Parametros

Calidad del agua

0.1. Características físicas

• Temperatura: La temperatura del agua residual urbana es bastante uniforme a lo largo del año. Varía entre unos 15 ºC en invierno y 20 ºC durante el verano.

• Sólidos: Totales: Los resultantes al evaporar toda el agua de una muestra de agua residual. No nos dice la naturaleza ni la forma en que se encuentran en el agua.

Disueltos: Son los que atraviesan los filtros.

En suspensión (SS): son los sólidos que quedan retenidos en los filtros.

SS sedimentables: es la fracción de SS capaz de separarse del agua residual por sedimentación. Se usa para calcular las dimensiones de sedimentadores y decantadores. Además, constituyen una medida de la calidad del fango que se depositará durante la decantación.

SS no sedimentables: el resto de los sólidos en suspensión.

Además, es importante la distinción entre sólidos orgánicos e inorgánicos.

• Sólidos orgánicos: Contienen carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, potasio y azufre (proteínas, hidratos de carbono, grasas, etc...) que se degradan y descomponen por medio de reacciones químicas o acciones enzimáticas de microorganismos. Pueden ser utilizados como alimento por las bacterias, que de esta forma estabilizan el fango en la línea correspondiente.

• Sólidos inorgánicos: son sustancias minerales, inertes y no degradables, algunas de las cuales son beneficiosas para los microorganismos y algunas otras perjudiciales e inhibidoras de reacciones.

0.2. Características químicas

• Materia orgánica: Su eliminación es el objetivo más importante del tratamiento de depuración del agua residual, pues la materia orgánica es la responsable de la degradación apreciada en corrientes de agua receptoras de estos efluentes. Los microorganismos que la utilizan consumen oxígeno, por lo que su concentración en el agua disminuye dificultando así la vida animal.

Dentro de la materia orgánica se puede distinguir entre distintos tipos de compuestos, más o menos complejos, y por tanto de tiempos de degradación más o menos largos.

Desde el punto de vista de la depuración se usan unas medidas que nos dan una idea acerca del oxígeno necesario para la estabilización de la materia orgánica. Estas medidas son la demanda bioquímica de oxígeno a los cinco días (DBO5) y la demanda química de oxígeno (DQO), que defino a continuación:

DBO5: cantidad de oxígeno necesaria para estabilizar biológicamente la materia orgánica del agua, incubada durante cinco días a 20 ºC. reproduce el consumo de oxígeno en el medio natural.

DQO: oxígeno necesario para oxidar químicamente la materia orgánica del agua. Este valor es mayor que la DBO5 porque se oxida también la materia orgánica que no es atacada por los microorganismos.

La relación entre DBO5 y DQO nos da una idea de la biodegradabilidad de la materia orgánica del agua. También nos indica la importancia de los vertidos industriales dentro de las aguas residuales.

TABLA 2.1: BIODEGRADABILIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES

DBO5/DQO 0,2 Poco biodegradable

0,2 < DBO5/DQO 0,4 Biodegradable

DBO5/DQO >0,4 Muy biodegradable

• Materia inorgánica: Muchas de estas materias tienen gran repercusión en la tratabilidad del agua por medios biológicos, por lo que se analizan para tener una idea acerca de la marcha del proceso o para eliminarlas o neutralizarlas antes del vertido final.

• O2 disuelto: es crucial para la estabilización de la materia orgánica. Cuando el consumo excede el aporte de oxígeno se produce una situación de anaerobiosis y es necesario airear para que el proceso no se detenga.

• pH: Es importante determinarlo, pues los microorganismos presentan una tolerancia pequeña a los cambios de pH. Para el tratamiento biológico el rango de pH adecuado es 6,5-8,5. Para pHs fuera de este rango se producen inhibiciones de los procesos biológicos.

• Nutrientes: Se refiere a los elementos químicos usados como alimento por los microorganismos. Los más importantes son el fósforo y el nitrógeno (ver gráfico, pág 7), pues son los que se usan en mayor cantidad. Sus valores no deben ser muy altos a la salida de la depuradora, puesto que podrían provocar la eutrofización del arroyo receptor.

0.3. Características biológicas

El tratamiento de depuración tiene por objetivo la eliminación de los microorganismos perjudiciales para la salud (causantes de enfermedades) contenidos en el agua residual.

Entre las enfermedades causadas por las bacterias destacan el tifus, el cólera y la disentería. Para determinar si existe contaminación fecal se determinan estreptococos y coliformes fecales.

Sin embargo, los microorganismos saprofitos se alimentan de la materia orgánica muerta, descomponiéndola para alimentarse (reduciendo los niveles de nitrógeno y fósforo) y formando flóculos de fácil eliminación. Estos microorganismos, por tanto, ayudan al tratamiento de depuración.

1. Tratamiento primario

El pretratamiento y el tratamiento primario suelen ser muy semejantes en todas las plantas depuradoras de aguas residuales, ya sean urbanas, industriales o de pequeñas poblaciones rurales.

TABLA 1.1: OBJETIVOS DEL TRATAMIENTO PRIMARIO

Proceso Objetivo

Cribado Eliminar materias flotantes > 5 mm.

Homogeneización de efluentes Neutralizar unos con otros.

Obtención de caudales y concentraciones más homogéneas.

Neutralización Precipitar metales pesados.

pH apto para tratamientos biológicos.

Coagulación/floculación Aglomerar partículas para sedimentación.

Sedimentación, flotación, filtración Separación de fases: líquido-líquido (grasas y aceites) o sólido-líquido (clarificación).

1.1. Cribado o tamizado

Se emplea para la reducción de sólidos en suspensión de distinto tamaño, según sean las aberturas de las rejillas. La limpieza de las rejas puede ser manual o automática. Los productos recogidos pueden incinerarse, llevarse al vertedero o bien a un digestor anaerobio.

Las rejillas de gruesos suelen tener entre 4 y 9 cm de abertura, y suelen emplearse como elementos de protección para evitar que sólidos de gran tamaño dañen las bombas y otros equipos mecánicos. Además, aumentan la eficacia de los tratamientos posteriores.

También puede hacerse el cribado mediante tamices o barras (ver fotos).

1.2. Sedimentación

Se utiliza para separar los sólidos en suspensión de las aguas residuales, basándose en la diferencia de peso específico entre las partículas y el agua, lo que provoca el depósito de las materias en suspensión en el fondo.

La sedimentación puede producirse en varios puntos del proceso de tratamiento:

• Desarenadores: se elimina la materia inorgánica.

• Clarificadores o sedimentadores primarios Preceden al reactor biológico.

• Sedimentadores secundarios: siguen al reactor biológico. Es donde se separan los lodos del resto del efluente.

1.2.1. Desarenadores

La arena puede separarse tanto con los sedimentadores normales como con hidrociclones, separadores liquido/sólido de cuerpo cilíndricos/ cónico de alimentación tangencial que utilizan la fuerza centrífuga para separar materiales de distinto peso específico. La alimentación se realiza por la sección cilíndrica superior, la descarga del liquido esta situada en la parte superior del eje de la maquina y los sólidos se descargan en la parte opuesta inferior.

Al entrar el agua residual tangencialmente a la pared de la cámara se establece un flujo de espiral o de vórtice. La fuerza centrífuga lanza la arena sobre la pared del cono, donde los sólidos van deslizándose hacia el punto de salida inferior. El agua residual libre de arena, más ligera (aunque todavía contiene los sólidos orgánicos o fracción ligera), circula hacia el centro del vórtice y sale por la parte superior (ver gráfico).

La arena recogida en la parte inferior del ciclón entra en un clasificador rascador, diseñado para hacer un lavado y eliminar el agua de la arena recogida. El clasificador de rasquetas consiste en un tanque, un rascador y su accionador. El tanque es rectangular con el fondo inclinado; la arena se descarga por el extremo superior y el fango se derrama por el extremo inferior, cerrado parcialmente con un vertedero ajustable que regula el rebosamiento del líquido. El mecanismo de rastrillo consta de varias paletas operadas mecánicamente y sometidas a un movimiento de vaivén.

El lodo introducido en la alimentación se separa rápidamente en dos fracciones:

• Finos: sedimentan lentamente y tienen menor tamaño que la malla de separación. Compuestos en su mayoría por materia orgánica. Se mantiene en suspensión debido a la agitación producida por las paletas del rastrillo en su movimiento de vaivén. Pasan con el líquido por el rebosadero.

• Gruesos: de sedimentación rápida. Una vez en el fondo es arrastrado por las paletas, avanzando hacia arriba por el fondo inclinado del tanque.

1.3. Flotación

La flotación es un proceso para separar sólidos de baja densidad o partículas

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