TRATAMIENTO DE EFLUENTES

Tema 9 : Caracterización de los efluentes cloacales y variables del proceso de tratamiento

Ing. Horacio Campaña – curso 2007

Ingeniería Sanitaria – DIC – UTN/FRBB

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

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) 0.6 – 0.85

• Variac. coef. Pico 2- 2.5

Alteraciones que sufre el agua

• Modificaciones físicas, químicas o biológicas

(contaminantes)

– Calentamiento

– Disolución de gases (CO2) 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

Relación solubilidad –temperatura (agua)

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•

CLASIFICACION DE SOLIDOS

Clasificación de Tamaño de

Partículas partículas (mm)

Disueltas < 0.000001

Coloidales 0.000001 a 0.001

Suspendidas > 0.001

Sedimentables > 0.01

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 del agua.

• Depende del tamaño y características

superficiales del material suspendido ⇒No es una medida directa y cuantitativa.

• Se mide en unidades nefelométricas(NTU)

Calidad de agua y O2 disuelto

Solubilidad de O2 en agua (saturación)

Características Químicas

• Sólidos Volátiles (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

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 (mgO2/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

Cinética de orden cero

KKCdt

dC==−

0

KtCCt

−=0

Cinética de primer orden

KCKCdt

dC==−

1

KtC

Ct

−=

0

ln Kt

teCC

−

=0

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

• Todas las aguas residuales contienen microorganismos que pueden provocar:

– Transmisión de enfermedades

– Destrucción de equipos

– Alteración de la calidad del aguas

Parámetros microbiológicos

• La presencia de patógenos indeseables (bacterias, virus, etc.) se debe a las excreciones humanas y animales. Debido a la gran cantidad de especies, las que requieren indicadores específicos, en agua bruta no se analizan en forma rutinaria. El procedimiento habitual es utilizar organismos indicadores que confirmarán la presencia. En la normativa de la Unión Europea se relacionan seis parámetros aunque la mayoría de las veces solo es satisfactorio estudiar dos: Coliformes totales y coliformesfecales. Se miden como el número más probable (NMP) de bacterias coliformes en 100 ml de muestra.

• La mayoría de los patógenos transportados en agua se introducen a través de la contaminación fecal y la cepa de bacterias conocidas como Escherichia coli es un organismo indicador ideal debido al largo período de supervivencia en un medio acuático.

Una de las características más importantes del agua es que esta es un “solvente universal”, dado que es capaz de solubilizar sólidos (sales), líquidos y

gases.La vida acuática se debe a la capacidad

del agua para solubilizar oxígeno.Las concentraciones requeridas de O2

disuelto para la vida acuática está, dependiendo de la especie, en el orden

de 10 a 6 ppm.

Vuelco de aguas residuales (cloacales)

Por qué los efluentes cloacales deben ser tratados?

Para mejorar la calidad del agua residual teniendo en cuenta el punto de descarga para que no afecte negativamente el ambiente acuático nicause problemas de salubridad al hombre.

Se realiza por medio de :– Destrucción de patógenos– Eliminación de materia orgánica para evitar desarrollo de

procesos de eutroficación en el medio acuático

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.

• Evaluar las posibilidades de minimización

• Ajuste de caudales y cargas a valores tipo

• Balances globales al sistema

– Residuos = Materias primas - Productos

• Segregación de corrientes.

– Tratamiento específico para cada corriente

en función de los contaminantes que lleve.

Tratamiento

Racionalización en el consumo de agua

• Reutilización– Empleo de agua, en circuito abierto, con dos

funciones sucesivas y diferentes. Puede existir un tratamiento intermedio entre ellas

– La segunda utilización normalmente permite emplear agua de menor calidad.

• Recirculación– Reutilizar indefinidamente el agua para una

misma función, compensándose las pérdidas, fugas y purgas con una reposición.

– Debe limitarse la acumulación de sales minerales y materia en suspensión

<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)

Absorcion

suelo

Agua

superficial

Mar

Abierto

Comp.

TípicaParámetros

(Pcia Bs As.)Comparación Comp. Típica vs Limites (anexo B 11820)