tratamiento de aguas

Tratamiento de aguas:

Del total de agua (2.5 dulce 1.6 glaciares menos del 1% disponible para necesidades de los seres vivos

Ciclo hodrologico es la principal fuente de agua (0.00008% del total de agua en la tierra) este volumen, 2/3 regresan a la atmosfera a través de la evaporación y traspiración de plantas

Por el crecimiento de la población, la disponibilidad del agua percapita es ahora un tercio de lo que fue en los años 70’s,

- El uso racional de agua en mexico es una prioridad fundamental

- En varias de sus regiones del país : baja disponibilidad, desperdicion y contaminación de recurso. el incremento de la demanda puede agravar la situacion.

- Regiones con abundancia de agua pero hay deforestación y erosion:

o Menos volúmenes aprovechables o Mas inundaciones de los suelos lo que daña la calidad

Uso de agua en mexico:

- 76.3% agrícola - 17% publico - 5.1% Industrial - 1.4% acuícola - .2% termoelectrica

De los usos que el hombre le ah dado al agua, el que mayormente haimpactado es el usarla como vertedor de desechos y basura

Contaminación del agua

Contaminación: presencia en el ambiente de uno o mas contaminantesque perjudican a la vida, bienestar o salud humana, a la flora o ala fauna.

Contaminante: materia, sustancia, forma de energía, vibraciones o ruido que al incorporarse al medio ambiente modifican su composición y/o afectan la salud.

Fuentes de contaminación de agua:,

- Naturales: erocion acuática, erocion eólica, erupción volcánica, marea roja

- Antropogenicas: municipales, industriales, agrícola.

Calidad del agua

Parámetros indicadores de la calidad de agua: son aquellos parámetros o características que permiten conocer las condiciones de calidad de cualquier agua sin importar su uso o procedencia.

Además de dar una idea de la calidad de agua sirven de criterio para:

- Determinar los procedimientos mas adecuados para su tratamiento

- Base de diseño para dimensionar los equipos.

se clasifican en:

- Físicos: o Temperatura: importante ya uqe tiene gran influencia en

las condiciones de la vida y reproducción de la flora y fauna acuática; acelera o retarda las reacciones químicas y biológicas que se verifican en el agua, papeldecisivo en la solubilidad de oxigeno, por lo que determina la eficiencia de los procesos de tratamientos aerobios.

o Solidos totales: son todos aquellos solidos que quedan como residuos al ser evaporada el agua. Se pueden clasificar como suspendidos y filtrables

Suspendidos: son todos aquellso de tamaño mayor a 1 micra por lo que son perceptibles a simple vistay pueden ser separados por medios físicos o mecánicos (sedimentación, filtración) s

Solidos sedimentables: son los que se depositan en el fondo de un recipiente llamado cono en un termino de una hora.

o Importante para: determinar la necesidad de instalación de unidades desedimentación, diseño de unidades de sedimentación, como medida aproximada de la cantidad de lodo que es factible de ser eliminado.

Solidos filtrables: son aquellos que tienen un diámetro menor a una micra (imperceptibles)

o Disueltos: moléculas organicas e inorgánicas que se encuentran en disolución verdadera

o Soloidales: partículas de 1 a .001 micra. Para eliminarlos se requieren coagulación o una oxidación biológica seguidad e sedimentación

o Color: se debe a la presencia de material coloidl o en suspecion

Iones metálicos Compuestos organicos Extractos vegetales

Color aparente: material suspendido Color verdadero: material coloidal

Importancia: Efecto en la depuración del agua Efectos en la salud: se asocia con los iones

metálicos Efectos en la calidad de agua: reduce

pentracion de la luz y como consecuencia tamben en animales y vegetales acuáticos

o Olor: indicativo del estado de descomposición del agua yde la presencia de contaminantes químicos aromáticos.

- Parámetros químicos: o pH: importante para el desarrollo de procesos biológicos

rango de 4 -9o grasas y aceites: hidrocarburos, esteres, ceras, acidos

graso, aceites minerales (difícil de degradar anaerobia) problemas:

flotar en la superficie dificultan oxigenación menor autopurificacion nocivo para vida acuática malos olores taponamiento de alcantarillas impide uso de lodo como fertilizante

eliminación: por flotación

o DBO: cantidad de O2 requerida para oxidar biológicamentemateria organica de una muestra de agua en condiciones aerobias (20°C) Materia organica + O2 CO2 + agua (DBO ultima (95-99%

o DBO (60-80%): Se toma en cuenta para fines practicos de laboratorioImportancia:

Determinar la cantidad aproximada de O2 que se requerirá para estabilizar la materia organica y la velocidad a que se llevara a cabo la oxidación

Determina nivel de contaminación Mejor criterio en el control de contaminación

(regulación) Criterio importante para elegir metod de

tratamiento a seguir y en la evaluación del rendimiento de dicho tratamiento .

o DQO: cantidad de oxigeno requerida para oxidar químicamente la materia organica de una muetra de agua en condiciones aerobias (20°C) Materia organica + CR2O7 + H+ AgSO4Cr3 + CO2 + H2O La disolución acuosa se calienta bajo reflujo /2h. luegose evalua la cantidad del dicromato sin reaccionar titulando.

La gran mayoría de compuestos organicos pueden seroxidads con agentes químicos oxidantes en condiciones acidas.

Importancia: Análisis de 3horas

Control del funcionamiento de plantas de aguas residuales

Indicar la presencia de condiciones tóxicas ysustancias orgánicas resistentes a la oxidación biológica

Fosfatos: esencial para el crecimiento de organismos. Limita la productividad de un cuerpo de agua

Metales pesados: (mg/l) Ni, Mn, Pb, Cr, Cd, Zn, Cu, Fe, Hg. Toxicos para la flora y fauna acuáticas y para el hombre

Eliminación: tratamiento terciario o avanzado

Parámetros biológicos:

- Coliformes totales: (NMP/100ml) bacterias de desechos animales y humanos (materia fecal), se utiliza para evaluar indirectamente la posibilidad de que existan cantidades importantes de organismos patógenos

- Toxicidad: se mide u observa el fitoplancton o se hacen bioensayos con zooplacton (protozoarios, rotíferos, etc)

Clasificacion de los sistemas de tratamiento de aguas

Sistema de tratamiento de aguas residuales

Sistemas físicos.

- Separación de materiales suspendidos

Sistemas químicos:

- Adision de sustancias químicas

Sistemas biológicos:

- Sistemas aerobios - Sistemas anaeróbios

Procesos incluidos dentro de tratamiento de aguas residuales

I. Pretratamiento (físico) : separación de solidos mayores, flotantes e inorgánicos pesados, aceites y grasas1. Cribado: quitar objetos grandes (troncos, solidos)

a. Rejillas (barras separadas 1.5 – 6.5 cm)b. Desmenuzadores

Importante: mantener la velocidad dentro de ciertos limites (60 – 90 cm/seg) para evitar caídas de presión.

2. Sedimentación: remosion de arena (arena, cenizas, grava,etc) básicamente 2 tipos de unidades para remover arenas:

a. Cámaras simples: canales rectangulares donde se mantiene una velocidad controlada de agua, de tal manera que las arenas sedimentan al fondo del canal. Es importante proporcionar tiempo de retención para que las partículas se asienten. A mayor temperatura la velocidad de sedimentación es mayor0°C 1.4 cm/s, 10°C 2.1 cm/seg, 30°C 3.2cm/s. para remover las arenas sedimentadas:

Paleando el fondo de la cámara Rastras giratorias que empujan los lodos al

fondo del sedimentador b. Tanque aereados: con aire se mantienen en

suspensión la materia organica y las arenas sedimentan al fondo del tanque.

II. Tratamiento primario (quimico) físico: eliminación de solidos suspendidos mediante coagulación y sedimentación (40-60% de solidos suspendidos) (lodos 1)a. Coagulacion: las partículas coloidales son

desestabilizadas por neutralizacon de cargasb. Floculación: las particuals descargadas entran en

contacto unas con otras, formando flóculos susceptibles a sedimentar

Principales coagulantes: Al2(SO4)2, AlCl3, NaAlO2Policloruros básicos de aluminio: Al6(OH)12 AL54(OH)144Sales de Fe: FeCl3, Fe2(SO4)3, Fe SO4Principales floculantes: Al2(SO4)3, (NH4)2SO4

Antes de empezar el tratamiento biológico es necesario homogenizarel flujo para:

Evitar variaciones de flujo (horario, épocas del año).

Mantener estabilidad del sistema biológico Mejora del tratamiento biológico Calidad del efluente mejora Tanque de sedimentación 2da mejora.

- Para esto se utiliza: Tanque, cisterna, carcamo de bombeo (recopila el agua y de ahí se bombea a flujo controlado y constante)

III. Tratamiento secundario o biológico remoción de materia organica suspendida y en solución mediante un proceso biológico (lodos 2)Remosion de solidos suspendidos y de DBO (85-95%)Puede ser de dos tipos:

- Sistemas aerobios: o Convencional: lodos activados : sistema controlado con

ambiente rico en O, con mo, materia organicaLo que ocurre químicamente: CHOS complejos –hidrolisis unidades solubles de azucares Proteínasaminoacidos

Grasas insolubles acidos grasos

Materia organica + O2 + mo CO2 + H2O + biomasaComponentes:

Tanque de aireación (uno o varios) Fuente de aireación (soplador con difusores) Sedimentador para separar solidos biológicos

(lodos activados) del agua tratada Mecanismo para recolctar los solidos del

sedimentador y recircular parte de ellos Mecanismo para desechar exceso de lodos (purga de

lodos)

Aireacion extendida:

Sistema de lodos con mayor tiempo de retención y mayor tiempo de aireación

Produce menos desechos (lodos). o Capa fija:

Biofiltros (filtros percoladores): se hace pasar agua negra rociándola a través de un medio poroso aireado.

Componentes: o Tanque (circular) o sistema de

contención o Medio poroso o filtrante

o Sistema de aireación (parte inferior del tanque)

o Sistema de distribución del agua (partesuperior del tanque

o Estación de bombeo o Sedimentador 2rio.

Biodiscos: serie de discos (madera, plástico corrugado) montados sobre una flecha horizontal que gira, el 40% del disco se encuentra en contacto con el agua de desecho y el resto en contacto con aire

Componentes: o Discos o Contenedor de discos o Sedimentador 2rio

Características: o Operación fácil o Poco mantenimiento o Supervisión minima

o Bajo consumo de energía.- Sistemas anaerobiosIV. Tratamiento terciario o avanzado remover detergentes,

fosfatos y nitratos resuduales, que ocasionan espuma y eutrofización respecticamente y desinfección. (agua tratada)a. Etapa filan para aumentar la calidad del efluente al

estándar requerido antes de que este sea descargado al ambiente receptor (mar, rio, lago, campo, etc)

i. Filtracion y/ sedimentación ii. Lagunaje (remoción de nutrientes –N2 y P-)iii. desinfeccion

Lodos 1 y 2 son llevados al tratamiento de lodos vertido controlado.

Biorremediacion

Consiste en el uso de organismos naturales para degradar sustancias peligrosas en sustancias menos o no toxicas

Técnicas biológicas para la remediación de suelo y aire

- aire: biofiltracion, biolavado - suelo: biorremediacion, fitorremediacion

como funciona la biorremediacion

- se utilizan tecnologías que facilitan el crecimiento y aumento de la población de mo. (condiciones optimas) para quedegraden al máximo compuestos toxicos

la bioremediacion depende de:

- tipo de mo - condiciones ambientales del sito - cantidad y toxicidad (tipo) de los contaminantes

biorremediacion

- in situ: se realizan en el mismo sitio en donde se encuentra la contaminación

Ventajas:

o menos caroo se puede tratar un gran volumen a la vez o genera menos polvo o mas efectivo o menos liberación de contaminantes

desventajas:

o mas lentoo dificl de manejar o puede no trabajar bien

- ex situ: excavar el suelo contaminado o extraer el agua subterránea por bombeo para aplicar el tratamiento fuera de su sitio

Ventajas:

o mas rápido o mas fácil de controlar o se puede degradar un amplio rango de contaminantes

desventajas

o requiere excavación y pretratamiento del suelo y agua contaminados

o se trata poco volumen o costoso

contaminantes del suelo:

presencia de compuestos químicos hechos pro el hombre u otra alteración al ambiente natural del suelo.

Aparecen al producirse ruptura de tanqeus de almacenamiento subterraneo, aplicación de pesticidas, filtraciones de rellenos sanitarios o de acumulación directa de productos industriales

Contaminantes químicos:

1. derivados de petróleo 2. solventes3. pestisidas 4. metales pesados.

Pesticidas: son sustancias químicas destinadas a matar, repeler, atraer, regular o interrumpir el crecimiento de plagas (organismosnocivos que transmiten enfermedades, compiten por alimentos y/odañan bienes económicos y culturales.

Clasificación:

- por su acción especifica: acaricida, fungicida, desinfectantey bactericida, herbicida, rodenticidad

- por su composición: arsenicales, carbamatos,derivados de cumarina, derivados de urea, dinitrocompuestos, organoclorados, organofosforados, organometalicos, peretroides,tiocarbamatos,triazinas

daños:

- efectos agudos (vomitos, diarrea, aborto, cefalea, somnolencia, alteraciones del comportamiento, convulsiones, coma, muerte)

- efectos crónicos (canceres, leucemia, necrosis del hígado, malformaciones congénitas, neuropatías periféricas, a veces solo malestar general, cefaleas persistentes, dolores vagos).Se deben a exposiciones repetidas y los síntomas o signos aparecen luego de un largo tiempo (hasta años) de contacto con el pesticida, dificultando su detección.

Metales: su estructura química se mantiene a lo largo del tiempo apesar de su interacion con los materiales del medio

Fuentes: agricultura (pesticidas-As), minería, industria, transporte (Pb), fundidoras. No son química ni biológicamente degradables.

Daños: varios tipos de cáncer, daños en el riñon, mutagenesis, muerte, autoinmunidad, dolencias en articulaciones, daños y el riñon, artritis reumática, enfermedades de los sistemas circulatorio o nervioso central.

Técnicas de remediación

1. micorremediacion es el uso de hongos y muchos otros macrohongos superiores para limpiar el amiente. El micelo y la parte vegetativa del hongo, para degradar a los contaminates hasta CO2 y H2O.

aplicaciones potenciales

- reducción de desechos agrícolas- limpieza de sedimentos contaminados - creación de zonas amortiguadoras - reducción de fuetnes de contaminación en derrames de agua.

2. Fitorremediacion: es el uso directo de plantas y arboles paralimpiar agua y suelo contaminados. Es una técnica pasiva, estéticamente agradable que aprovecha la energía solar y se puede usar junto con otros métodos. Se utiliza para limpiar zonas contaminadas con: metales, plaguicidas, solventes, explisovos, petróleo crudo, HAP.

Contaminantes del aire: gases, partículas solidas o liquidas en suspensión, presentes en cantidades diferentes a las naturales queponen en riesgo a personas, animales o plantas y/ atacan a distintos materiales.

Tipos de contaminantes:

1. Ozono: resulta de reacciones químicas de otros contaminantes (industria y automóviles), afecta pulmones, ojos y gran suceptibilidad a alergias, dolor de cabeza, dolor torácico, ysomnolencia, daño a cosechas y arboles

2. COV: hidrocarburos (gasolina, solventes), gasesd e la combustión y gases de la vegetación (mineno, limonelo). Volátiles, liposolubles, inflamables y toxicos Actividades donde se producen: industria de plásticos, industria del calzado, pinturas, barnices y lacas, alimentos,farmacéutica, cosméticos y lavado en seco

3. CO carburos (gasolina, solventes), gases de la combustión y gases de la vegetación: se fija a la hemoglobina impidiento del trasporte de O2 mortal, es inodoro

4. NOx reaccionan con el agua y forman HNO3. Proviene de combustiones a altas temperaturas (motores de gasolina, centrales térmicas). Provoca una disminución de la función pulmunar y mayor riesgode síntomas respiratorios como bronquitis aguda, tos y flema,especialmente en los niños.

o Formación de oxido nítrico (N2(g) + O2(g) 2NOo Formación de dióxido de nitrógeno 2NO + O2 2NO2

5. SO reaccionan con el agua y forman H2SO4: provienen de refinerías de acero, fundiciones, centrales termoeléctrica, combustión de combustóleo y diésel. Causa enfermedades respiratorias (broncononstriccion, bronquitis y traqueítis, broncoespasmo, enfermedades respiratorias y cardiovasculares y muerteProvoca erosion química de los suelos, corrosión de edificios, pinturas.

6. PM partículas inertes, componente solido del smogProviene de procesos de combustión incompleta, procesos químicos, polvo, emisiones volcánicas, partículas biológicas.Penetran pulmones, causa alergias, dificultades respiratoriaso cancer