TRATAMIENTO DE EFLUENTES
(seccion D)
Tema 9 : Caracterización de los efluentes cloacales y variables del proceso de tratamiento
Cátedra Ingeniería Sanitaria- DIC
Prof. Asociado Dr.Ing. Horacio Campaña
Curso 2012
AGUAS RESIDUALES
Minimización – reciclado
Tecnologías apropiadas
Segregación -descentralización
CONTAMINACION
• Un contaminante es una sustancia o efecto que
altera negativamente el medio ambiente,
modificando el crecimiento de especies, o
interfiere en la cadena trófica, o es tóxico o
afecta la salud, y el bienestar de la gente
• Requiere de valores guía para determinar
límites (normas)
Aguas residuales urbanas
• Cloacales – combinan efluentes domésticos con
algunos industriales y comerciales, y se
descargan a un cuerpo natural de agua
• Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) –
cualquier materia que se pueda combinar y
reaccionar con el Oxígeno disuelto en el agua –
Altas DBO promueven condiciones de anoxia
que no son soportadas por la mayoría de los
seres vivos
DBO
• Aguas con una DBO por encima de 5mg.L-1 O2
están contaminadas
• A veces se utiliza la DQO (Demanda Química
de Oxígeno) – y son las substancias que se
pueden oxidar con un oxidante químico
• Cualquier desequilibrio del balance en el medio
acuático puede afectar al desarrollo del medio
biótico del mismo
Tratamiento de aguasresiduales
• Los niveles naturales de Oxígeno disueltoen agua son suficientes para oxidarpequeñas cantidades de residuos, convirtiéndolos en productos orgánicos e inorgánicos más simples como dióxidode carbono
Tratamiento de aguasresiduales
• fotosíntesis (CO2) mecanismo natural que
restituye O2 al agua
• Por las perturbaciones de los ciclos – alta DBO
(condiciones de anoxia), alta turbidez (SS), alta
concentración de nutrientes que estimulan el
crecimiento de algas y vegetales – es necesario
tratar aguas residuales antes del vuelco a
cuerpos de agua
Factores claves en el tratamiento de aguas residuales
Fundamental para plantear la estrategia de tratamiento, conocer :
• Caudal / variación = f(t) ⇒ Dimensionamiento• Contaminantes / cantidad = f(t) ⇒ Tipo de tratamiento
• Estrategia de muestreo (representativas)– Integradas (en función de tiempo o espacio)– Puntuales– Continuas
MEDICION DE CAUDALES
• Directos• Indirectos• Magnéticos• Ultrasonidos• Mezclas• Dinámicos
• Diafragma• Venturi• Rotámetros• Vertederos
Vertederos
VARIABILIDAD DE
COMPOSICION DE EFLUENTES
• Relación con variación de caudales
• Frecuencias de muestreo
• Evaluación estadística (varianza)
• Representatividad
• Volumen y conservación de muestras
• Métodos analíticos
Caudales indicativos de agua residual urbana
• Menos de 10000 hab 150 l/d
• 10000 a 50000 hab 200 l/d
• >50000 hab 250 – 500 l/d
• 3ra cuenca 260 l/d
• Coef.de retorno (dotación) 0.5 – 0.9
• Variaciones de caudal coef. Pico 2.5
Alteraciones que sufre el agua
• Modificaciones físicas, químicas o biológicas
(contaminantes)
– Calentamiento
– Disolución de gases (CO2, CO,..) productos químicos o desgasificación
– Arrastre de partículas en suspensión
– Precipitación de sales poco solubles (CaCO3
CaSO4 ) por calentamiento o vaporización
– Incorporación de patógenos
Características del agua residual
• Parámetros físicosDefinen aquellas características del agua que responden a los
sentidos
– Olor
– Color
– Temperatura
– Turbidez
– Conductividad
– Sólidos en suspensión
• Parámetros químicos
• Parámetros biológicos
ORIGEN E IMPORTANCIA DE LOS CONTAMINANTES EN AGUAS RESIDUALES
• FISICOS Sólidos suspendidos
• QUIMICOS Materia Orgánica (biodegradable)• Nutrientes• Compuestos Orgánicos refractarios• Metales pesados• Sólidos inorgánicos disueltos
• BIOLOGICOS Patógenos•
Toxicidad de metales
Agua (99.9%)
Proteinas (65%)
Carbohidratos (25%)
Lípidos (10%)
Orgánicos
Detritos Minerales Pesados
Sales
Metales
Inorgánicos
Sólidos (0.1%)
Agua Residual
Doméstica
CLASIFICACION DE SOLIDOS
Clasificación de Tamaño de
Partículas partículas (mm)
Disueltas < 0.000001
Coloidales 0.000001 a 0.001
Suspendidas > 0.001
Sedimentables > 0.02
Sólidos Suspendidos
• Sólidos Volátiles (SV)
• Sólidos Fijos (SF)
Turbidez
• Medida de la extensión en que la luz es
absorbida o dispersada por los sólidos
suspendidos en el agua.
• Depende del tamaño y características
superficiales del material suspendido ⇒ No es una medida directa ni cuantitativa.
• Se mide en unidades nefelométricas (NTU)
Características Químicas
• SV– Materia que se volatiliza a 600 ºC
• Demanda Química de Oxígeno (DQO)– Determina el carbono orgánico oxidable
químicamente. Se expresa como mg O2/L.
• Demanda Biológica de Oxígeno (DBO)– Determina el carbono orgánico biodegradable y en
ciertas ocasiones el nitrógeno oxidable. Se expresa en mg O2/L
• Carbono Orgánico Total (COT)– Determina el carbono como CO2. Se expresa como
mg/L
DQO
• Oxidación con oxidante fuerte (dicromato) en medio ácido (sulfúrico). 2 horas a 150ºC
• Sulfato de plata cataliza la oxidación de la mayor parte de los compuestos orgánicos
• Para complejar los cloruros y evitar su oxidación se emplea sulfato de mercurio
• Valoración del dicromato en exceso con una sal de Fe2+.
Existe una relación entre DQO, DBO y COT
COT
• Oxidación catalítica o química
C + O2 → CO2
Determinación de CO2 por infrarrojo
COT = CT – CI
CT = Carbono Total
CI = Carbono inorgánico
Cinética de primer orden
KCKCdt
dC==−
1
KtC
Ct
−=
0
ln Kt
teCC
−
=0
DBO
• Oxidación biológica (aerobia)– Temperatura constante 20 ºC
– 5 días en oscuridad
– Se determina consumo de oxígenoCinética de primer orden con respecto a la
cantidad de materia orgánica biodegradable presente
L = materia orgánica biodegradable presente en tiempo t (mg O2/L)
k = coeficiente cinético f(T)
-kt
0 e L =LLk =dt
dL
DBO
DBO∞
= L0 = Cantidad total de materia orgánica biodegradable, depende de
- Naturaleza del residuo
- Capacidad microorganismos del sistema para emplear
el residuo
- Temperatura
)e -(1 L L - L -kt
0t0 ==t
DBO
)20(
20
−Θ=
T
Tkk
Θ= 1,135 4 < T < 20
Θ = 1,056 20 < T < 30
DBO
• Aguas con una DBO por encima de 5mg.L-1 O2
están contaminadas
• A veces se utiliza la DQO (Demanda Química
de Oxígeno) – y son las substancias que se
pueden oxidar con un oxidante químico
• Cualquier desequilibrio del balance en el medio
acuático puede afectar al desarrollo del medio
biótico del mismo
Materia inorgánica
• O2 disuelto– Fundamental en el desarrollo de la vida acuática
• pH– El intervalo de desarrollo de la vida acuática es
estrecho
• Cloruros– Además de las fuentes naturales, proviene de
excrementos. No se elimina por procesos
convencionales
• Dureza– Suma de los cationes polivalentes (Ca2+, Mg2+, ).
Puede ser temporal (asociada a bicarbonatos) o permanente
Alcalinidad
Nutrientes
• Nitrógeno– Esencial para el crecimiento de protistas y plantas.
– En exceso genera problemas de toxicidad y eutrofización.
– Se encuentra en forma de amonio, nitrógeno orgánico, nitrito y nitrato
• Fósforo– Se encuentra en forma de ortofosfato, polifosfato y fósforo
orgánico
• Azufre– Los sulfatos son reducidos a sulfuro en condiciones
anaerobias
Características microbiológicas
• Las aguas residuales que incluyen cloacales, contienen microorganismos que pueden provocar:
– Transmisión de enfermedades
– Destrucción de equipos
– Alteración de la calidad del agua
Disposición de aguas residuales
Por qué las aguas residuales deben ser tratadas?
Para mejorar la calidad del agua residual teniendo en cuenta el punto de descarga, para que no afecte negativamente el ambiente acuático´ni cause problemas de salubridad al hombre, cumpliendo los requisitos legales.
Se realiza por medio de :– Destrucción de patógenos– Eliminación de materia orgánica para evitar desarrollo de procesos de eutroficación
en el medio acuático– Reducción /eliminación de contaminantes
Qué es Eutroficación?
Significa “buen estado nutricional”:→ Nutrientes como nitratos y fosfatos (tanto de materia orgánica
residual, estiércoles, etc así como de fertilizantes químicos) ingresana un cuerpo de agua
→ El crecimiento de algas se ve estimulado→ Algunas algas segregan toxinas que afectan a los peces (muerte). → Asimismo las algas también mueren y sedimentan en el fondo→ Bacterias descomponedoras degradan las algas muertas. → La población bacteriana crece exponencialmente (especialmente en
verano, con temperaturas altas), y el oxígeno disponible en el aguase reduce.
→ En algunos casos la descomposición se torna anaeróbica y aparecenmalos olores.
→ Peces y plantas sufren el bajo nivel de oxígeno disponible (hipoxia) y mueren.
TRATAMIENTO?
AGUASAGUASRESIDUALESRESIDUALES
RRÍÍOO
MARMAR
FUENTE DEFUENTE DEABASTECIMIENTOABASTECIMIENTO
AGUA DE RIEGOAGUA DE RIEGO
PRODUCTOSPRODUCTOSHIDROBIOLHIDROBIOLÓÓGICOSGICOS
RECREACIRECREACIÓÓNNRIEGORIEGO
CEPIS/OPS
• Evaluar las posibilidades de minimización
• Ajuste de caudales y cargas a valores típicos
• Balances globales del sistema
Residuos = Materias primas - Productos
• Segregación de corrientes.
– Tratamiento específico para cada corriente en función de los contaminantes presentes.
Tratamientos y Estrategias
<2000<2000<2000010000000Colif. Fecales
(NMP/100ml)
<1<1<20.04Cinc
<50<50<5050-150Aceites y grasas
<10<1<104-15Fósforo total
<75<25<7512-50Amoníaco libre
<30<10<3020-85Nitrógeno Total
<500<250<500250-1000DQO
<20<50<20110-400DBO
<5<1<55-20Solidos
sedimentables
80-275volatiles
20-75fijos
100-350Sol.
Suspendidos
totales
105-325volátiles
145-525fijos
250-850Sól. Disueltos
totales
350-1200Sólidos Totales
(mg/l)
Absorcionsuelo
Aguasuperficial
Mar Abierto
Comp.TípicaParámetros
(Pcia Bs As.)Comparación Comp. Típica vs Limites