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.