Analisis Tratamiento Fisico, Quimico y Biologico Del Agua

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    28-Jan-2016

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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVAFACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLESDEPARTAMENTO ACADEMICO DE CIENCIAS EN CONSERVACIN DE SUELOS Y AGUAS

PROCESOS DE TRATAMIENTOS FSICOS, QUMICOS Y BIOLGICOS DEL AGUA

CURSO : ANALISIS Y TRATAMIENTOS DE AGUAS DOCENTE : Ing. MSc. Sandro Junior RUIZ CASTREALUMNOS : IBAES BOCANEGRA, Jampier A. PACHECO RAMOS, Rudy B. RIOS RIVERA, Mishel TERRONES FERNANDEZ, Cleysi ZUTA VASQUEZ, Jorge J.

TINGO MARIA PERU2014

I. INTRODUCCIONToda comunidad genera residuos tanto slidos como lquidos. La parte lquida de los mismos, a lo que llamamos aguas residuales, es esencialmente el agua de que se desprende la comunidad una vez que ha sido contaminada durante los diferentes usos para los cuales ha sido empleada. Entonces podemos definir al agua residual como la combinacin de los residuos lquidos, que provienen de residencias, instituciones pblicas y de establecimientos industriales y comerciales, a los que se les puede agregar aguas subterrneas, superficiales y pluviales. Si nosotros permitimos la acumulacin y estancamiento de las aguas residuales, la descomposicin de la materia orgnica que contiene puede conducir a la generacin de grandes cantidades de gases malolientes. Adems de esto, debemos de aadir la frecuente presencia en el agua residual bruta, numerosos microorganismos patgenos y causantes de enfermedades que habitan en el aparato intestinal humano que pueden estar presentes en ciertos residuos industriales. Otro problema es que estas aguas, suelen contener nutrientes, que pueden estimular el crecimiento de plantas acuticas, y puede incluir tambin compuestos txicos. Por todo esto en una sociedad se necesita la evacuacin inmediata y sin molestias del agua residual de sus fuentes de generacin, seguida de su tratamiento y eliminacin.En este informe se describirn las caractersticas fsicas, qumicas y biolgicas del agua residual, as como tambin los diferentes procesos para el tratamiento de aguas residuales.

II. REVISION DE LITERATURA2.1. Aguas residualesSegn AINSO (1986); Se puede definir el agua residual como la combinacin de los residuos lquidos procedentes tanto de residencias como de instituciones pblicas y establecimientos industriales y comerciales a los que pueden agregarse, eventualmente, aguas subterrneas, superficiales y pluviales.En general las aguas residuales se clasifican as: Aguas residuales domsticas (ARD): son las provenientes de las actividades domsticas de la vida diaria como lavado de ropa, bao, preparacin de alimentos, limpieza, etc. Estos desechos presentan un alto contenido de materia orgnica, detergentes y grasas. Su composicin vara segn los hbitos de la poblacin que los genera. Aguas Lluvias (ALL): son las originadas por el escurrimiento superficial de las lluvias que fluyen desde los techos, calles, jardines y dems superficies del terreno. Los primeros flujos de ALL son generalmente muy contaminados debido al arrastre de basura y dems materiales acumulados en la superficie. La naturaleza de esta agua vara segn su procedencia: zonas urbanas, rurales, semi rurales y an dentro de estas zonas se presentan enormes variaciones segn el tipo de actividad o uso del suelo que se tenga.

Residuos lquidos industriales (RLI): son los provenientes de los diferentes procesos industriales. Su composicin vara segn el tipo de proceso industrial y an para un mismo proceso industrial, se presentan caractersticas diferentes en industrias diferentes. Los RLI pueden ser alcalinos o cidos, txicos, coloreados, etc., su composicin refleja el tipo de materias primas utilizado dentro del proceso industrial. Aguas residuales agrcolas (ARA): son las que provienen de la escorrenta superficial de las zonas agrcolas. Se caracterizan por la presencia de pesticidas, sales y un alto contenido de slidos en suspensin. La descarga de esta agua es recibida directamente por los ros o por los alcantarillados.

2.2. Tratamiento de Aguas Residuales Se conocen como operaciones unitarias a los mtodos de tratamiento en los que predominan los fenmenos fsicos, y como procesos unitarios a los mtodos que la eliminacin de los contaminantes se realiza en base a procesos qumicos o biolgicos. En la actualidad, estas operaciones y procesos unitarios se agrupan entre s para constituir los as llamados tratamiento primario, secundario y terciario (o tratamiento avanzado).El tratamiento primario contempla el uso de operaciones fsicas tales como la sedimentacin y el desbaste para la eliminacin de los slidos sedimentables y flotantes presentes en el agua residual. En el tratamiento secundario se realizan procesos biolgicos y qumicos, los cuales se emplean para eliminar la mayor parte de la materia orgnica. Y por ltimo, en el tratamiento terciario se emplean combinaciones adicionales de los procesos y operaciones unitarias para remover esencialmente nutrientes, cuya reduccin con tratamiento secundario no es significativa.

2.3. Caractersticas Fsicas, Qumicas y Biolgicas de las Agua Residuales2.3.1. Caractersticas Fsicas La caracterstica fsica ms importante del agua residual es el contenido total de slidos, trmino que engloba la materia en suspensin, la materia sedimentable, la materia coloidal y la materia disuelta. Otras caractersticas fsicas importantes son el olor, la temperatura, la densidad, el color y la turbiedad. Slidos TotalesAnalticamente, se define como la materia que se obtiene como residuo despus de someter al agua a un proceso de evaporacin de entre 103 y 105C. No se define como slida aquella materia que se pierde durante la evaporacin debido a su alta presin de vapor. Los slidos sedimentables se definen como aquellos que se sedimentan en el fondo de un recipiente de forma cnica el transcurso de un periodo de 60 minutos. Los slidos sedimentables se expresan en ml/l y constituyen una medida aproximada de la cantidad de fango que se obtendr en la decantacin primaria del agua residual. Los slidos totales pueden clasificarse en filtrables o no filtrables (slidos en suspensin) haciendo pasar un volumen conocido de lquido por un filtro. OloresNormalmente, los olores son debidos a los gases liberados durante el proceso de descomposicin de la materia orgnica. El agua residual reciente tiene un olor algo desagradable, que resulta ms tolerable que el del agua residual sptica. El olor ms caracterstico del agua residual sptica se debe a la presencia del sulfuro de hidrgeno (huevo podrido) que se produce al reducirse los sulfatos a sulfitos por accin de microorganismos anaerobios. La problemtica de los olores est considerada como la principal causa de rechazo a la implantacin de instalaciones de tratamiento de aguas residuales.

TemperaturaLa temperatura del agua residual suele ser siempre ms elevada que la del agua de suministro, hecho principalmente debido a la incorporacin de agua caliente procedente de las casas y los diferentes usos industriales. La temperatura del agua es un parmetro muy importante dada su influencia, tanto sobre el desarrollo de la vida acutica como sobre las reacciones qumicas y velocidades de reaccin, as como sobre la aptitud del agua para ciertos usos tiles.

ColorEl agua residual suele tener un color grisceo. Sin embargo, al aumentar el tiempo de transporte en las redes de alcantarillado y al desarrollarse condiciones ms prximas a las anaerobias, el color del agua residual cambia gradualmente de gris a gris oscuro, para finalmente adquirir color negro. Cuando llega a este punto, suele clasificarse el agua residual como sptica. Algunas aguas residuales industriales pueden aadir color a las aguas residuales domsticas. Su color gris, gris oscuro o negro del agua residual es debido a la formacin de sulfuros metlicos por reaccin del sulfuro liberado en condiciones anaerobias con los metales presentes en el agua residual.

TurbiedadLa turbiedad, como medida de las propiedades de transmisin de la luz de un agua, es otro parmetro que se emplea para indicar la calidad de las aguas vertidas o de las aguas naturales en relacin con la materia coloidal y residual en suspensin. Su medicin se lleva a cabo mediante la comparacin entre la intensidad de la luz dispersada en la muestra y la intensidad registrada en una suspensin de referencia en las mismas condiciones.

2.3.2. Caractersticas QumicasLas caractersticas qumicas de las aguas residuales son principalmente el contenido de materia orgnica e inorgnica, y los gases presentes en el agua residual. La medicin del contenido de la materia orgnica se realiza por separado por su importancia en la gestin de la calidad del agua y en el diseo de las instalaciones de tratamiento de aguas. Materia OrgnicaCerca del 75% de los slidos en suspensin y del 40 % de los slidos filtrables de una agua residual de concentracin media son de naturaleza orgnica. Son slidos de origen animal y vegetal, as como de las actividades humanas relacionadas con la sntesis de compuestos orgnicos. Los compuestos orgnicos estn formados por combinaciones de carbono, hidrgeno y oxgeno, con la presencia, en algunos casos, de nitrgeno. Tambin pueden estar presentes otros elementos como azufre, fsforo o hierro. Los principales grupos de sustancias orgnicas presentes en el agua residual son las protenas (40-60%), hidratos de carbono (25-50%) y grasas y aceites (10%). Otro compuesto orgnico con muy importante presencia en el agua residual es la urea, principal constituyente de la orina. No obstante, debido a la velocidad del proceso de descomposicin de la urea, raramente est presente en aguas residuales que no sean muy recientes. Junto con todos estos grupos de sustancias orgnicas, el agua residual tambin contiene pequeas cantidades de gran nmero de molculas orgnicas sintticas cuya estructura puede ser desde muy simple a extremadamente compleja, por ejemplo, los contaminantes orgnicos, los compuestos orgnicos voltiles y los pesticidas de uso agrcola. Medida del Contenido OrgnicoLos diferentes mtodos para medir el contenido orgnico pueden clasificarse en dos grupos: los empleados para determinar altas concentraciones de contenido orgnico, mayores a 1 mg/l, y los empleados para determinar las concentraciones de 0.001 mg/l a 1 mg/l. El primer grupo incluye los siguientes ensayos de laboratorio: demanda bioqumica de oxgeno (DBO), demanda qumica de oxgeno (DQO) y carbono orgnico total (COT).En el segundo grupo se emplean mtodos instrumentales que incluyen la cromatografa de gases y la espectroscopia de masa.

Demanda Bioqumica de Oxigeno:El parmetro de contaminacin orgnica ms empleado, que es aplicable tanto a aguas residuales como a aguas superficiales, es la DBO a 5 das. La determinacin de este est relacionada con la medicin del oxgeno disuelto que consumen los microorganismos en el proceso de oxidacin bioqumica de la materia orgnica. Los resultados de los ensayos de DBO se emplean para: determinar la cantidad aproximada de oxgeno que se requerir para estabilizar biolgicamente la materia orgnica presente; dimensionar las instalaciones de tratamiento de aguas residuales; y medir la eficacia de algunos procesos de tratamiento y controlar el cumplimiento de las limitaciones a que estn sujetos los vertidos. El periodo de incubacin es normalmente de 5 das a 20C. La oxidacin bioqumica es un proceso lento, cuya duracin en teora es infinita. En un periodo de 20 das se completa la oxidacin del 95 al 99 % de la materia carbonosa, y en los 5 das que dura el ensayo de la DBO se llega a oxidar entre el 60 y 70%. Se asume la temperatura de 20 C como un valor medio representativo de temperatura que se da en los cursos de agua que circulan a baja velocidad en climas suaves, y es fcilmente duplicada en una incubadora. Los resultados obtenidos a diferentes temperaturas sern distintos, debido a que las velocidades de las reacciones bioqumicas son funcin de la temperatura.

Materia InorgnicaLas concentraciones de las sustancias inorgnicas en el agua aumentan tanto por el contacto del agua con las diferentes formaciones geolgicas, como por las aguas residuales, tratadas o sin tratar, que a ella se descargan. Las aguas naturales disuelven parte de las rocas y minerales con los que entran en contacto. Las aguas residuales, salvo el caso de determinados residuos industriales, no se suelen tratar con el objetivo especfico de eliminar los constituyentes inorgnicos que se incorporan durante el ciclo de uso. Las concentraciones de los diferentes constituyentes inorgnicos pueden afectar mucho a los usos del agua, como por ejemplo los cloruros, la alcalinidad, el nitrgeno, el azufre, algunos otros compuestos txicos inorgnicos y algunos metales pesados como el nquel, el manganeso, el plomo, el cromo, el cadmio, el cinc, el cobre, el hierro y el mercurio.Dentro de la materia inorgnica es de suma importancia tambin hablar de la concentracin de ion hidrgeno (pH), ya que es un parmetro de calidad de gran importancia tanto para el caso de aguas naturales como residuales. El agua residual con concentraciones de ion hidrgeno inadecuadas presenta dificultades de tratamiento con procesos biolgicos, y el efluente puede modificar la concentracin de ion hidrgeno en las aguas naturales si sta no se modifica antes de la evacuacin de las aguas. El pH de los sistemas acuosos puede medirse convenientemente con un pH-metro. Para el mismo procedimiento de medicin tambin se emplean soluciones indicadoras y papeles de pH que cambian de color a determinados valores del pH. El color de la solucin o del papel se compara entonces con el color de series normalizadas.

GasesLos gases que con mayor frecuencia se encuentras en aguas residuales brutas son el nitrgeno (N2), el oxgeno (O2), el dixido de carbono (CO2), el sulfuro de hidrgeno (H2S), el amoniaco (NH3), y el metano (CH4). Los tres ltimos proceden de la descomposicin de la materia orgnica presente en las aguas residuales. El oxgeno disuelto es necesario para la respiracin de los microorganismos aerobios, as como para otras formas de vida. Debido a que la velocidad de las reacciones bioqumicas que consumen oxgeno aumenta con la temperatura, los niveles de oxgeno disuelto tienden a ser ms crticos en las pocas estivales. El problema se agrava en los meses de verano, debido a que los cursos de agua generalmente son menores por lo tanto el oxgeno tambin es menor.

2.3.3 Caractersticas BiolgicasPara el tratamiento biolgico se deben de tomar en cuenta las siguientes caractersticas del agua residual: principales grupos de microorganismos presentes, tanto en aguas superficiales como en residuales, as como aquellos que intervienen en los tratamientos biolgicos; organismos patgenos presentes en las aguas residuales; organismos utilizados como indicadores de contaminacin y su importancia; mtodos empleados para determinar los organismos indicadores, y mtodos empleados para determinar las toxicidad de las...