Las Aguas Residuales

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Diseño y Operación de Plantas de

Tratamiento de Aguas Residuales

FRANCISCO Quezada Neciosup

Sesión No ₀₁

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1. Introducción.

2. Normas legales de calidad de agua y efluentes

industriales.

3. Efectos de la contaminación de las aguas

residuales en los cursos de agua.

4. Principales procesos de tratamiento de aguas

residuales.

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1. Introducción

A comienzos del siglo

XXI,

una

de

las

preocupaciones

de

mayor

importancia

para el hombre es la

conservación de los

sistemas

ecológicos

del planeta Tierra.

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A mediados de 1992 se llevó a cabo en Río de Janeiro, Brasil, la Cumbre Ecológica Mundial, con la asistencia de líderes de todos los países en los campos del control y manejo de los recursos naturales, con la asistencia de jefes de estado y personalidades de los campos científicos, empresarial y comunicatorio.

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Esta cumbre reflejó la importancia adquirida por la

conservación de los recursos naturales, la cual se perfila

como uno de los temas de mayor trascendencia en la

conservación de la especie Humana.

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De este modo, y como conclusión de una gran campana

iniciada en los 60, las naciones del mundo se han dado

cuenta de la necesidad de conservar los ecosistemas, y en

general los recursos natrales, como pilar fundamental del

desarrollo y del avance de los países.

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Las anteriores medidas se han reforzado con las exigencias de la Banca multilateral de efectuar Evaluaciones de Efecto Ambiental, y practicas de control de la contaminación de las aguas, y del ambiente en

general, como pre

requisito para tener

acceso a los créditos para el desarrollo.

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Las entidades reguladoras del comercio internacional han

definido como práctica

dumping la tolerancia de los

gobiernos con las industrias contaminantes, asimilándola a un subsidio económico, y

cerrándoles, a estas industrias protegidas, el acceso al libre comercio mundial.

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En realidad, para poder competir en la arena mundial del comercio, es necesario que las industrias internalicen todos sus costos de producción, incluidos los del tratamiento de las aguas residuales

industriales, de los efluentes gaseosos y de los residuos sólidos, sin

permitir que estos efectos de la producción sean cargados al deterioro ambiental.

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Durante las últimas

décadas, el mundo ha

venido observando,

analizando y tratando de resolver los problemas

relacionados con la

disposición de los

despojos líquidos

provenientes de uso domestico, comercial e industrial de las aguas de abastecimiento.

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Planta Carapongo (Salida) Caudal = 500 l/s DBO5 = 65 mg/l Bocatoma N°1 Caudal = 5 m3/seg. DBO5 = 3 mg/l Bocatoma N°2 Caudal = 7 m3/seg. DBO5 = 17.3 mg/l (valor crítico)

DBO5 = 9.7 mg/l (promedio Normal)

Fábrica JEANS Caudal = 4 l/s DBO5 = 700 mg/l Río Huaycoloro Caudal = 300 l/s DBO5 = 319 mg/l (valor en el momento de vertimiento de fábrica de leche)

Río Rímac antes de Carapongo Caudal = 12 m3/seg. DBO5 = 1.35 mg/l Esquema de Vertimientos Hora promedio de muestreo = 12 a.m. Mirador N°6 Caudal = 25 l/s DBO5 = 42 mg/l Salida de Río Huaycoloro Caudal = 329 l/s

DBO5 = 319 mg/l (valor crítico)

DBO5 = 133 mg/l (promedio normal)

Valor resultante calculado después de Carapongo DBO5 = 3.9 mg/l

Río Rímac

La dilución y la fuerza de autodepuración de esos volúmenes acuícolas no han podido neutralizar, por ejemplo, la demanda química y bioquímica de oxigeno, que tales circunstancias exigen.

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Por eso masas de recepción han venido perdiendo sus condiciones naturales de apariencia física y su capacidad para sustentar una vida acuática adecuada, que responda al equilibrio ecológico que de ellas se espera para preservar nuestra masas hídricas.

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Como consecuencia, en numerosas ocasiones, pierden aquellas condiciones mínimas que les son exigidas para su racional y adecuado aprovechamiento como fuente de abastecimiento de agua de agua potable, uso agrícola o de recreación

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Esas agua residuales, antes de ser vertidas en las masas receptoras, deben recibir un tratamiento adecuado, capaz de modificar sus condiciones

físicas, químicas y

microbiológicas, al límite de evitar que su disposición

provoque los problemas

enunciados de polución y de contaminación de las fuentes de agua.

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2. Normas legales de calidad de agua y efluentes industriales

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Aprobado por D.S N° 014 - 2011 - MINAM.

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Ley de Recursos Hídricos, Ley Nº 29338

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Hasta Cuanto Puedo Verter?

Co ???????

Caudal de PTAR Qe = 50 l/s. Concentration DBO PTAR Ce = 100 mg/l Caudal de Río Qr = 300 l/s Concentration DBO Río Cr = 5 mg/l

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Caudal de PTARI Qe = 50 l/s. Concentration DBO PTARI Ce = 100 mg/l Caudal de Río Qr = 300 l/s Concentration DBO Río Cr = 5 mg/l

Co = 5x300 + 100x50 = 18.60 mg/l > 15 mg/l

(300 + 50)

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√

Caudal de PTARI Qe = 50 l/s. Concentration DBO PTARI Ce = 50 mg/l Caudal de Río Qr = 300 l/s Concentration DBO Río Cr = 5 mg/l

Co = 5x300 + 50x50 = 11.43 mg/l > 15 mg/l

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El crecimiento progresivo de los núcleos, el aumento de la densidad, sus actividades artesanales y ganaderas, el cultivo intensivo de la tierra para satisfacer las exigencias de una población que evoluciona, y el desarrollo industrial son las causas principales de la aportación de residuos que contaminan las aguas subterráneas, los ríos, lagos y mares, destruyendo o modificando la fauna y flora, rompiendo el equilibrio del ecosistema , así como la armonía entre el hombre y su medio

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Todas las aguas residuales afectan de algún modo la vida normal de una corriente de agua.

Cuando este efecto es suficiente para hacer que la corriente no sea aceptable para su mejor utilización se dice que está contaminada.

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Las corrientes de agua pueden asimilar cierta cantidad de residuos antes de llegar a estar contaminados. Los ríos más caudalosos y rápidos son los más capaces de tolerar una cantidad mayor de aguas residuales.

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Calificar a una corriente como contaminada significa que esta tiene una cantidad excesiva

de uno o varios

contaminantes.

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Pueden causar contaminación los siguientes materiales:

• _{Sales inorgánicas.} • _{Ácidos o álcalis.} • _{Materia orgánica.}

• Sólidos en suspensión.

• _{Líquidos y sólidos flotantes.} • _Color.

• _{Agua a temperatura elevada.} • _{Productos químicos tóxicos.} • Microorganismos.

• _Compuestos _que _producen espumas.

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• _{Sales inorgánicas.}

Están presentes en mayor parte en aguas residuales industriales y también en la naturaleza.

Estos elementos

principalmente son: Nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio, fierro y azufre.

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Las sales como el nitrógeno y el fósforo aumentan en las aguas

superficiales el

crecimiento de los seres microscópicos y algas, haciendo que las condiciones de las fuentes de agua sufran eutrofización

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Las sales endurecen el agua y producen incrustaciones en las tuberías.

Las agua duras dificultan el teñido en la industria textil, la elaboración de la cerveza, etc. El sulfato magnésico tiene efectos purgantes en las persona.

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• _{Sales inorgánicas.} Muchos de los organismos que viven en aguas dulces no pueden vivir en el agua de mar, o en aguas salobres, porque no poseen mecanismos especiales de defensa contra el alto valor osmótico del ambiente.

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Una ausencia total de sales, produce un agua corrosiva y/o sin gusto.

Es por lo tanto conveniente que algunas sales inorgánicas estén presentes en el agua; la cantidad, mas que la presencia es el factor importante.

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• _{Ácidos o álcalis}

El vertimiento de ácidos y álcalis a los cursos de agua varían el ph del mismo, dificultando la vida acuática.

La toxicidad del acido sulfúrico para la vida acuática es función de la disminución del ph.

Generalmente el ph de las aguas no deben ser menor de 5.0 y mayor de 9.0 si se pretende que los peces sobreviva.

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• _{Ácidos o álcalis}

El efecto del ph es

generalmente indirecto,

provocado por la

influencia que puede

ejercer por la toxicidad de ciertos compuestos como, por ejemplo, el amoniaco, los metales pesados, el hidrogeno sulfurado, etc.

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• _{Materia orgánica}

La contaminación de un cauce, lago o mar con alta concentración de materia orgánica procede de los procesos de descomposición de esta materia orgánica. Estos son básicamente reacciones químicas que requieren el oxígeno disuelto en el agua para su desarrollo.

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Como este oxigeno,

procedente de la atmósfera por intercambio de gases, es el que en condiciones normales es requerido por la flora y fauna del medio para subsistir, ocasiona que el equilibrio del medio se altere, afectando de modo significativo a la vida acuática.

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La citada descomposición obedece a reacciones de asimilación de la materia orgánica por parte de microorganismos en presencia de oxígeno y nutrientes, de acuerdo a la siguiente reacción

Materia orgánica + microorganismos + nutrientes + O2 = Productos finales +

nuevos microorganismos + energía calorífica

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La materia orgánica consume el oxigeno de los ríos y crea olores desagradables, en general, condiciones sépticas. Los peces y la mayor parte de la vida acuática se asfixian por falta de oxigeno y la concentración de este

combinada con otras

condiciones determina en los ríos la vida o muertes de los peces.

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• _{Los sólidos en suspensión}

Estos contaminantes precipitan en el fondo o en las orillas de los cuerpos de agua, también disminuyen el oxígeno. Los sólidos que precipitan en el fondo cubren zonas de

desove y reducir la

propagación de especies.

Generan condiciones sépticas cuando la corriente es mínima.

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• _{Los sólidos y líquidos flotantes}

Comprenden grasas y materiales que flotan en la superficie.

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Los efectos de estos

contaminantes son los

siguientes:

• _{Interfieren en los procesos} de depuración de aguas residuales

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• Los sólidos y líquidos flotantes

• _{Interfieren en los procesos} de depuración de aguas residuales

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• _{Son tóxicos a ciertas} especies acuáticas.

• Impiden el paso de la luz

a través del agua

retardando el crecimiento de las plantas.

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• _{Agua a elevada temperatura}

Incrementa la acción bacteriana disminuyendo el oxigeno del agua.

Disminuye la solubilidad del oxigeno en el agua. Estos efectos afectan la vida acuática del curso de agua.

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• _Color

Producidos por las fábricas de papel y textiles, curtidos mataderos y otras industrias.

El color interfiere en la transmisión de la luz solar disminuyendo la acción fotosintética.

Los efectos estéticos generan un rechazo para poder ser utilizados en recreación.

Las plantas de tratamiento de aguas residuales no son diseñadas para la eliminación de color, por lo que el efluente da un aspecto de bajo rendimiento y eficiencia de estas plantas.

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• _{Productos químicos tóxicos}

Tanto los productos orgánicos como los inorgánicos incluso en unas concentraciones extremadamente bajas, pueden ser peligrosos para los peces de agua dulce y para los diferentes microorganismos acuáticos.

Muchos de estos compuestos no se eliminan en plantas de tratamiento, y tienen un efecto acumulativo en el sistema biológico.

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Experimentos en laboratorio realizados con gusanos platelminto han demostrado que los metales más tóxicos son, en orden decreciente: Plata, mercurio, cobre, oro, cadmio, zinc, níquel, cromo, cobalto, aluminio, potasio, plomo, manganeso, magnesio, calcio, sodio, estroncio.

La toxicidad del metal esta relacionado con la capacidad de formar compuestos complejos en el protoplasma. La coagulación de las proteínas intracelulares, en presencia de metales pesados, es un hecho observado.

• Productos químicos tóxicos

Gusano: Planaria polycelis nigra. Tolera hasta 0.1 mg/l de plomo. Muere en 0.20 mg/l de plomo

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Los químicos tóxicos en el agua pueden estar sujetos a efectos de

antagonismo y sinergismo con varias sustancias existentes en el agua: en el caso de antagonismo, se trata de sustancias que disminuyen el efecto tóxico del metal; en el caso opuesto, sinergismo, hay un aumento del efecto.

Otros factores ambientales, como la temperatura, el oxigeno disuelto, el ph, etc., pueden variar la toxicidad.

• _{Productos químicos tóxicos}

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4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.

Historia del tratamiento de las aguas residuales

Las aguas residuales, empezaron a existir desde que el hombre se le ocurrió que el

agua sería un

excelente medio para limpiar y llevar lejos los detritos humanos y otros desperdicios generados en su actividad cotidiana.

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Desde el principio de la Historia las primeras civilizaciones que se asentaban mejoraron la calidad de vida de sus habitantes gracias a la construcción de sistemas de alcantarillado.

El más antiguo del que se tienen referencias es el que se construyó en Nippur (India), alrededor del 3750 AC.

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Fue durante el imperio romano que los albañales se hicieron comunes. La famosa

Cloaca Máxima fue

empezada a construir por Tarquino el Antiguo (588 A.C.).

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La Cloaca Máxima

desembocaba en la parte baja del Tíber, en el puente Emilio, y hoy se puede ver la bóveda de canon de 5 m. de ancho, por le cual puede circular una barca.

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De manera pionera, en el año 1871, el químico londinense William Dibdin utilizó un filtro de arena para tratar las aguas residuales domésticas.

Ante los resultados negativos, Dibdin cambió la arena por piedra como medio filtrante para favorecer la oxigenación, con resultados satisfactorios que presentó en 1896. Este reactor en la actualidad se llama filtro biológico o filtro percolador.

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PTAR San Antonio de Carapongo Tecnología Lodos Activados: Aireación extendida

Q = 20 0 l/s DBOe = 350 mg/l DBOs = 5 mg/l Descarga río Rímac

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PTAR La Chilpina Arequipa Filtro biológico

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Procesos

Tecnologías de depuración de aguas residuales

La depuración consistirá en la eliminación de la contaminación e impurezas incorporados en las aguas.

Los procesos utilizables para la depuración de las aguas dependen del tipo de afluente, pudiéndose clasificar en:

• Procesos físicos • Procesos químicas • Procesos biológicos

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Tecnologías de depuración de aguas residuales

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4.

Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.

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Procesos Químicos

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Procesos Químicos

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