miércoles, 28 de diciembre de 2011

LA EUTROFIZACIÓN


La eutrofización es el fenómeno que ocurre cuando las aguas de un lago o río se van enriqueciendo de nutrientes a un ritmo superior al de eliminación, ocasionando cambios sustanciales en el equilibrio ecológico  del sistema.

Cuando un ecosistema está equilibrado las entradas y salidas de nutrientes están equilibradas de tal forma que las condiciones ambientales varían poco dentro de un margen y los ciclos estacionales son iguales cada año.

La eutrofización consiste en que un aumento en la entrada de nutrientes al sistema acuático (principalmente compuestos de nitrógeno y fósforo) produce un aumento del crecimiento de los seres vivos de la fase primaria que hay en el sistema.

El origen de los compuestos de nitrógeno y fósforo suele ser humano y los más habituales son la industria, excesos de fertilizantes en agricultura, detergentes, aguas residuales urbanas, etc.

Debido a esta “sobrealimentación” de los microorganismos, ocurre un aumento desmesurado de la población de algas que aprovechan más rápido y mejor los nutrientes que entran en el sistema, hace que se descompense el equilibrio ecológico (aumentando unas especies y disminuyendo otras) y aparecen problemas que pueden ser de difícil solución y en algunos casos irreversibles.

En la foto se observa un caso de eutrofización con un crecimiento desmesurado de algas.

problemas de eutrofización en río

Nutrientes limitantes

Para explicar un poco la eutrofización, convendría conocer antes el concepto de nutriente limitante. Lo podríamos definir como aquel nutriente cuya ausencia o baja cantidad en el medio hace que el crecimiento o desarrollo de organismos no pueda ser mayor o más rápido.

Por ejemplo, si para el crecimiento de algas se necesitara la proporción 100:10:1 de carbono, nitrógeno y fósforo (C:N:P) en el agua y el resto de  nutrientes están biodisponibles de sobra, se alcanzará un crecimiento máximo cuando exista la proporción 100:10:1.

Si la proporción es 100:5:1 (C:N:P), quiere decir que hay la mitad de nitrógeno para la proporción ideal, luego solo se puede producir la mitad de algas.

En un caso extremo, si la proporción fuese 100:10:0 (C:N:P), al no haber fósforo, no crecerían algas.

Fundamento de la eutrofización

En los sistemas acuáticos naturales, suele haber mucha mayor proporción de carbono biodisponible que de otros elementos, debido a las aportaciones de la materia orgánica, carbonatos disueltos, etc.

En nuestro ejemplo consideremos la proporción 100:1:0,1 (C:N:P), luego se produce un 10 % de algas de las que potencialmente se pueden producir ya que nitrógeno y fósforo están 10 veces menos de la proporción óptima que comentamos anteriormente (100:10:1). Nitrógeno y fósforo son limitantes.

Cuando se aporta más cantidad por nitrógeno y fósforo por vertidos industriales, exceso de fertilizantes, detergentes, etc. y la proporción C:N:P aumenta por ejemplo hasta 100:2:0,5, el nutriente limitante es el nitrógeno que es el que está en proporción más baja. O sea, se produce el 20 % de lo potencialmente posible para aprovechar todo el nitrógeno y nos sobraría carbono y fósforo.

Como vemos si se aumenta el  aporte de sustancias que en el medio natural eran limitantes hasta una proporción 100:10:1 (C:N:P), se puede llegar a producir un crecimiento explosivo de algas que utilicen todas los nutrientes y en muy poco tiempo colonizar todo el sistema acuático.

En el siguiente cuadro se aprecian algunos ejemplos de crecimientos teóricos máximos según distintas proporciones de C:N:P y considerando que el resto de elementos y nutrientes están disponibles en exceso. 

Ejemplo proporción carbono nitrógeno fósforo
                                                                                                                Del Águila 
La situación de un aporte de nutrientes en exceso durante mucho tiempo puede  producir un deterioro de los ecosistemas difíciles de solucionar llegando a la desaparición incluso de peces, vegetales, animales, etc.

En las fotos siguientes se observa un lago antes y después de la eutrofización.

eutrofización de un lago


Esquemas de eutrofización

En los esquemas siguientes podemos ver como ocurre o cuales son las fases de los procesos de eutrofización.

Esquema eutrofización lago
Esquema de eutrofización de un lago                                                                                                                    Del Águila

fases eutrofizacion
EUTROFIZACIÓN                                                                                                                                                              Del Águila
En casos extremos, el gran crecimiento de algas que no pueden ser consumidas o eliminadas produce exceso de materia orgánica y organismos muertos que al ser degradados también producen una disminución de oxígeno disuelto en el agua produciendo la muerte de peces y la desaparición de especies que se alimentaban de ellos.

La muerte de peces y otros organismos producirá más materia orgánica para degradar, mas 
consumo de oxígeno disuelto, etc.

Cuando las condiciones son anóxicas, la degradación de la materia se realiza por microorganismos anaerobios que producen gases como sulfhídrico, metano y derivados que producen malos olores y son tóxicos para muchos organismos.

Como vemos, se puede producir una degradación irreversible del ecosistema y la desaparición del mismo.

La eutrofización de ecosistemas se produce principalmente por la actividad humana. Los desechos de la actividad urbana, agricultura, ganadería, industria, etc. puede suponer un gran aporte de las sustancias que sean nutrientes o nutrientes limitantes y producir el crecimiento desproporcionado de algas, comenzando así el proceso de eutrofización.

Los problemas o consecuencias de la eutrofización más habituales son:
  • ·        Mortandad de peces.
  • ·        Disminución de las especies del ecosistema.
  • ·        Malos olores.
  • ·        Impacto visual.
  • ·        Toxicidad del agua.
  • ·        Problemas de potabilización.

jueves, 15 de diciembre de 2011

5 MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL DEL RAMO DEL AGUA


1.- OPERACIONES GENERALES DE MINIMIZACIÓN EN INDUSTRIA TEXTIL

Dentro de las operaciones de procesado de tejidos de algodón, lana, fibras sintéticas y mezclas de fibras en el ramo del agua, hay una serie de medidas de minimización comunes a todos los tipos de tejidos que podríamos llamar operaciones generales de minimización.

Dentro de estas medidas de minimización generales hoy veremos un grupo de medidas que suponen cambios en el proceso de producción y/o modificaciones en la instalación de la fábrica.

La información sobre el efecto minimizador de los residuos generados que se incluyen en este informe se indican de la siguiente forma:

Se enuncia cada medida de minimización y a continuación se nombran los efectos que produce. Si el efecto es positivo va precedido de un signo + y si el efecto es negativo va precedido de un signo - .

No se han cuantificado los efectos excepto en algunos cuadros porque hay que tener en cuenta que el balance cuantitativo final será diferente dependiendo del proceso o instalación de que se parta antes de tomar las medidas de minimización.

Como veréis, algunas medidas de minimización son muy simples, pero es que es tan sencillo como eso. A veces se trabaja de una determinada forma “porque toda la vida se ha hecho así”, por descuido, falta de motivación, etc. y la instalación de una simple válvula de cierre automático puede suponer un ahorro considerable en la cantidad o calidad del agua residual.

1.1.- MEDIDAS QUE SUPONEN CAMBIOS EN PROCESO DE PRODUCCIÓN Y/O MODIFICACIONES EN LA INSTALACIÓN.

Lo más usual para minimizar los residuos teniendo en cuenta las operaciones que se realizan, es: hacer cambios en la forma de trabajar, en las recetas de tintura, operar en continuo y hacer recirculación de baños.

A continuación se enumeran una serie de medidas que también contribuyen a una menor producción de residuos.

1.1.1:     Mentalización de personal e instalación de válvulas de paso y medidores de flujo.
                               + Reducción del consumo de agua hasta un 30 %.
                               + Menor generación de aguas residuales.
                               + Reducción del consumo de reactivos.
                               + Vertido de menor carga contaminante.
              -  Necesita inversión.

            1.1.2:     Limpieza de máquinas, suelo, etc.
                               + Menor ensuciamiento de tejidos y contaminación.
                               + Menos reprocesado de tejidos estropeados.

1.1.3:   Control estricto y automático de: temperatura, caudales, velocidad de tejido, nivel del agua, tiempo, concentración de reactivos, pH, etc.
                               + Reducción del consumo de agua.
                               + Reducción del consumo de productos químicos.
                               + Menor generación de aguas residuales.
                               + Aguas residuales menos contaminadas.
                               + Mejora de la eficiencia de los procesos.
                               - Instalación de los equipos de control.
                
            1.1.4:     Sustitución de baños estáticos por baños en movimiento.
                               + Reducción del consumo de agua.
                               + Menor generación de aguas residuales.
                               + Menor tiempo de proceso.
      + Eliminación de los residuos que se posan en el fondo de los baños por bombeo y  
           renovación del baño por pequeñas adiciones.
             - Aumento del consumo energético.
             - Instalación de equipos.

            1.1.5:     Uso de aparatos con relación de baño corta.
                               + Reducción del consumo de agua.
                               + Reducción del consumo de productos químicos.
                               + Menor generación de aguas residuales.
                               - Mayor consumo de energía en el accionamiento.
                               - Instalación de equipos.
            1.1.6:     Hacer un buen agotamiento de los baños.
                               + Reducción del consumo de agua.
                               + Reducción del consumo de productos químicos.
                               + Menor generación de aguas residuales.
                               + Aguas residuales menos contaminadas.

             1.1.7:     Hacer operaciones en continuo.
                               + Reducción del consumo de agua.
                               + Menor generación de aguas residuales.
                               + Menos tiempo de proceso.
                               - Instalación de equipos.
                               - No es siempre aplicable.

            1.1.8:     Utilizar sistemas de lavado de alta eficiencia. Lavados a contracorriente.
                               + Reducción del número de lavados.
      + Reducción del consumo de agua hasta un 85 % respecto sistemas tradicionales.
             + Menor generación de aguas residuales.
              - Aguas residuales más contaminadas.
              - Aumento del consumo energético.
              - Instalación de equipos, filtros, bombeo, etc.

            1.1.9:     Control de la presión de escurrido tras los baños.
                               + Mejor aprovechamiento de los baños.
                               + Menor gasto de agua en los aclarados.
                               + Menor consumo de agua.
                               + Menor consumo de productos químicos y neutralizantes (en su caso).
                               + Menor generación de aguas residuales.
                               - Mayor consumo energético.

            1.1.10:  Segregación de efluentes.
                               + Posibilidad de aprovechamiento térmico del agua caliente.
      + Posibilidad de depurar, reciclar, o reutilizar algún vertido o recuperar algún producto.
                               - Costes de instalación.
                               - Posibles problemas de espacio.

1.1.11:  Evitar vertidos de pastas de estampación, segregándolos y posteriormente: incineración, desecación, etc.
                               + Reducción de la contaminación y sobre todo la DBO5 en vertido final.
                               + Disminución del color en el efluente final.

            1.1.12:  Lavado con disolventes.
                               + No se consume agua.
                               + No hay vertido de aguas residuales.
                               + Reciclado del disolvente.
                               +`Se puede utilizar en fibras sintéticas.
                               - Instalación de equipos.
                               - Aumento del consumo energético en bombeo y evaporadores.
                               - No se puede hacer cuando se requiere blanqueo.

            1.1.13:  Utilización de cambiadores de calor en los vertidos finales de alta temperatura.
                               + Ahorro de energía en recalentamiento de agua.
      + Vertidos con temperatura más baja, menos contaminación térmica, evitando shocks
           en el tratamiento biológico.
                               - Instalación de equipos, filtros, etc.

jueves, 8 de diciembre de 2011

2 CICLO DEL AGUA - EVAPORACIÓN


Como vimos en el primer post del ciclo del agua este consiste en un continuo cambio de estado y de lugar del agua. En algunos casos, el agua permanece durante mucho tiempo (miles y millones de años) en distintos reservorios como las nieves perpetuas, casquetes polares, agua fósil, etc. Y en otros casos pasa de un lugar a otro o de un estado a otro en minutos, horas o en días.

Estos cambios, rápidos o lentos, se producen por cambios de energía, donde el motor que la suministra es el sol. Se producen cambios de estado, cambios térmicos, cambios de energía potencial y de energía cinética.

En esta entrada hablaremos de la evaporación/sublimación, o sea, el paso de agua líquida o sólida a vapor de agua.

Cuando se inicia la evaporación, la cantidad de vapor sobre la superficie del agua va aumentando hasta que se iguale la presión de vapor del agua, a esa temperatura y a esa presión atmosférica. Si por acción del viento, ascenso de la capa de vapor, etc. disminuye la concentración de vapor sobre la superficie del agua, entonces seguirá evaporándose más agua y así sucesivamente hasta secarse toda el agua.

Según lo anterior, los factores que tendremos en cuenta en la evaporación del agua, son:
  •            Presión de vapor del agua. La presión varía dependiendo de las sustancias disueltas del agua. Cuando más sales lleva disueltas, más baja la presión de vapor y por tanto se evapora menos cantidad de agua para una temperatura determinada.
  •       Temperatura del agua. Si la temperatura del agua es más alta, la presión de vapor del agua es más alta y se evapora más agua por unidad de tiempo. Cada 11 ºC que aumenta la temperatura del agua, aumenta aproximadamente el doble la presión de vapor y por tanto la capacidad de evaporación.
  •      Renovación de aire. Si se evapora agua hasta alcanzar la presión de vapor sobre la superficie del agua, se llega al equilibrio entre evaporación y condensación y se para el proceso. Sin embargo, si el aire saturado o vapor acumulado se elimina (por ej. condensación) o desplaza a otra zona, se sigue evaporando agua hasta alcanzar nuevamente el equilibrio.
  •       Presión atmosférica. Cuanto menor es la presión atmosférica, mayor es la presión de vapor, o dicho de otra forma, más cantidad de agua se evapora.

Con estas nociones podemos saber comparativamente cuando se produce más evaporación. Por ejemplo:

En las mismas condiciones ambientales, el agua dulce se evapora antes que el agua salada.

El agua caliente se evapora antes que el agua fría o el hielo.

Si hace viento que arrastre el aire con vapor de agua, “deja sitio” a más vapor de agua y por tanto hay más evaporación.

En lugares con presión atmosférica más baja (montañas) se evapora el agua más rápidamente que cuando la presión atmosférica es más alta (nivel del mar), si existen las mismas condiciones de temperatura y renovación de aire.

ciclo del agua evaporacion
Ciclo del agua. EVAPORACIÓN                                                                                                                                       Del Águila 
Como vemos, allí donde hay agua se produce evaporación en mayor o menor medida y rapidez. Así, comentando el gráfico anterior de evaporación del agua a la atmósfera de forma natural y habitual, podemos distinguir cinco fuentes principales de evaporación:

1)     Evaporación en océanos y mares.

Además de la evaporación del agua en la superficie marina se forma aerosoles que pasan a la atmósfera que pueden contener además de sales, sustancias orgánicas, algas, bacterias y en general pequeñas partículas que quedan retenidas en las nieblas.

2)     Evaporación superficial terrestre.

El agua que hay en la superficie terrestre como ríos, lagos, charcas, agua de lluvia (sobre superficies, vegetación, etc.), etc. es evaporada y puede contener también sustancias volátiles de origen orgánico, partículas del aire, etc.

3)     Evaporación de la humedad de la tierra.

La humedad que posee la tierra bien por origen de la lluvia, afloramiento de acuíferos, condensación sobre la tierra, etc. también se evapora cuando ocurren las condiciones adecuadas. Cuando se evapora el agua de la capa superficial de tierra puede ascender más agua a la superficie por capilaridad y también se evapora. Dependiendo de la porosidad del terreno, puede evaporarse el agua de hasta 1 m por debajo de la superficie.

4)     Transpiración.

Este fenómeno consiste en la evaporación del agua que transpiran los seres vivos (principalmente las plantas). La cantidad de agua que transpiran las plantas es muy importante y suponen la evaporación de agua que hay en el suelo que al ser absorbida por las plantas pasa después a la atmósfera. La profundidad del agua extraída y evapotranspirada por la planta depende de la profundidad de las raíces. .

5)     Sublimación.

Es la generación de vapor de agua a partir del hielo y la nieve. Evidentemente se genera menos cantidad de vapor porque la presión de vapor del hielo es baja y contribuye poco a la evaporación total del ciclo del agua.

Otro día hablaremos un poco más de los siguientes pasos del ciclo del agua. 

martes, 29 de noviembre de 2011

2 CONTAMINACIÓN DEL AGUA


Hablar de la contaminación de las aguas y de las características y parámetros no es fácil. Si nos referimos a aguas residuales urbanas, la composición varía a lo largo del día, época del año, tipo de ciudad, sistema de alcantarillado, industrias y negocios que haya establecidos, etc.

En las agua residuales industriales suele ocurrir lo mismo, porque los procesos (o fases del proceso) varían a lo largo del día o se realizan procesos distintos.

En cualquier manual de aguas residuales se puede encontrar más información al respecto ( Metcalf-Eddy, Degremont, etc.).

En la anterior entrada de la contaminación del agua, dividimos los contaminantes en seis grupos que nos dan idea de cómo se encuentran incluidos en el agua y sirven para explicar los procesos de depuración como veremos en la serie “Depuración de Aguas”, pero conviene tener más datos de QUÉ es lo que contamina el agua.

Nos interesa conocer la naturaleza de los contaminantes y su cuantificación para de alguna manera determinar el “nivel” de contaminación, poder comparar distintos tipos de aguas, ver eficiencias de depuración, predecir el mejor tratamiento, etc.

Hoy comentaremos teniendo en cuenta solo unos parámetros la contaminación típica de agua residuales urbanas, los vertidos permitidos y un ejemplo de eficiencia en depuración.

La contaminación típica de aguas residuales urbanas es difícil de establecer como he comentado anteriormente. Hay muchos estudios, y cada ciudad o aglomeración urbana es un caso diferente, pero como orientación puede valer la tabla que viene a continuación.
Contaminación de aguas residuales urbanas                                                                                                                Del Águila     
Estos parámetros son importantes porque nos van a indicar la posibilidad el tratamiento de depuración, por ejemplo:

Cuando los sólidos en suspensión son altos conviene realizar un buen tratamiento primario (fisico-químico) para eliminar este tipo de contaminación antes de llegar al tratamiento secundario.

Cuando la proporción DQO/DBO5 es superior a 0,5 puede indicar que será más difícil el tratamiento secundario puesto que hay mucha materia que se degrada químicamente pero no se degrada biológicamente o tarda mucho en hacerlo.

La cantidad de amoniaco nos oriente sobre la necesidad de nitrificación-desnitrificación necesarias.

La proporción de carbono:nitrógeno:fósforo nos indica si es adecuada para un crecimiento biológica eficiente (100:5:1).

Además de estos compuestos hay que tener en cuenta la concentración de materiales groseros, grasas, arenas, para dimensionar los pretratamientos y también, la proporción de  metales, sustancias tóxicas, detergentes, pesticidas, etc. para prevenir su efecto en el tratamiento secundario y controlar los niveles del vertido final.

Las aguas residuales una vez han pasado por la depuradora se envían al medio receptor o se utilizan para riego, etc. Cada país tiene regulado el nivel de depuración exigido dependiendo del fin o uso que va a tener el agua depurada.

Como ilustración vemos en la siguiente tabla los límites máximos más significativos que estaban establecidos  en España por el Real Decreto 849/1986 que aprueba el Reglamento del Dominio Público Hidráulico. Se tenía en cuenta el cauce receptor, caudal, etc.
Contaminación límite del vertido                                                                                                                                     Del Águila
 Actualmente en España se ha modificado la normativa y los límites máximos de contaminación de las aguas depuradas para verter al cauce público los determinan los organismos de cada cuenca que al emitir la “Autorización de vertido”, indican cuales son los límites máximos de cada parámetro. Para ello tienen en cuenta el medio receptor, ecosistemas, riesgo de eutrofización, etc.

Los rendimientos de depuración no son valores exactos, pero jugando un poco con datos de eficiencia y partiendo de un agua residual de contaminación media he realizado la siguiente tabla de rendimiento de depuración.
Simulación rendimiento depuración                                                                                                                                 Del Águila
Según la contaminación inicial y los rendimientos saldría un agua depurada que está dentro de los límites permitidos.

Hay que comentar sin embargo que algunos metales o iones no se eliminan tan fácilmente, que se reduce el amonio, pero pasa a nitrato y hay que hacer desnitrificación.

Además pueden surgir muchos problemas que repercuten en un menor rendimiento en las distintas fases del proceso depurativo. Pero eso ya lo iremos viendo más adelante.

lunes, 21 de noviembre de 2011

4 MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL DEL RAMO DEL AGUA

BREVE RESUMEN DE MEZCLAS DE FIBRAS SINTÉTICAS, ARTIFICIALES, NATURALES.

En la producción de fibras sintéticas, la contaminación principal que se produce es debida a disolventes orgánicos y productos tóxicos. Esto quiere decir que los vertidos de las fábricas de producción de fibras sintéticas tendrán sobre todo contaminación orgánica (DBO5, DQO, etc.) y una serie de sustancias tóxicas que pueden crear problemas en la depuración biológica.

Por lo que se refiere al tratamiento de las fibras y tejidos sintéticos, artificiales y mezclas, el primer proceso contaminante es el encolado-desencolado (en el caso de que se haga).

Las características contaminantes del vertido dependerán del tipo de encolado que se haga y éste depende del tipo de fibra o mezcla de ellas, de la calidad deseada, etc.

El descrudado-lavado es un proceso de lavado con detergentes en medio básico, pero que produce unos vertidos menos contaminados que en el caso del algodón.

El blanqueo es un proceso que se realiza en algunos casos y que produce vertidos con contaminación dependiente de los blanqueantes usados.


Los residuos generados serán vertidos acuosos con los componentes usados en tintura pero más diluidos. La contaminación producida será orgánica, sales disueltas, color, etc.

El aclarado final pretende extraer el líquido de tintura con aquellas sustancias que se encuentran en su seno. Por tanto, la composición es análoga al vertido anterior pero con una menor proporción de contaminación.

En el acabado se usan sustancias orgánicas de tipo fenólico sobre todo, por lo que producen vertido con alta DBO5, contenido en fenoles, etc.

Contaminación por procesos de fibras textiles sintéticas y mezclas                                                    Del Águila
              Las operaciones recuadradas son las que mayor contaminación producen.
  
En todos los procesos (algodón, lana, sintéticas y mezclas, etc.) existen baños de lavado y aclarado de las operaciones de fase acuosa, cuyos vertidos serán análogos a los de la operación propiamente dicha, aunque más diluidos.

lunes, 14 de noviembre de 2011

INTRODUCCIÓN A LA DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES


En esta primera aproximación a la depuración solo he hablado en el blog anterior de la contaminación del agua sin especificar el origen, la composición, los parámetros más importantes del agua residual.

Los contaminantes los he dividido en 6 grupos que se eliminan del agua residual de distintas formas. En cada fase de la depuración se eliminan contaminantes de cada grupo, pero evidentemente cada parte del tratamiento elimina unos más que otros.

Se puede decir que la composición cualitativa y cuantitativa de un agua residual va a ser determinante en la elección y diseño del sistema de depuración.

Los componentes más difíciles de eliminar de un agua residual son los que más íntimamente están unidos al agua, o sea, los que están disueltos.

Así, ordenando los seis grupos que hicimos en el blog anterior desde más fáciles de eliminar hacia más difíciles, se puede seguir el orden:

MATERIALES GROSEROS
LÍQUIDOS INMISCIBLES
MATERIA EN SUSPENSIÓN
COLOIDES
MICROORGANISMOS y
SUSTANCIAS DISUELTAS.

Los distintos sistemas de depuración de aguas utilizan diferentes tecnologías para eliminar los componentes no deseados. Para el tratamiento del agua residual o los componentes obtenidos de ella (fangos, lixiviados, espumas,  agua depurada, etc.) se utilizan tecnologías físicas, químicas, físico-químicas, biológicas o combinación de las anteriores.

Los sistemas de depuración combinan las diferentes tecnologías, según la exigencia de depuración, la disponibilidad de medios económicos para su construcción y mantenimiento, etc.)

La depuración de aguas se suele dividir en cinco tratamientos o etapas, que siguen el siguiente orden:
      
P         Pretratamiento
-                    Tratamiento primario.
-                   Tratamiento secundario.
-                   Tratamiento de fangos.
-                   Tratamiento terciario

En la siguiente gráfica se puede ver las etapas de un sistema de depuración tipo y los sistemas principales que componen cada etapa.
Sistema de depuración de aguas residuales típico                                                                                     Del Águila
En cada fase se van quitando o transformando los componentes del agua residual de tal forma que al final se obtenga un agua con una contaminación mínima permitida para hacer el vertido al medio natural o para ser reutilizada.

Los fangos se recirculan y el exceso se concentra, estabiliza y deshidrata para poder ser enviados a vertedero o utilizados en mejora de suelos, etc.

Sobre la base de esta depuradora tipo se pueden realizar combinaciones dependiendo del tipo de agua residual y los requerimientos de depuración, realizando solo unas etapas, potenciando unas más que otras, saltándose alguna, etc.

El siguiente cuadro muestra de forma resumida el tipo de sistemas  que se usan en cada tratamiento, que componente de las aguas eliminan, como los eliminan y los rendimientos medios obtenidos. Los rendimientos medios de eliminación hay que considerarlos orientativos puesto que dependen de las características del agua residual y de los sistemas utilizados en cada etapa del tratamiento.
Etapas de depuración de agua residual, sistemas y rendimientos                                                                          Del Águila
Siempre es aconsejable seguir el orden que se ha indicado anteriormente, eliminando primero los componentes del agua residual más fáciles de separar y en la mayor cantidad posible ya que esto repercute en un menor coste del tratamiento de depuración del agua en las etapas posteriores.

En los siguientes posts de esta serie iré explicando cada etapa  tratamiento.  

viernes, 4 de noviembre de 2011

CONTAMINACIÓN DEL AGUA


Hoy voy a hablar de la contaminación del agua desde el punto de vista del que tiene que diseñar un sistema de depuración de aguas. Este enfoque es el que doy en los cursos que he impartido y sirve para hacer una primera relación CONTAMINACIÓN-DEPURACIÓN.

Más adelante podemos hablar sobre tipos de contaminantes en concreto, sus efectos y su evolución en el medio ambiente, en el agua, etc.

Empezaremos diciendo que el agua tiene la propiedad o particularidad de que admite o puede contener distintas sustancias y de diferentes maneras.

Puede contener sustancias que sean solubles en agua y otras que no lo sean, pero que permanecen en el agua por distintos mecanismos. También pueden vivir seres microscópicos, como algas, bacterias virus, protozoos, animales, etc.

Tanto las sustancias que se disuelven como las que no, las podemos encontrar en el agua o agua residual (a.r.), pero al cambiar las condiciones del agua y debido a procesos químicos, físicos y biológicos, las sustancias pueden ser precipitadas, sedimentadas, ser asimiladas por microorganismos vivos, ser adsorbidas, etc…

Esto mismo que ocurre en la naturaleza es lo que utilizamos para realizar la depuración de aguas, pero potenciando unas acciones o dirigiendo y secuenciando  los procesos para poder realizarlo más rápido y eficientemente. Ni que decir tiene que esto implica un coste energético y económico importante.

Pero volviendo a las sustancias que se pueden incluir de forma natural o artificial en el agua, y desde el punto de vista del diseñador del sistema de depuración, en una primera aproximación podemos dividir los contaminantes del agua en 6 grupos, que posteriormente iremos analizando más detenidamente.

Los grupos en que agruparemos los contaminantes son los siguientes:

1.- Materiales groseros.
2.- Sustancias químicas disueltas: sales, metales, líquidos, moléculas orgánicas e inorgánicas, gases, etc.
3.- Coloides.
4.- Sólidos en suspensión: inertes, degradables, etc.
5.- Líquidos inmiscibles.
6.- Microorganismos: bacterias, algas, protozoos, virus.

Esta forma de asociación de los componentes del agua tiene una finalidad didáctica porque facilita una visión de las operaciones de depuración que se pueden realizar.
La proporción de sustancias que están en el agua dependerá de muchos factores como la misma composición del agua receptora, aire, suelo, ecosistemas que atraviese, la época del año, la climatología, etc.

Del mismo modo, la proporción y naturaleza de los contaminantes del agua residual, evidentemente dependerá de los procesos que tiene lugar y dan origen al vertido, hora del día, composición y características del agua, etc.

A continuación describo de forma general la naturaleza de los componentes del agua con algunos ejemplos:

1.- MATERIALES GROSEROS: Son sustancias de gran tamaño (mayor de 1 mm) que no se disuelven normalmente en agua o tardan mucho tiempo en hacerlo. Suelen ser eliminadas en los primeros procesos de tratamiento del agua residual, como el desbaste, desarenado, desengrase.

Ejemplos: Plásticos, piedras, trapos, restos de comida, papeles, objetos, desechos domésticos e industriales de distintos tipos, etc.

Para eliminar los materiales groseros se utilizan sistemas de separación físicos, como tamices y rejas de desbaste de distinta tipología y disposición o sistemas que potencien la flotación o decantación.

2.- SUSTANCIAS DISUELTAS: El agua residual puede incluir sustancias que han formado una disolución verdadera y que no se pueden separar por los medios físicos habituales.

Estas sustancias pueden ser: sales, ácidos, bases, moléculas orgánicas, metales pesados, pesticidas, fenoles, tensioactivos, etc.

Este tipo de componentes del a.r. son los más difíciles de eliminar y para ello hay que recurrir a métodos físico-químicos, biológicos o físicos avanzados.

3.- COLOIDES: Son agregaciones de partículas de diversa naturaleza, con carga exterior normalmente negativa. Su tamaño varía entre 10-3 mm y 10-6 mm.

Su estructura se puede explicar de la siguiente forma: Sobre las partículas nucleares de carga exterior negativa se distribuyen moléculas con carga positiva, estas a su vez se compensan con moléculas de carga exterior negativa y así sucesivamente llegar a formar una capa difusa, a partir de la cual se encuentra el disolvente (moléculas de agua).

Una representación para dar una idea sería la siguiente.

Coloide                                                                                                                                       Del Águila

4.- MATERIA EN SUSPENSIÓN: Son partículas de tamaño muy pequeño que se encuentran en el agua y conservan sus propiedades individuales. Tienen un tamaño de partícula superior a los coloides e inferior a los materiales groseros.

Las partículas en suspensión serán de la misma naturaleza que los materiales de donde provienen, pero de un tamaño tal que pueden pasar el pretratamiento del a.r. sin ser retenidos.

Si dejamos el agua residual en reposo durante mucho tiempo decantarán o flotarán.

5.- LÍQUIDOS INMISCIBLES: Son líquidos de naturaleza orgánica que tras un periodo de reposo del a.r., flotan en el agua o decantan.

Ejemplos: gotitas de aceite, grasas, etc.

Se eliminan normalmente en el pretratamiento mediante operaciones de desengrase.

6.- MICROORGANISMOS: Son seres vivos microscópicos que se encuentran, crecen  o añaden a las aguas residuales y que tienen un papel muy importante en su depuración.

Dependiendo de las características del agua, grado de depuración, etc. abundan unos microorganismos u otros: bacterias aerobias, anaerobias, facultativas, protozoos, algas, virus.

Los microorganismos nos interesan por dos motivos principalmente: Uno es por su contribución a la depuración y otro motivo es el poder patógeno que algunos poseen y pueden afectar a otros seres vivos superiores.
Los componentes de las aguas residuales (sin incluir líquidos y microorganismos) los podemos dividir por su tamaño según la gráfica siguiente.

Con este post hemos hecho una introducción a los componentes que lleva el agua residual en general. Según estos datos intuimos que los tratamientos de aguas residuales pueden hacerse por métodos físicos, químicos y biológicos o combinación de estos.

Como regla general hay que decir que cuando más pequeño es el tamaño de los componentes del agua residual, más trabajo, más energía, más productos y por tanto más dinero cuesta depurar.

Más adelante veremos las fases de una depuradora de aguas residuales tipo.