Las aguas residuales son aguas con impurezas procedentes de vertidos de diferentes orígenes, domésticos e industriales, principalmente. De esta forma, tenemos que las aguas residuales pueden contener elementos contaminantes originados en desechos urbanos o industriales.

1. Dr. PAUL SATO
NESTARES
PROCESOS Y
OPERACIONES
UNITARIAS

2. PROCESOS DE AGUAS
SUBTERRÁNEAS Y
SUPERFICIALES

3. El propósito de los sistemas de tratamiento de aguas
consiste en convertir el agua cruda en un agua que
presente la calidad suficiente para beberse.

4. El sistema utilizado para cada tipo de tratamiento en particular
que se requiere para cumplir los estándares depende en gran
medida de la fuente de agua. El agua que consumimos proviene
del subsuelo y de aguas superficiales, la mayoría de las
ciudades se apoyan más en las aguas superficiales mientras
que la mayoría de los pueblos y pequeñas comunidades
dependen más de las aguas subterráneas.

5. AGUAS SUPERFICIALES
Aguas superficiales son aquellas que se encuentran sobre la
superficie del planeta. Esta se produce por la escorrentía generada a
partir de las precipitaciones o por el afloramiento de aguas
subterráneas.
La contaminación de aguas superficiales es fácilmente detectable.
Los elementos contaminantes, al infiltrarse en el terreno, pueden
dispersarse a lo ancho de una gran superficie, lo que provoca que
un foco de contaminación pueda acabar alcanzando al acuífero o a
los acuíferos que puedan existir en una amplia zona.

6. El tratamiento típico de las aguas superficiales se focaliza en la
eliminación de partículas, y los tratamientos de aguas subterráneas
se centran en la eliminación de contaminantes inorgánicos
disueltos, como el calcio, magnesio y el hierro.
Producir un agua libre de microbios patógenos es difícil para
cualquier fuente de agua, pero las aguas superficiales tienen mucha
mayor posibilidad de contaminación microbiana, de modo que la
filtración es, actualmente, un requisito para las aguas superficiales.
Aparte una depuradora típica de aguas superficiales podría incluir
la siguiente serie de pasos:

7. 1.-Enrejado y desarenado, donde se retiran los residuos flotantes de cierto tamaño y
harinas y otros restos que sedimentan muy rápido, y podrían dañar el equipo
subsiguiente.
2. - Primera sedimentación (también llamada clarificación) dónde se separan las
partículas que sedimentan por la sola acción de la gravedad en el plazo de unas
horas.
3. -Mezcla y coagulaciones rápidas, proceso que utiliza sustancias químicas y
agitación para ayudar a determinadas partículas suspendidas a colisionar y adherirse
formando partículas mayores.
4.- Floculación, proceso durante el cual el agua se remueve de manera suave para
facilitar la formación de copos que sedimentarán más fácilmente.

8. 5.- Segunda sedimentación, donde se ralentiza el flujo del caudal para que los
copos sedimenten debido a las fuerzas de gravedad.
6.- Filtración, que retira partículas y copos demasiado pequeños o ligeros como
para sedimentar a consecuencia de la gravedad.
7. - Procesamiento de los sedimentos residuales, consiste en la desecación y
eliminación de sólidos y líquidos recogidos en los de los tanques de
sedimentación.
8.- Desinfección por contacto, donde se añaden desinfectantes que
permanecen el tiempo suficiente para inactivar cualquier patógeno que
pudiera quedar, antes de distribuir el agua.

10. LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS
Contienen mucho menos partículas y patógenos que las
aguas superficiales y, en muchos lugares, se distribuyen
tras un simple proceso de desinfección.
Seguido, no obstante, debido a que el agua subterránea
a menudo se mueve a través de los suelos y minerales
del subsuelo durante largos periodos de tiempo antes
de ser extraída para su uso, puede contener altos
niveles de minerales disueltos o de gases inaceptables.

11. Los contaminantes minerales disueltos más comunes son el
calcio y el magnesio, que determinan la dureza.
El calcio y el magnesio pueden separarse mediante su
precipitación como partículas, de modo que algunos pasos
para ablandar estas aguas son similares al procedimiento de
depuración de las aguas superficiales.
Aparte el proceso de una depuradora típica de aguas
subterráneas responde a las siguientes unidades de operación:

12. 1. Aireación, que elimina los gases indeseables.
2. Floculación, y precipitación consiste en la adición de sustancias que
obligan al calcio y magnesio a sobrepasar los límites de solubilidad.
3. Sedimentación, separa las partículas sólidas, producto del proceso
anterior que sedimentan a consecuencia de la gravedad.
4. Recarbonatación, reajusta el pH y la alcalinidad del agua y puede
provocar precipitaciones adicionales de iones causantes de la dureza.
5. Filtración, desinfección y proceso de sólidos, sirven para los mismos
propósitos y con los mismos resultados que en el tratamiento de aguas
superficiales.

17. Diferencias entre contaminación superficial
y
subterránea

18. Las aguas superficiales se hallan fácilmente al alcance de la
contaminación.
El terreno protege a las subterráneas frente a los elementos
contaminadores. Sirve de filtro que no deja pasar sustancias
extrañas. Pero si éstas alcanzan el acuífero, el problema es muy
importante.
Si la contaminación es biológica, las aguas subterráneas a
diferencia de las superficiales, no cuentan con las condiciones para
la autodepuración (renovación de oxígeno procedente de la
atmósfera y acción esterilizante del sol).

19. La contaminación de aguas superficiales es fácilmente detectable.
A veces a simple vista, por el color y el olor de las aguas. Pueden
tomarse medidas pronto para evitar que continúe la
contaminación.
En cambio, las aguas subterráneas pueden estar contaminándose y
no darnos cuenta, hasta que la contaminación esté muy extendida
en el acuífero y aparezca con las aguas que afloran a la superficie.

20. Los elementos contaminantes, al infiltrarse en el terreno,
pueden dispersarse a lo ancho de una gran superficie, lo
que provoca que un foco de contaminación pueda acabar
alcanzando al acuífero o a los acuíferos que puedan existir
en una amplia zona. Y viceversa: puede ser muy difícil el
rastreo hasta su origen de un elemento contaminador.

21. Son más fácilmente contaminables las aguas superficiales.
Pero también suele ser más sencillo devolverles la pureza. A
veces basta simplemente suprimir el foco.
Las aguas subterráneas, son más difíciles de contaminar. Pero
la solución, si esto ocurre, nunca es sencilla; en algunas
ocasiones, imposible.

22. Alteraciones físicas

23. Color
El agua no contaminada suele tener ligeros colores rojizos, pardos,
amarillentos o verdosos debido, principalmente, a los compuestos
húmicos, férricos o los pigmentos verdes de las algas .
Las aguas contaminadas pueden tener muy diversos colores pero,
en general, no se pueden establecer relaciones claras entre el
color y el tipo de contaminación

24. Olor y sabor
Compuestos químicos presentes en el agua como los
fenoles, diversos hidrocarburos, cloro, materias orgánicas
en descomposición o esencias liberadas por diferentes
algas u hongos pueden dar olores y sabores muy fuertes al
agua, aunque estén en muy pequeñas concentraciones.
Las sales o los minerales dan sabores salados o metálicos,
en ocasiones sin ningún olor.

25. Temperatura
El aumento de temperatura disminuye la solubilidad de
gases (oxígeno) y aumenta, en general, la de las sales.
Aumenta la velocidad de las reacciones del metabolismo,
acelerando la putrefacción.
La temperatura óptima del agua para beber está entre 10
y 14ºC.

26. Materiales en suspensión
Partículas como arcillas, limo y otras, aunque no lleguen a estar
disueltas, son arrastradas por el agua de dos maneras: en
suspensión estable (disoluciones coloidales); o en suspensión
que sólo dura mientras el movimiento del agua las arrastra. Las
suspendidas coloidalmente sólo precipitarán después de haber
sufrido coagulación o floculación (reunión de varias partículas)

27. Espumas
Los detergentes producen espumas y añaden fosfato al
agua (eutrofización).
Disminuyen mucho el poder autodepurador de los ríos al
dificultar la actividad bacteriana.
También interfieren en los procesos de floculación y
sedimentación en las estaciones depuradoras.

28. Conductividad
El agua pura tiene una conductividad eléctrica muy baja.
El agua natural tiene iones en disolución y su conductividad es
mayor y proporcional a la cantidad y características de esos
electrolitos. Por esto se usan los valores de conductividad como
índice aproximado de concentración de solutos.
Como la temperatura modifica la conductividad las medidas se
deben hacer a 20ºC

29. Alteraciones químicas del agua

30. pH
Las aguas naturales pueden tener pH ácidos por el CO2 disuelto
desde la atmósfera o proveniente de los seres vivos; por ácido
sulfúrico procedente de algunos minerales, por ácidos húmicos
disueltos del mantillo del suelo.
La principal substancia básica en el agua natural es el carbonato
cálcico que puede reaccionar con el CO2 formando un sistema
tampón carbonato/bicarbonato.
Las aguas contaminadas con vertidos mineros o industriales
pueden tener pH muy ácido. El pH tiene una gran influencia en los
procesos químicos que tienen lugar en el agua, actuación de los
floculantes, tratamientos de depuración, etc.

31. Oxígeno disuelto OD
Las aguas superficiales limpias suelen estar saturadas de
oxígeno, lo que es fundamental para la vida.
Si el nivel de oxígeno disuelto es bajo indica contaminación
con materia orgánica, septicización, mala calidad del agua e
incapacidad para mantener determinadas formas de vida.

32. Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5)
Es la cantidad de oxígeno disuelto requerido por los microorganismos
para la oxidación aerobia de la materia orgánica biodegradable
presente en el agua. Se mide a los cinco días.
Su valor da idea de la calidad del agua desde el punto de vista de la
materia orgánica presente y permite prever cuanto oxígeno será
necesario para la depuración de esas aguas e ir comprobando cual está
siendo la eficacia del tratamiento depurador en una planta.

33. Demanda Química de Oxígeno (DQO)
Es la cantidad de oxígeno que se necesita para oxidar los
materiales contenidos en el agua con un oxidante químico
(normalmente dicromato potásico en medio ácido).
Se determina en tres horas y, en la mayoría de los casos,
guarda una buena relación con la DBO por lo que es de gran
utilidad al no necesitar los cinco días de la DBO. Sin embargo
la DQO no diferencia entre materia biodegradable y el resto y
no suministra información sobre la velocidad de degradación
en condiciones naturales.

34. Nitrógeno total
Varios compuestos de nitrógeno son nutrientes esenciales. Su
presencia en las aguas en exceso es causa de eutrofización.
El nitrógeno se presenta en muy diferentes formas químicas
en las aguas naturales y contaminadas.
En los análisis habituales se suele determinar el NTK
(nitrógeno total Kendahl) que incluye el nitrógeno orgánico y
el amoniacal. El contenido en nitratos y nitritos se da por
separado.

35. Fósforo total
El fósforo, como el nitrógeno, es nutriente esencial para la vida.
Su exceso en el agua provoca eutrofización.
El fósforo total incluye distintos compuestos como diversos
ortofosfatos, polifosfatos y fósforo orgánico.

36. Compuestos orgánicos
Los aceites y grasas procedentes de restos de alimentos o de
procesos industriales (automóviles, lubricantes, etc.) son difíciles
de metabolizar por las bacterias y flotan formando películas en
el agua que dañan a los seres vivos.
Los fenoles pueden estar en el agua como resultado de
contaminación industrial y cuando reaccionan con el cloro que
se añade como desinfectante forman clorofenoles que son un
serio problema porque dan al agua muy mal olor y sabor.
La contaminación con pesticidas, petróleo y otros hidrocarburos

37. Alteraciones biológicas del agua
Bacterias coliformes
Virus
Desechos fecales
Restos orgánicos de animales,
plantas, microorganismos diversos
Eutrofización