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:
Menos volúmenes aprovechables
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 ha impactado es el usarla como vertedor de desechos y basura
Contaminación del agua
Contaminación: presencia en el ambiente de uno o mas contaminantes que perjudican a la vida, bienestar o salud humana, a la flora o a la 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:
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, papel decisivo en la solubilidad de oxigeno, por lo que determina la eficiencia de los procesos de tratamientos aerobios.
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 vista y 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.
Importante para: determinar la necesidad de instalación de unidades de sedimentación, 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)
Disueltos: moléculas organicas e inorgánicas que se encuentran en disolución verdadera
Soloidales: partículas de 1 a .001 micra. Para eliminarlos se requieren coagulación o una oxidación biológica seguidad e sedimentación
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
Olor: indicativo del estado de descomposición del agua y de la presencia de contaminantes químicos aromáticos.
Parámetros químicos:
pH: importante para el desarrollo de procesos biológicos rango de 4 -9
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
DBO: cantidad de O2 requerida para oxidar biológicamente materia organica de una muestra de agua en condiciones aerobias (20°C)
Materia organica + O2 CO2 + agua (DBO ultima (95-99%
DBO (60-80%): Se toma en cuenta para fines practicos de laboratorio
Importancia:
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 .


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. luego se evalua la cantidad del dicromato sin reaccionar titulando.
La gran mayoría de compuestos organicos pueden ser oxidads 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 y sustancias 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
Pretratamiento (físico) : separación de solidos mayores, flotantes e inorgánicos pesados, aceites y grasas
Cribado: quitar objetos grandes (troncos, solidos)
Rejillas (barras separadas 1.5 – 6.5 cm)
Desmenuzadores
Importante: mantener la velocidad dentro de ciertos limites (60 – 90 cm/seg) para evitar caídas de presión.
Sedimentación: remosion de arena (arena, cenizas, grava, etc) básicamente 2 tipos de unidades para remover arenas:
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 mayor
0°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
Tanque aereados: con aire se mantienen en suspensión la materia organica y las arenas sedimentan al fondo del tanque.
Tratamiento primario (quimico) físico: eliminación de solidos suspendidos mediante coagulación y sedimentación (40-60% de solidos suspendidos) (lodos 1)
Coagulacion: las partículas coloidales son desestabilizadas por neutralizacon de cargas
Floculación: las particuals descargadas entran en contacto unas con otras, formando flóculos susceptibles a sedimentar


Principales coagulantes: Al2(SO4)2, AlCl3, NaAlO2
Policloruros básicos de aluminio: Al6(OH)12 AL54(OH)144
Sales de Fe: FeCl3, Fe2(SO4)3, Fe SO4
Principales floculantes: Al2(SO4)3, (NH4)2SO4
Antes de empezar el tratamiento biológico es necesario homogenizar el 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)
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:
Convencional: lodos activados : sistema controlado con ambiente rico en O, con mo, materia organica
Lo que ocurre químicamente:
CHOS complejos –hidrolisis unidades solubles de azucares
Proteínasaminoacidos
Grasas insolubles acidos grasos

Materia organica + O2 + mo CO2 + H2O + biomasa
Componentes:
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).
Capa fija:
Biofiltros (filtros percoladores): se hace pasar agua negra rociándola a través de un medio poroso aireado.
Componentes:
Tanque (circular) o sistema de contención
Medio poroso o filtrante
Sistema de aireación (parte inferior del tanque)
Sistema de distribución del agua (parte superior del tanque
Estación de bombeo
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:
Discos
Contenedor de discos
Sedimentador 2rio
Características:
Operación fácil
Poco mantenimiento
Supervisión minima
Bajo consumo de energía.
Sistemas anaerobios
Tratamiento terciario o avanzado remover detergentes, fosfatos y nitratos resuduales, que ocasionan espuma y eutrofización respecticamente y desinfección. (agua tratada)
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)
Filtracion y/ sedimentación
Lagunaje (remoción de nutrientes –N2 y P-)
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 que degraden 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:
menos caro
se puede tratar un gran volumen a la vez
genera menos polvo
mas efectivo
menos liberación de contaminantes
desventajas:
mas lento
dificl de manejar
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:
mas rápido
mas fácil de controlar
se puede degradar un amplio rango de contaminantes
desventajas
requiere excavación y pretratamiento del suelo y agua contaminados
se trata poco volumen
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:
derivados de petróleo
solventes
pestisidas
metales pesados.
Pesticidas: son sustancias químicas destinadas a matar, repeler, atraer, regular o interrumpir el crecimiento de plagas (organismos nocivos que transmiten enfermedades, compiten por alimentos y/odañan bienes económicos y culturales.
Clasificación:
por su acción especifica: acaricida, fungicida, desinfectante y 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 a pesar 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
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.

Fitorremediacion: es el uso directo de plantas y arboles para limpiar 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 que ponen en riesgo a personas, animales o plantas y/ atacan a distintos materiales.
Tipos de contaminantes:
Ozono: resulta de reacciones químicas de otros contaminantes (industria y automóviles), afecta pulmones, ojos y gran suceptibilidad a alergias, dolor de cabeza, dolor torácico, y somnolencia, daño a cosechas y arboles
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
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
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 riesgo de síntomas respiratorios como bronquitis aguda, tos y flema, especialmente en los niños.
Formación de oxido nítrico (N2(g) + O2(g) 2NO
Formación de dióxido de nitrógeno 2NO + O2 2NO2
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 muerte
Provoca erosion química de los suelos, corrosión de edificios, pinturas.
PM partículas inertes, componente solido del smog
Proviene de procesos de combustión incompleta, procesos químicos, polvo, emisiones volcánicas, partículas biológicas.
Penetran pulmones, causa alergias, dificultades respiratorias o cancer