Aguas residuales Flashcards
Clasificación y Determinación de Sólidos en Aguas Residuales:
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Los sólidos en las aguas residuales se clasifican en función de su tamaño y comportamiento durante el proceso de filtración:
●Sólidos Totales: Se definen como la materia que queda como residuo después de evaporar el agua a una temperatura entre 103 y 105 °C. Este tipo de sólido no incluye la materia que se pierde durante la evaporación debido a su alta presión de vapor.
● Sólidos Sedimentables: Son aquellos que se depositan en el fondo de un recipiente cónico (cono de Imhoff) después de 60 minutos. Este parámetro proporciona una estimación de la cantidad de lodo que se generará en la decantación primaria del agua residual.
● Sólidos en Suspensión (no filtrables): Se obtienen al pasar un volumen conocido de líquido a través de un filtro, generalmente de fibra de vidrio con un tamaño de poro de 1,2 micrómetros.
● Sólidos Filtrables: Corresponden a la fracción que pasa a través del filtro y se compone de sólidos coloidales y disueltos.
○ Sólidos Coloidales: Partículas con tamaños entre 0,001 y 1 micrómetro.
○ Sólidos Disueltos: Moléculas orgánicas e inorgánicas e iones disueltos en el agua
Qué método se emplea para determinar la concentración de cada tipo de sólido?
Se emplean métodos gravimétricos. Se pesa la muestra antes y después de la evaporación, secado o combustión a temperaturas específicas.
Clasificación de sólidos en función de su volatilidad a 550 ± 50 °C
● Sólidos Volátiles: Representan la fracción orgánica que se oxida y se pierde en forma de gas a esta temperatura.
● Sólidos Fijos: Corresponden a la fracción inorgánica que permanece como ceniza después de la combustión
La clasificación de los sólidos en aguas residuales es fundamental para el diseño y la operación de los sistemas de tratamiento
● Sólidos Sedimentables: Su determinación es crucial para el diseño de la decantación primaria, ya que permite estimar la cantidad de lodo que se generará.
● Sólidos en Suspensión: Deben eliminarse mediante procesos de tratamiento físico y biológico para cumplir con las normas de calidad del efluente.
● Sólidos Coloidales: No se pueden eliminar por sedimentación y requieren procesos de oxidación biológica o coagulación-sedimentación.
● Sólidos Disueltos: Algunos pueden ser biodegradables y se eliminan en el tratamiento biológico, mientras que otros son refractarios y requieren tratamientos más avanzados.
● Sólidos Volátiles: Su determinación es importante para evaluar la eficiencia de los procesos de tratamiento biológico y la estabilidad del lodo generado
Los gases que se encuentran con mayor frecuencia en aguas residuales brutas son?
● Nitrógeno (N₂): Es un gas común en la atmósfera y está presente en todas las aguas que entran en contacto con ella.
● Oxígeno (O₂): También es un gas atmosférico común, necesario para la respiración de los microorganismos aerobios y otras formas de vida acuática. La cantidad de oxígeno disuelto en el agua residual influye en su olor y en la posibilidad de que se produzcan procesos de descomposición aeróbica.
● Dióxido de carbono (CO₂): Al igual que el nitrógeno y el oxígeno, el dióxido de carbono está presente en la atmósfera y se disuelve en el agua.
● Sulfuro de hidrógeno (H₂S): Se forma durante la descomposición de materia orgánica que contiene azufre o por la reducción de sulfatos en condiciones anaeróbicas. Este gas es incoloro, inflamable y tiene un olor característico a huevos podridos. Es responsable del color negro del agua residual y del lodo, ya que reacciona con el hierro presente para formar sulfuro ferroso (FeS).
● Metano (CH4): Es el principal subproducto de la descomposición anaeróbica de la materia orgánica. Es un gas incoloro, inodoro y altamente combustible. Su presencia en las redes de alcantarillado y plantas de tratamiento representa un riesgo de explosión y debe manejarse con precaución.
Es importante destacar que el amoníaco (NH₃) también se menciona como un gas común en aguas residuales brutas. Sin embargo, en la mayoría de los casos, se encontrará en forma de ion amonio (NH₄⁺) debido al pH del agua residual
Determinación de la Concentración de Sulfuro de Hidrógeno en Aguas Residuales
Las fuentes proporcionadas mencionan la importancia del sulfuro de hidrógeno (H₂S) en las aguas residuales, pero no detallan métodos específicos para determinar su concentración. Sin embargo, se puede inferir información útil a partir de lo que se menciona sobre sus características y efectos.
● Olor: El H₂S se describe como un gas incoloro e inflamable con un olor característico a huevos podridos. Esta propiedad organoléptica puede ser un indicador cualitativo de su presencia.
● Formación de sulfuros metálicos: El H₂S reacciona con metales presentes en el agua residual, como el hierro, para formar sulfuros metálicos, como el sulfuro ferroso (FeS). Estos sulfuros son responsables del color negro que adquieren el agua residual y el lodo. La presencia de este color puede sugerir la existencia de H₂S.
● Corrosión: El H₂S acumulado en las tuberías de alcantarillado puede oxidarse biológicamente para formar ácido sulfúrico, un agente corrosivo que daña las tuberías y causa el efecto corona. La detección de corrosión en las tuberías puede indicar la presencia de H₂S.
Medición de olores se puede realizar mediante métodos sensoriales o instrumentales
Métodos analíticos para determinar la concentración de H₂S en diferentes matrices, incluyendo el agua.
● Método colorimétrico: Se basa en la reacción del H₂S con un reactivo para formar un compuesto coloreado. La intensidad del color es proporcional a la concentración de H₂S.
● Sensores electroquímicos: Detectan el H₂S mediante la medición de la corriente eléctrica generada por su oxidación en un electrodo.
● Cromatografía de gases: Permite separar y cuantificar diferentes compuestos gaseosos, incluyendo el H₂S.
Determinando la Edad del Agua Residual a través del Nitrógeno
La composición del nitrógeno en el agua residual puede utilizarse como un indicador de su edad o tiempo de descomposición.
Las diferentes formas de nitrógeno presentes, como el nitrógeno:
- Nitrógeno orgánico,
- Amoniacal,
- Nitritos y
- Nitratos,
cambian a medida que el agua residual envejece.
Composición del nitrógeno revela la edad del agua
● Agua residual reciente: En el agua residual reciente, el nitrógeno se encuentra principalmente en forma de materia orgánica, como proteínas y urea.
● Descomposición inicial: La urea y las proteínas se descomponen rápidamente, liberando nitrógeno en forma de amoníaco (NH₃). Por lo tanto, una alta concentración de amoníaco indica que el agua residual es relativamente fresca.
● Maduración del agua residual: A medida que el agua residual envejece y se expone a condiciones aeróbicas, las bacterias oxidan el amoníaco a nitritos (NO₂) y luego a nitratos (NO₃).
● Agua residual estabilizada: La presencia predominante de nitratos en el agua residual indica que ha pasado por un proceso de estabilización con respecto a la demanda de oxígeno. En este punto, el agua residual se considera más “vieja” o “madura”.
La edad del agua residual puede variar en función a?
Es importante tener en cuenta que la velocidad de estos procesos de transformación del nitrógeno puede variar dependiendo de factores como la temperatura, el pH y la presencia de microorganismos.
Organismos Indicadores de Contaminación del Agua
Los organismos patógenos presentes en las aguas residuales son difíciles de aislar e identificar en pequeñas cantidades. Por esta razón, se utilizan organismos indicadores para evaluar la calidad del agua. Estos organismos son más fáciles de detectar y su presencia sugiere la posible contaminación con patógenos.
El organismo indicador más utilizado es el grupo de bacterias coliformes, que incluye los géneros:
🙈Escherichia y
🐕Aerobacter.
Los coliformes son bacterias en forma de bastón que se encuentran en grandes cantidades en el tracto intestinal humano.
La relación entre coliformes fecales (CF) y estreptococos fecales (EF) también se utiliza para determinar el origen de la contaminación, ya sea humana o animal.
Los seres humanos excretan cantidades significativamente diferentes de estos organismos en comparación con los animales.
Una relación CF/EF superior a 4.0 sugiere contaminación de origen humano, mientras que una relación inferior a 1.0 indica contaminación animal
La DBO y su Determinación
Es un parámetro fundamental para evaluar la contaminación orgánica en aguas residuales y naturales. Representa la cantidad de oxígeno que los microorganismos consumen para oxidar bioquímicamente la materia orgánica presente en una muestra de agua.
La determinación de la DBO se realiza mediante un ensayo de laboratorio que simula las condiciones naturales de descomposición de la materia orgánica. El método más común es la DBO a 5 días (DBO₅), que mide el oxígeno consumido durante un período de incubación de 5 días a 20 °C.
Solubilidad del Oxígeno Disuelto en Agua
La solubilidad del oxígeno en el agua es un factor crucial para la vida acuática y los procesos de tratamiento de aguas residuales. Las fuentes proporcionadas discuten la importancia del oxígeno disuelto, particularmente en la sección sobre gases en las aguas residuales.
Los principales factores que afectan la solubilidad del oxígeno disuelto en agua son:
● Temperatura: El oxígeno es menos soluble en agua caliente que en agua fría. A medida que la temperatura aumenta, la energía cinética de las moléculas de oxígeno también aumenta, lo que les permite escapar más fácilmente de la fase líquida.
● Presión parcial del oxígeno en la atmósfera: A mayor presión parcial del oxígeno en la atmósfera, mayor será su solubilidad en agua. Esto se debe a que una mayor presión de oxígeno fuerza a más moléculas de oxígeno a disolverse en el agua para alcanzar el equilibrio.
● Salinidad: El agua salada disuelve menos oxígeno que el agua dulce. Esto se debe a que las sales disueltas en el agua ocupan espacio entre las moléculas de agua, lo que reduce el espacio disponible para que las moléculas de oxígeno se disuelvan.
● Sólidos en suspensión: La presencia de sólidos en suspensión en el agua puede afectar la solubilidad del oxígeno. Dependiendo de la naturaleza de los sólidos, pueden interferir con la transferencia de oxígeno del aire al agua o incluso consumir oxígeno durante su descomposición.
Importancia del Oxígeno Disuelto en las Aguas Residuales
El oxígeno disuelto es esencial para la respiración de los microorganismos aeróbicos, que juegan un papel fundamental en los procesos de tratamiento de aguas residuales. La presencia de suficiente oxígeno disuelto evita la formación de olores desagradables y permite la descomposición eficiente de la materia orgánica.
Ejemplos de Procesos Químicos en el Tratamiento de Aguas Residuales
● Coagulación y Floculación: Se utilizan para eliminar la materia coloidal y en suspensión. - La coagulación implica la adición de productos químicos, como sales de aluminio o hierro, para neutralizar las cargas eléctricas de las partículas coloidales, lo que permite que se agrupen.
- La floculación consiste en la agitación lenta del agua para promover la formación de flóculos más grandes que puedan ser removidos por sedimentación.
● Precipitación Química: Se utiliza para eliminar ciertos contaminantes disueltos, como fósforo, metales pesados y algunos compuestos orgánicos. Se añaden productos químicos específicos que reaccionan con los contaminantes disueltos para formar compuestos insolubles que precipitan y pueden ser removidos por sedimentación o filtración.
● Neutralización: Se utiliza para ajustar el pH del agua residual a un rango adecuado para los procesos de tratamiento posteriores o para su descarga al medio ambiente. Se añaden ácidos o bases para neutralizar la acidez o alcalinidad excesiva.
● Desinfección: Se utiliza para eliminar los microorganismos patógenos presentes en el agua residual. La cloración es el método más común de desinfección, aunque también se utilizan otros métodos como la ozonización y la radiación ultravioleta. Las fuentes mencionan el cloro (Cl₂) y el ozono (O₃) como métodos de desinfección.
● Adsorción: Se utiliza para eliminar contaminantes específicos del agua residual mediante el uso de materiales adsorbentes, como carbón activado. Los contaminantes se adhieren a la superficie del material adsorbente y son removidos del agua.
● Oxidación Química: Se utiliza para degradar contaminantes orgánicos persistentes que no son fácilmente biodegradables. Se utilizan agentes oxidantes fuertes, como el ozono o el peróxido de hidrógeno, para oxidar los contaminantes y convertirlos en productos menos tóxicos o más fácilmente biodegradables.
Procesos Biológicos en el Tratamiento de Aguas Residuales
Los microorganismos, particularmente las bacterias, juegan un papel crucial en la descomposición y estabilización de la materia orgánica presente en las aguas residuales. La fuente destaca que “el papel que desempeñan las bacterias en los procesos de descomposición y estabilización de la materia orgánica, tanto en el marco natural como en las plantas de tratamiento, es amplio y de gran importancia”.
Microorganismos presentes en las aguas residuales
● Bacterias: Son los principales responsables de la degradación de la materia orgánica. Pueden ser aerobias, anaerobias o facultativas.
● Hongos: Descomponen la materia orgánica, especialmente en ambientes con baja humedad y pH ácido.
● Algas: Si bien son importantes para la producción de oxígeno, su proliferación excesiva puede ser perjudicial para la calidad del agua.
● Protozoos: Se alimentan de bacterias y otros microorganismos, manteniendo un equilibrio en el ecosistema acuático.
● Virus: Son parásitos que pueden representar un riesgo para la salud pública.
Tratamientos Biológicos
● Fangos activados: Un proceso aerobio en el que se utiliza un cultivo de microorganismos en suspensión para degradar la materia orgánica.
● Lechos bacterianos: Un proceso en el que las bacterias se adhieren a un medio de soporte y degradan la materia orgánica a medida que el agua residual fluye a través del lecho.
● Digestión anaerobia: Un proceso en el que los microorganismos anaerobios descomponen la materia orgánica en ausencia de oxígeno, produciendo biogás (metano y dióxido de carbono).
