Las Aguas Residuales

Curso

Diseño y Operación de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales

FRANCISCO

Quezada Neciosup

Sesión No 01

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.

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.

1. Introducción 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.

1. Introducción

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.

1. Introducción

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.

1. Introducción 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.

1. Introducción 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.

1. Introducción 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.

1. Introducción 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.

1. Introducción

1. Introducción 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.

Río Rímac antes de Carapongo

Esquema de Vertimientos

Caudal = 12 m3/seg. DBO5 = 1.35 mg/l

Río Huaycoloro

Fábrica JEANS

Caudal = 300 l/s DBO5 = 319 mg/l (valor en el momento de vertimiento de fábrica de leche)

Planta Carapongo (Salida)

Caudal = 4 l/s DBO5 = 700 mg/l

Mirador N°6 Caudal = 25 l/s DBO5 = 42 mg/l

Caudal = 500 l/s DBO5 = 65 mg/l Valor resultante calculado después de Carapongo DBO5 = 3.9 mg/l

Salida de Río Huaycoloro Caudal = 329 l/s DBO5 = 319 mg/l (valor crítico) DBO5 = 133 mg/l (promedio normal)

Hora promedio de muestreo = 12 a.m. Bocatoma N°2 Caudal = 7 m3/seg. DBO5 = 17.3 mg/l (valor crítico) DBO5 = 9.7 mg/l (promedio Normal)

Bocatoma N°1 Caudal = 5 m3/seg. DBO5 = 3 mg/l

Río Rímac

1. Introducción 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.

1. Introducción 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

1. Introducción 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.

2. Normas legales de calidad de agua y efluentes industriales Ley de Recursos Hídricos, Ley Nº 29338

2. Normas legales de calidad de agua y efluentes industriales

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2. Normas legales de calidad de agua y efluentes industriales

2. Normas legales de calidad de agua y efluentes industriales

Aprobado por D.S N° 014 - 2011 - MINAM. Publicado en el diario oficial El Peruano el 9 de julio del 2011.

2. Normas legales de calidad de agua y efluentes industriales

2. Normas legales de calidad de agua y efluentes industriales

2. Normas legales de calidad de agua y efluentes industriales

2. Normas legales de calidad de agua y efluentes industriales Ley de Recursos Hídricos, Ley Nº 29338

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2. Normas legales de calidad de agua y efluentes industriales

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2. Normas legales de calidad de agua y efluentes industriales

2. Normas legales de calidad de agua y efluentes industriales

2. Normas legales de calidad de agua y efluentes industriales Hasta Cuanto Puedo Verter? Caudal de PTAR Concentration DBO PTAR

Qe = 50 l/s. Ce = 100 mg/l

Caudal de Río Concentration DBO Río

Qr = 300 l/s Cr = 5 mg/l

Co ???????

2. Normas legales de calidad de agua y efluentes industriales Hasta Cuanto Puedo Verter? Caudal de PTARI Concentration DBO PTARI

Qe = 50 l/s. Ce = 100 mg/l

Caudal de Río Concentration DBO Río

Qr = 300 l/s Cr = 5 mg/l

Co = 5x300 + 100x50 = 18.60 mg/l > 15 mg/l (300 + 50)

2. Normas legales de calidad de agua y efluentes industriales Hasta Cuanto Puedo Verter? Caudal de PTARI Concentration DBO PTARI

Qe = 50 l/s. Ce = 50 mg/l

Caudal de Río Concentration DBO Río

Qr = 300 l/s Cr = 5 mg/l

Co = 5x300 + 50x50 = 11.43 mg/l > 15 mg/l (300 + 50)

√

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua.

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

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. 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.

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua.

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.

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. Calificar a una corriente como contaminada significa que esta tiene una cantidad excesiva de uno o varios contaminantes.

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. 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.

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. • 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.

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua.

• Sales inorgánicas. 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

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. • Sales inorgánicas. 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 efectos purgantes en persona.

tiene las

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. • 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.

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. • Sales inorgánicas. 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.

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. • 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.

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. • 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.

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. • 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.

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. • Materia orgánica 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.

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. • Materia orgánica 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

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. • Materia orgánica 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.

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. • 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.

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. • Los sólidos y líquidos flotantes

Comprenden grasas materiales que flotan la superficie.

y en

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. • Los sólidos y líquidos flotantes Los efectos contaminantes siguientes: •

de son

estos los

Interfieren en los procesos de depuración de aguas residuales

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua.

•

Los sólidos y líquidos flotantes • Interfieren en los procesos de depuración de aguas residuales

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. • Los sólidos y líquidos flotantes • •

Son tóxicos a ciertas especies acuáticas. Impiden el paso de la luz a través del agua retardando el crecimiento de las plantas.

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. • 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.

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. • 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.

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. • 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.

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua. • Productos químicos tóxicos 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.

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

3. Efectos de la contaminación de las aguas residuales en los cursos de agua.

• Productos químicos tóxicos 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.

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.

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

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.

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

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.).

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

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.

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

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.

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

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

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

Zanjas de Oxidación

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

PTAR La Chilpina Arequipa Filtro biológico

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

Bio Discos

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Historia del tratamiento de las aguas residuales

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Tecnologías de depuración de aguas residuales

Procesos 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

4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Tecnologías de depuración de aguas residuales

Contaminantes y Procesos de Eliminación

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Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.

Procesos Físicos

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Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.

Procesos Físicos

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Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.

Procesos Físicos

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Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.

Procesos Físicos

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Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Procesos Físicos

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Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Procesos Físicos

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Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Procesos Físicos

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Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Procesos Físicos

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Principales procesos de tratamiento de aguas residuales. Procesos Físicos

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Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.

Procesos Químicos

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Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.

Procesos Químicos Coagulación, Floculación y Decantación

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Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.

Procesos Químicos Neutralización

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Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.

Procesos Químicos

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Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.

Procesos Biológicos

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Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.

4.

Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.

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Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.

Fases de la Depuración

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Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.

Fases de la Depuración