradación en los procesos biológicos de tratamiento. A pesar de que la mayoría de
las reacciones de degradación forman parte del metabolismo normal de las células, el

objetivo principal de este metabolismo no es la eliminación de contaminantes ambientales,
sino el crecimiento y el desarrollo de la célula microbiana.
Los microorganismos crecen y se mantienen mediante la extracción de nutrientes,
electrones y energía de sus ambientes. Los nutrientes son el C, N, P, S y otros elementos
traza que constituyen los compuestos fundamentales de las células: carbohidratos,
aminoácidos, lípidos y ácidos nucleicos. Se requieren electrones para recibir muchos de los
nutrientes hacia la especie química en que son empleados por los constituyentes, así como
para generar la energía necesaria para sintetizar y mantener la biomasa.
El proceso básico más importante en el metabolismo microbiano es la transferencia de
electrones desde un sustrato donador hacia un sustrato receptor de electrones. La
oxidación del donador libera electrones que son portados por un cosustrato interno
reducido, quien transfiere parte de ellos a un sustrato receptor de electrones. Esta
transferencia genera energía en su forma de ATP, compuesto con alto nivel energético.
El resto de los electrones y parte del ATP se emplean para generar nueva biomasa, y que el ATP
remanente satisface las necesidades de mantenimiento de la célula.
Debido a que la transferencia de electrones entre donadores y receptores es esencial para
crear y mantener la biomasa, estos compuestos se denominan sustratos primarios. Los
compuestos orgánicos biodegradables que constituyen los donadores y los receptores
comúnmente son el O2, el NO3-, el NO2-, el SO4 2- o el CO2, aunque algunos compuestos
orgánicos pueden emplearse en las fermentaciones.
Es muy importante señalar que una reacción de biodegradación sólo puede ocurrir si los
microorganismos poseen las enzimas para catalizar la reacción.
Por otra parte también se subraya que el compuesto que se desea degradar no debe ser
necesariamente sustrato primario para que sea metabolizado por la bacteria. Puede ser
biodegradado como sustrato secundario, e decir, como aquel cuya oxidación (o reducción)
produce flujos mínimos de energía y electrones para dar mantenimiento a la biomasa que
los degrada.
En los procesos biológicos, la materia orgánica contaminante es utilizada como sustrato
por los microorganismos presentes en tanques o reactores. De esta manera pueden
obtener la energía necesaria para reproducirse y llevar a cabo sus funciones vitales. Con
esto, los compuestos contaminantes son transformados en nuevas células y otros
productos que pueden ser más fácilmente separados del agua.
La principal división entre los diversos procesos biológicos existentes para el tratamiento de
residuos se hace en relación con la forma en que los microorganismos utilizan el oxígeno. Así se

tienen los procesos aerobios los cuales requieren de oxígeno y los anaerobios que carecen de él.
Esto se traduce en sistemas muy diferentes entre sí, tanto en su microbiología, como en sus
aplicaciones, su ingeniería y su control.
El proceso de lodos activados:
El proceso de lodos activados es el sistema biológico de uso más extendido para el
tratamiento de aguas residuales y tiene buena aplicación en el tratamiento de residuos
peligrosos biodegradables.
Existen diversas modalidades del sistema básico las cuales confieren al tratamiento una
versatilidad que le permite adaptarse a un amplio intervalo de circunstancias
operacionales.
El principio básico del proceso consiste en poner en contacto a los residuos con la
población mixta de microorganismos de una suspensión floculenta, con aireación y
agitación. Los coloides y los sólidos suspendidos (SS) se eliminan rápidamente de las
aguas residuales por adsorción y aglomeración en los flóculos de lodos activados. Este tipo
de material y las sustancias orgánicas disueltas se descomponen posteriormente, a través
de procesos microbianos metabólicos más lentos, durante la etapa de estabilización. Parte
del sustrato se oxida a sustancias simples, como el dióxido de carbono, en el proceso
conocido como mineralización. Los organismos que alcanzan el fin de ciclo vital se
descomponen de la misma manera en un proceso llamado respiración endógena.
Mediante la oxidación, los microorganismos obtienen la energía necesaria para los
procesos de adsorción y asimilación.
Una vez que alcanza el grado de tratamiento que se desea, los flóculos de lodos activados se
separan del agua por sedimentación en un tanque separado, conocido como clarificador
secundario. El sobrenadante del clarificador es el agua residual tratada y debe estar virtualmente
libre de lodos. La mayor parte de los lodos separados por sedimentación regresa a la etapa de
aireación para mantener una concentración adecuada de lodos que proporcione un tratamiento
efectivo. El exceso de lodos es purgado del clarificador y enviado a un tratamiento posterior.
El tratamiento anaerobio de los compuestos se lleva a cabo en dos etapas bien definidas.
En la primera etapa los compuestos complejos de los residuos se hidrolizan y transforman
en subunidades. Esto se lleva a cabo mediante un conjunto heterogéneo de bacterias
facultativas y anaerobias. Estas bacterias entonces, someten a los productos de la
hidrólisis (triglicéridos, ácidos grasos, aminoácidos y azúcares) a la fermentación y a otros

procesos metabólicos que conducen hacia la formación de compuestos orgánicos simples.
Estos compuestos son principalmente ácidos volátiles de cadena corta y alcoholes. La
primera etapa se conoce como fermentación ácida y en ella solo se obtiene una mínima
estabilización de la DBO. En la segunda etapa los productos finales de la primera etapa se
convierten en gases (principalmente metano y dióxido de carbono) a través de diferentes
especies de bacterias anaerobias estrictas. Sólo entonces ocurre la verdadera
estabilización de la materia orgánica. Esta etapa se conoce como la fermentación del
metano.
Los principales ácidos que se producen durante la fermentación ácida son el propiónico y
el acético, precursores directos del metano. Las bacterias responsables de la fermentación
ácida son más tolerantes a los cambios de pH y temperatura y tienen una mayor tasa de
crecimiento que las bacterias responsables de la fermentación del metano; por ello ésta
última fase se considera como el factor limitante del proceso del tratamiento anaerobio.
La digestión anaerobia es la transformación de la materia orgánica a metano, CO2 y H2 a través de
las capacidades metabólicas de una serie de microorganismos, a esta transformación biológica se le
conoce como biometanación.
La tabla 5.4 presenta los valores típicos de diseño y operación para tres tipos de sistemas
lodos activados, el convencional, el de alta tasa y el de aireación extendida. Estos valores
representan tan solo una guía general. La figura 5.5. indica las variables del proceso y los
criterios de diseño.
Tabla 5.4 Criterios de lodos activados
Parámetro Sistema
convencional
Sistema de alta
tasa
Aireación
extendida
Porcentaje de
remoción de DBO5
85-95 60-80 90-95
Tiempo de retención
hidráulico (horas)
4-8 2-4 18-30
Carga orgánica (kg
DBO5 día/kg SSLM
en el tanque de
aireación)
0.25-0.5 > 1.0 <0.25
Tiempo de retención
celular (días)
3-5 <1.0 ~10
Tasa de
recirculación
de lodos, %
25-20 25-50 Hasta 100
Requerimiento de
oxígeno disuelto
(mg/L)
0.5-1.0 0.5-1.0 0.5-1.0
Flujo de aire
(m3/kgDBO5/día)
90-100 30-45 125

SISTEMAS DE AEREACION
AIRE COMPRIMIDO
Los Tanques de aireación en que se usa aire comprimido son, por lo general, largos y
estrechos para conservar espacio, el canal puede hacerse girar varias veces 180º , con
una pared común que separe el flujo en direcciones opuestas.
Se tiende en general, una tubería maestra de aire a lo largo de la parte superior del
tanque, para alimentar los difusores o placas porosas a lo largo de toda la longitud.
El aire establece un movimiento espiral dentro del líquido según fluye por los tanques.
Esta agitación reduce los requisitos de aire.
El ancho del canal va de los 15 a los 30 pies.
La profundidad es de unos 15 pies.
El oxígeno disuelto se debe mantener a una concentración de 2 partes por millón
(miligramo por litro mg/l) o más.
Los requisitos de aire varían normalmente de 0.2 a 1.5 pies cúbicos por galón de aguas
tratadas.
La mayoría de las autoridades estatales en los E.U.A. requieren del uso mínimo de 1,000
pies cúbicos de aire por libra de DBO aplicada por día.
1. La aireación modificada disminuye los periodos de aireación en tres horas (3) o
menos, y mantiene el cieno retornado a una baja proporción.
Los resultados son intermedios entre la sedimentación primaria y un tratamiento
secundario completo.
2. En la aireación activada, los tanques de aireación se colocan en paralelo, el cieno
activado, procedente de un tanque de sedimentación final o grupo de dichos tanques, se
añade al influente de los tanques de aireación.
El resto del cieno se concentra y se quita.
Los resultados son mejores que con la aireación modificada y con menos aire,
3. La aireación en punta difiere de la aireación normal en que los difusores de aire no esta
uniformemente espaciados.
En su lugar, se colocan más difusores cerca del extremo de entrada de los tanques de
aireación que cerca de la salida.

La teoría pretende que la demanda de oxígeno es mayor cerca de la entrada y por tanto,
la eficacia de tratamiento debe ser mejor si se suministra allí más aire.
Sin embargo, los resultados dependen de:
a) Grado de mezclado longitudinal.
b) Proporción de retorno de cieno.
c) Características de la materia recirculada.
Por ejemplo, el contenido del aire, del cieno o del licor de mezcla.
4. Aireación por pasos o fases se añaden las a.n. en cuatro o más sitios del tanque de
aireación.
Cada incremento reacciona con el cieno que ya se encuentra en el tanque.
Por consiguiente, los requisitos de aire son casi uniformes en todo el tanque.
5. Proceso KRAUS se añade a las a.n. una mezcla aireada de cieno activado y
materiales procedentes de los tanques digestores de cieno.
6. El proceso de bioabsorción mezcla las a.n. con cieno preaiereado en un tanque
separado.
7. El proceso de bioactivación usa sedimentación primaria, un filtro de percolación y
una corta sedimentación secundaria; después se añade cieno activado y se pasa la
mezcla por los tanques de aireación y de sedimentación final.
AIREACION MECÁNICA
La aireación mecánica puede efectuarse en tanques cuadrados, rectangulares o
circulares, según sea el mecanismo empleado para la agitación.
En algunas plantas, el fluido puede hacerse subir por tubos verticales y descargarlo en
láminas delgadas en la parte superior o el líquido puede hacerse bajar por tubos
aspirantes, mientras el aire burbujea a través del fluido.
En ambos métodos, la agitación en la superficie, producida por el movimiento del liquido,
aumenta la aireación.
Los periodos de detención son, generalmente, más largos, 8 horas o más, que para los
tanques de difusión de aire.

Se usan diversas modificaciones para el método de cieno activado, para mejorar el
funcionamiento o disminuir los costos.
Entre estos se incluyen la aireación:
1. Aireación modificada
2. Aireación activada
3. Aireación en punta
4. Aireación por pasos o fases
5. Proceso de Kraus
6. Proceso de Bioabsorción
7. Proceso de Bioactivación
FILTRACION DE AGUAS NEGRAS
Los tratamientos secundarios emplean la oxidación para descomponer y estabilizar la
materia putrescible que queda después de los tratamientos primarios.
La filtración es uno de estos tratamientos secundarios.
Otros incluyen el proceso de cieno activado, los estanques de oxidación y la irrigación.
Estos métodos de oxidación ponen a la materia orgánica presente en las aguas negras en
contacto directo con microorganismos en condiciones aerobias.
En la filtración, los microorganismos revisten el medio filtrante. Según fluye el agua de
desecho a través del filtro, tiene lugar la adsorción y la mayor parte de la materia orgánica
se elimina por contacto con la capa de revestimiento.
Los organismos descomponen los compuestos de nitrógeno orgánico y destruyen los
carbohidratos.
La eficiencia del método es alta, basada en la medida de la reducción de la DBO.
Los filtros intermitentes de arena, están formados por lechos de arena, generalmente de 2
½ a 3 pies de profundidad, con drenes inferiores para recolectar y llevarse el efluente.
Las a.n. asentadas, el efluente de un tanque de sedimentación, se aplican sobre la
superficie de arena, en dosis intermitentes.
El periodo de reposo entre las dosis de tiempo para que el aire ayude en la oxidación de la
materia orgánica.

Las cantidades de aplicación varían generalmente desde 20,000 galones acre por día (gad)
hasta 125,000 gad, cuando los filtros sirven de tratamiento secundario.
Las cantidades pueden ser tan altas como 0.5 millones de galones acre por día (mgad)
para tratamientos terciarios.
La arena para un filtro intermitente debe tener un coeficiente de uniformidad de 5 o menos;
es preferible 3.5 (Coeficiente de uniformidad, es la relación entre el tamaño del tamiz que
dejará pasar el 60% del material y el tamaño efectivo de la arena. Tamaño efectivo es el
tamaño en milímetros, del tamiz que deja el 10% en peso de la arena).
El tamaño efectivo de la arena debe estar entre 0.2 y 0.5 milímetros. En general hay un
lecho de grava de 6 a 12 pulgadas de espesor, por debajo de la arena.
Se forma un colchón sólido en la superficie del filtro que debe ser quitado periódicamente.
En general, se puede raspar el colchón cuando está seco, pero a veces es preciso
reemplazar más o menos las 6 pulgadas superiores del filtro.
AGENTES Y MEDIOS
1) Agentes químicos
2) Agentes físicos
3) Medios mecánicos
4) Radiación
1) Agentes químicos
Características ideales (tabla 8.1)
Puede no existir este compuesto ideal.
Para seleccionar se deben tomar en cuenta las características.
Seguridad en su manejo y aplicación.
Facilidad de medir su concentración y residual.
Fenol, Compuestos fenólicos, alcoholes, iodo, cloro y sus compuestos, bromo, ozono,
metales pesados y sus compuestos, jabones y detergentes sintéticos, compuestos
cuaternarios de amonio, peróxido de hidrógeno y varios álcalis y ácidos.
Desinfectante universal = cloro
Bromo y Iodo ocasionalmente en albercas.
Ozono es sumamente efectivo.
La acidez y alcalinidad extremas (pH menor de 3 y mayor de 11) son relativamente
tóxicas para la mayoría de las bacterias.

Características Indicaciones
Toxicidad para los microorganismos Debe tener un amplio espectro de actividad a
altas diluciones.
Solubilidad Debe ser soluble en agua o en los tejidos
celulares
Estabilidad La pérdida de su acción germicida en
almacenamiento debe ser baja.
No debe ser tóxico a las formas de vida
superior.
Deberá ser tóxico a los microorganismos
patógenos y no ser tóxico al hombre y a otras
formas de vida.
Homogeneidad La solución debe ser uniforme en su
composición.
Interacción con materias No debe ser absorbido por materia orgánica.
Toxicidad a temperatura ambiente Debe ser efectiva en un rango de temperatura
ambiente.
Penetración Debe tener capacidad de penetración a través
del agua
No corrosivo y no teñidor No debe corroer los metales o teñir la ropa.
Habilidad para desodorizar Debe desodorizar mientras desinfecta
Capacidad detergente Debe tener acción limpiadora para mejorar su
efectividad desinfectante.
Disponibilidad Debe estar disponible en grandes cantidades
y a un precio razonable.
Agentes físicos:
Calor y luz
Agua en ebullición puede matar bacterias patógenas no esporuladas.
v.g. bebidas y derivados de la leche.
No es posible emplearla en grandes cantidades de agua ($)
La luz es buena desinfectante, en particular U.V. (150-300 nm)
La eficiencia/penetración de la luz en el agua.
La materia sólida suspendida y las moléculas orgánicas disueltas en el agua pueden
absorber la radiación igual que los microorganismos.
Por lo tanto es difícil emplear la radiación U.V. en la desinfección de aguas residuales
cuando se tienen partículas suspendidas.

Medios mecánicos
Las eficiencias típicas de remoción por varios medio mecánicos (Tabla 8.2) Los primeros
cinco procesos se pueden considerar físicos. La remoción es un complemento de la
función primaria de los procesos.
Radiación
a. Electromagnética
b. Acústica y de partículas
v.g. rayos gama emitidos por radioisótopos (cobalto 60) para esterilizar agua y aguas
residuales.
Procesos % de remoción
Filtros gruesos 0-5
Filtros finos 10-20
Cámaras grit 10-25
Sedimentación simple 25-75
Precipitación química 40-80
Filtros percolados 90-95
Lodos activados 90-98
Cloración en efluentes tratados 98-99
Energías de activación para soluciones de cloro y cloraminas a temperatura normal.
Compuesto pH E.cal.
Cloro en solución 7.0
8.5
9.8
10.7
8,200
6,400
12,000
15,000
Cloraminas 7.0
8.5
9.5
12,000
14,000
20,000

Factores que influyen en la acción de los desinfectantes.
Al aplicar alguno de los agentes desinfectantes tomar en cuenta:
1) Tiempo de contacto
2) Concentración y tipo de agente químico
3) Intensidad y naturaleza del agente físico
4) Temperatura
5) Número de organismos
6) Tipos de organismos
7) Naturaleza del líquido
1) Tiempo de contacto
El tiempo de retención es una variable importante en el proceso de desinfección.
Para una concentración dada de desinfectante, el mayor tiempo de contacto ocasiona una
mayor mortandad.
Derivada y ley de Chick:
DN / dt- = KN
N = número de organismos
t = tiempo
k = constante (tiempo)
2) Concentración y tipo de agente químico.
Dependiendo del agente químico, la efectividad de la desinfección se relaciona con la
concentración.
Empíricamente:
Cntp = constante
C = concentración del desinfectante
n = constante
tp = tiempo requerido para lograr una mortandad constante.

3) Intensidad y naturaleza del agente físico.
Su efectividad está en función de su intensidad.
Si el decaimiento de los microorganismos se representa en una ecuación de primer orden,
se tiene:
dN / dt = - kN (6)
N = número de organismos
t = tiempo, min.
k = constante de velocidad de reacción, 1 / min
El efecto de la intensidad del desinfectante físico está reflejado en la constante k a través
de la misma relación.
4) Temperatura.
El efecto de la temperatura en la tasa de mortandad se puede representar con l relación de
Van’t Of.-Arrenius.
Al aumentar la temperatura la rapidez de mortandad es mayor.
En términos del tiempo t, necesaria para lograr un determinado porcentaje de mortandad,
la relación es:
Log(t1 / t2) = E ( T2 – T1) / 2.303 RT1T2
= E (T2 – T1) / 4.58 T1T2
Siendo: t1 y t2 tiempos para lograr los porcentajes dados de mortandad a las temperaturas
T1 y T2, en oK respectivamente.
E = energía de activación.
R = constante de los gases ideales (1.99 cal/oK-mol)
5) Número de organismos
En un sistema diluido como las aguas residuales, la concentración de los organismos rara
vez es importante, sin embargo, se puede concluir de la ecuación (5) que una

concentración grande de organismos necesita un tiempo grande para lograr una mortandad
determinada.
La relación empírica que representa el efecto de la concentración de microorganismos es:
Cq N p = constante
Siendo: C = Concentración del desinfectante
Np = Concentración de organismos reducidos para un porcentaje dado en un tiempo dado.
q = constante relacionada

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