T1 - Caracterización de Las Aguas Residuales PDF

 

 

CURSO: DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES EN PEQUEÑAS POBLACIONES (ON LINE)

TEMA 1 Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR. 1.  INTRODUCCIÓN.................................................. ............................................................................................................. ....................................................................... ............ 2  2.  DEFINIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES ....................................... 2 

2.1. 

LAS IMPUREZAS, IMPORTANCIA A LA HORA DE DEFINIR  EL PROYECTO DE LA 

INSTALACIÓN................................................................................................................. ...................................................... ................................................................................. ...................... 3  2.2. 

CLASIFICACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES SEGÚN ORIGEN .............................. 5 

2.3. 

CONCEPTOS IMPORTANTES A TENER  EN CUENTA .................................................. 17 

2.4. 

CLASIFICACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES SEGÚN SUS CARACTERÍSTICAS 

FISICO-QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS ................................................................................................. .......................................................... ....................................... 20  2.5. 

INTRODUCCIÓN A FACTORES DE LOS QUE DEPENDEN LOS SISTEMAS DE 

TRATAMIENTO............................................................................................................... ................................................... ............................................................................... .................... 43  3.  DISEÑO DE CAMPAÑA DE CARACTERIZACIÓN DE AGUA RESIDUAL RESIDUAL .................. 56 

3.1. 

EJEMPLO DE DISEÑO DE CAMPAÑA PARA PROYECTO ........................................... 59 

3.2. 

EJEMPLO DE DISEÑO DE CAMPAÑA PARA EXPLOTACIÓN-PLAN DE ANÁLISIS 97 

Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 1

 

 

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1. INTRODUCCIÓN A lo largo de este capítulo, veremos la importancia que tiene el conocimiento del agua residual, siendo fundamental de cara al proyecto y la futura explotación de las instalaciones tanto de recogida de las aguas como de tratamiento dentro de las Estaciones Depuradoras de Agua Residual, así como para la gestión de la calidad medioambiental. A lo largo del tema definiremos las Aguas Residuales desde diferentes puntos; empezando por su origen, definiendo sus características físico- químicas y biológicas, analizaremos a fondo la composición de las aguas, así como ejemplos de diseño de campañas de caracterización. 2. DEFINIÓN Y CLASIFICA CLASIFICACIÓN CIÓN DE LAS AGUA AGUAS S RESIDUALES RESIDUALES Las aguas residuales son esencialmente aquellas aguas de abastecimiento cuya calidad se ha visto deteriorada por diferentes usos. Una definición sencilla sería se trata de la combinación de agua con diferentes residuos, procedentes de las viviendas, de las industrias, de origen pecuario, de origen agrícola, a los que pueden agregarse de manera eventual, determinados volúmenes de aguas subterráneas o de escorrentía. El agua pura como tal, (H2O) no existe, solo si es fabricada en laboratorios, el resto contiene impurezas. Existen diferentes tipos de impurezas, dependiendo del origen que le proporcionaran podemos decir que existen diferentes “apellidos” para el agua residual: -  Naturales Naturales (lluvia,  (lluvia, suelo, rocas, animales) dan origen a las llamadas Aguas residuales de escorrentía. -  Residuos orgánicos dan origen a las llamadas Aguas residuales domésticas, Industriales, (conserveras de vegetales y frutas, lácteos, mataderos, curtido de pieles, aceites, papeleras...) -  Residuos inorgánicos originando Aguas residuales domésticas, Industriales, salmuera, cromo, cobre, lavado de áridos…) Los de origen orgánico contienen principalmente carbono e hidrógeno. -  Otros (residuos térmicos, radioactivos)

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2.1. LAS IMPUREZAS, IMPORTANCIA A LA HORA DE DEFINIR EL PROYECTO DE LA INSTALACIÓN Las impurezas y los efectos de las mismas van afectar directamente a la hora de configuración los tratamientos de la EDAR durante la fase de proyecto. La posible entrada de vertidos de diferente origen a la planta de tratamiento de agua va a tener claros efectos que determinaran los tratamientos básicos a contemplar a la hora de diseñar la instalación: -  1.- Fangos y Flotantes (depósitos de fangos y flotantes, grandes cantidades de sólidos en la superficie o en las orillas del cauce receptor) sobretodo sustancias orgánicas causantes de olores desagradables. Estas sustancias van a ser eliminadas si a la hora de diseñar nuestra instalación contemplamos procesos de Pretratamiento acompañados en algunos casos de Tratamientos  primarios. Tratamientos primarios.   -  2.- A Agotamiento gotamiento del contenido de oxígeno: Los seres acuáticos sobreviven (5 m mgg

O2/litro de agua) si las demás condiciones son favorables, si existe un vertido de residuo oxidable, las bacterias empiezan alimentarse y lo descomponen en compuestos químicos simples, estas bacterias utilizan también el oxígeno disuelto en el agua para respirar (bacterias aerobias). Se puede llegar a consumir más rápido el oxígeno contenido en el agua que se produzca la sustitución del procedente de la atmósfera, como consecuencia de esto se produce la muerte vida acuática, malos olores, esta situación se evita si a la hora del diseño incluimos procesos de Tratamiento secundario  secundario  para evitar que sustancias orgánicas consumidoras de oxígeno lleguen aguas receptoras). -  Producción de sulfhídrico (SH2), cuando desaparece oxígeno disuelto, las bacterias

anaerobias empiezan a utilizar el oxígeno combinado con otros compuestos químicos, sulfatos (azufre y oxígeno) cuando las bacterias eliminan el oxígeno se libera sulfhídrico produciéndose un olor desagradable (huevos podridos), este gas ataca también a la estructura de hormigón de las instalaciones y a los equipos, también puede formar mezclas explosivas en el aire y siendo en concentraciones capaz de sistema respiratorio humano. Tema 1-elevadas Caracterización de paralizar las AguaselResiduales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 3

 

 

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Ilustración 1 Ejemplos de afección del SH2 en los equipos de EDAR (agitador de reactor a la izquierda bomba sumergible a la derecha.)

Ilustración 2. Ejemplo de afección del SH2 en la armadura de reactor biológico

-Turbidez del agua (influye en la transparencia y color) se evita diseñado para la instalación Tratamientos terciarios.  terciarios.  La turbidez le transfiere al cauce receptor acidez o alcalinidad, dañando la vida acuática, variando el pH (sino existe vertido, las aguas residuales deben de tener un pH similar al de las aguas receptoras que varía de 0-14, la mayoría de las aguas naturales tienen un valor comprendido entre 6,5 y 8,5) -Sustancias tóxicas (metales pesados, cianuros) afectan vida acuática. Sin olvidar la afección sobre la SALUD PÚBLICA, PÚBLICA , propagación de virus y bacterias portadores de enfermedades, muchos brotes de enfermedades contagiosas han sido Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 4

 

 

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consecuencia de la contaminación del agua potable o de los productos comestibles con los residuos de un portador humano o animal enfermo. (Ejemplo hepatitis, cólera, tifus…) 2.2. CLASIFICACIÓN DE LAS LAS AGU AGUAS AS R RESIDUALES ESIDUALES SEGÚN ORIGEN De acuerdo con la fuente generadora, es decir, las causas que originan la contaminación, las aguas residuales se cl clasifican asifican como: -Aguas Residuales Domésticas Aguas Residuales Pecuarias -Aguas Residuales de origen agrícola Aguas Residuales Industriales Aguas de escorrentía urbana -Aguas residuales urbanas -  Agua residual de origen doméstico (ARD):

Son las aguas generadas en las viviendas o en instalaciones comerciales públicas o similares. Están compuestas por aguas fecales, aguas de lavado y lilimpieza. mpieza. Los principales contaminantes que van a contener son gérmenes patógenos, materia orgánica, sólidos, detergentes, nitrógeno y fósforo, además de otros en menor proporción, que varían en función de la edad, del metabolismo y nutrición de las personas. Una persona sana y bien alimentada puede producir alrededor de 1L de orina al día. 󰁔󰁯󰁤󰁡󰁳 󰁬󰁡󰁳 󰁵󰁮󰁩󰁤󰁡󰁤󰁥󰁳 󰁥󰁮 󰁭󰁧/󰁌 󰁭󰁥󰁮󰁯󰁳 󰁬󰁯󰁳 󰁳󰃳󰁬󰁩󰁤󰁯󰁳 󰁳󰁥󰁤󰁩󰁭󰁥󰁮󰁴󰁡󰁢󰁬󰁥󰁳

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󰁅󰁮 󰁓󰁵󰁳󰁰󰁥󰁮󰁳󰁩 󰁓󰁵󰁳󰁰󰁥󰁮󰁳󰁩󰃳󰁮 󰃳󰁮 (󰁓󰁓)

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󰁎󰁩󰁴󰁲󰃳󰁧󰁥󰁮󰁯 (󰁴󰁯󰁴󰁡󰁬 󰁣󰁯󰁭󰁯 󰁎) 󰁏󰁲󰁧󰃡󰁮󰁩󰁣󰁯  󰁁󰁭󰁯󰁮󰁩󰁡  󰁁󰁭󰁯󰁮󰁩󰁡󰁣󰁯 󰁣󰁯 󰁬󰁩󰁢󰁲󰁥 󰁬󰁩󰁢󰁲󰁥  󰁁󰁭󰁯󰁮󰁩󰁡󰁣󰁯 󰁎󰁩󰁴󰁲󰁩󰁴󰁯󰁳 󰁎󰁩󰁴󰁲󰁡󰁴󰁯󰁳

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󰁇󰁲󰁡󰁳󰁡

Tabla 1 Composición típica de agua residual doméstica bruta ( 󰁍󰁥󰁴󰁣󰁡󰁬󰁦󰀭󰁅󰁤󰁤󰁹, 1󰀹󰀸󰀵)

Se puede establecer una relación bacteriológica para determinar la contaminación bacteriológica de origen humano: humano: CF/EF es del orden 4.4 Siendo: CF: Coliformes fecales, bacterias en forma de bastoncillo que aparecen en el medio de forma natural, indicador biológico de contaminación contaminación fecal. EF: Estreptococos fecales, microorganismos estrictamente estrictamente fecales, lo que lo convierte en un indicador bastante claro. Proceden de animales de sangre caliente.

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DQO Aguas no contaminadas  contaminadas   (ppm)   (ppm)

DQO Aguas domésticas  domésticas  (ppm)   (ppm)

1a5

250-1000

Tabla 2. Comparativa de valores de DQO, para agua no contaminada y agua residual de origen doméstico.

-  Agua residual de origen pecuario:

Aguas residuales pecuarias son las que proceden de la actividad ganadera, si la actividad se desarrolla de forma intensiva, en estabulación, se generan normalmente vertidos directos a los cauces. Son vertidos localizados, constantes y concentrados. Si la actividad es de forma no estabulada, el ganado deambula de manera libre, la contaminación de los cauces es de tipo difuso. Los componentes de las aguas residuales pecuarias son, en principio, de características similares a las aguas residuales domésticas ya que proceden de animales de sangre caliente. Como indicadores de contaminación bacteriológica se utilizan los mismos que para los humanos. Una relación CF/EF menor o igual que 0,4-0,6 (varía según la especie) es indicadora que la contaminación bacteriológica es de origen animal.

 󰁁󰁎󰁉󰁍󰁁󰁌  󰁁󰁎󰁉󰁍󰁁󰁌

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Tabla 3 Determinación de Origen, en función a la producción media estimada de microorganismos indicadores.

El volumen de agua que transporta a los residuos fecales de los animales es menor que el caso de las ARD. Esto determina que las concentraciones que nos encontremos de MO o de SS sean muy altas. Esto condiciona los sistemas de conducción y transporte, así como el tratamiento de estas aguas. Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR

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Un problema especial a la hora de proyectar una EDAR es cuando existe un problema por encontrarse cerca una explotación de ganado herbívoro. Por la existencia de gran cantidad de flotantes, habrá que disponer de los sistemas adecuados para no tener obstrucciones al flujo en los sistemas de evacuación y de tratamiento. Otro problema singular es la incorporación a las aguas residuales de las camas de los animales. Los vertidos procedentes del ganado se pueden dividir en dos grandes grupos:

-  Sólidos y semisólidos (lisier) es habitual de las granjas de cerdos -  Líquidos (purines). La cantidad de heces que elimina cada animal y sus características específicas de penden de muchas variables: especie, raza, edad, estación climática, alimentación, En condiciones normales se aceptan cifras como las que se presentan en la tabla siguiente: ** 󰁌󰁡󰁳 󰁵󰁮󰁩󰁤󰁡󰁤󰁥󰁳 󰁤󰁥 󰁄󰁂󰁏󰀵 󰁥󰁳󰁴󰃡󰁮 󰁥󰁮 󰁬󰁩󰁢󰁲󰁡/󰁬󰁩󰁢󰁲󰁡 󰁤󰁥 󰁡󰁶󰁥/󰁤󰃭󰁡 * 󰁌󰁡󰁳 󰁣󰁡󰁲󰁧󰁡󰁳 󰁳󰁥 󰁲󰁥󰁦󰁩󰁥󰁲󰁥󰁮 󰁡 󰁲󰁥󰁳󰁩󰁤󰁵󰁯󰁳 󰁴󰁯󰁴󰁡󰁬󰁥󰁳, 󰁩󰁮󰁣󰁬󰁵󰁹󰁥󰁮󰁤󰁯 󰁨󰁥󰁣󰁥󰁳 󰁹 󰁯󰁲󰁩󰁮󰁡

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(󰁋󰁧.)

((󰁋󰁧 󰁋󰁧 / 󰁣󰁡󰁢.󰁤󰃭󰁡)

(󰁋󰁧 / 󰁣󰁡󰁢.󰁤󰃭󰁡)

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Tabla 4 Cargas contaminantes de los residuos animales   (󰁆󰁵󰁥󰁮󰁴󰁥󰀺 󰁏󰁲󰁧󰁡󰁮󰁩󰁣 󰁗󰁡󰁳󰁴󰁥 󰁒󰁥󰁣󰁹󰁣󰁬󰁩󰁮󰁧, 󰁐󰁯󰁬󰁰󰁲󰁥󰁳󰁥󰁲󰁴, 󰁃󰁈.󰀻 󰁡󰁤󰁡󰁰󰁴󰁡󰁤󰁡 󰁤󰁥 󰁌󰁯󰁨󰁡󰁮󰁩 󰁹 󰁒󰁥󰁪󰁡󰁧󰁯󰁮󰁡󰁬)

-  Agua residual de origen agrícola: El origen de esta contaminación está en el arrastre, por las aguas de lluvia y las de riego, de productos usados en agricultura. agua residual incorpora a las fases deldeciclo Tema 1- Caracterización de las AguasElResiduales Urbanassepara el proyecto y explotación una EDAR Página 8

 

 

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hidrológico (escorrentía superficial, subsuperficial, subterránea…) llevando consigo los contaminantes. Los acuíferos, ríos y embalses serán las masas de agua receptoras que sufran más problemas de contaminación de este tipo. Uso de abonos se caracteriza por contener compuestos: Orgánicos: Fertilizantes o acondicionadores: composta (RSU), estiércol, fangos de EDARU, los contaminantes que nos encontramos son varios (MO, germenes patógenos, N,P) Inorgánicos: Incorporación al terreno de fertilizantes (N, ( N, P, K…etc) habitualmente el N y P se presentan como nutrientes limitantes. Pesticidas: Insecticidas, plaguicidas, herbicidas…caracterizan por tener órganoclorados: DDT (bioacumulables) órgano- fosforados: Malatión, órgano metálicos.

-  Agua residual residual de origen industrial (AR (ARI): I): Proceden de la variada actividad industrial, aparecen tantos tipos de aguas industriales como tipo de industrial se trata fundamentalmente de agua con residuos que van a depender de la actividad de la industria, dependerán de la materia prima que procesan, del producto final que produzcan y de la tecnología que utilicen. Teniendo en cuenta esto, de las aguas residuales de una industria textil con tecnología basada en la fibra de algodón, se encontraran residuos de tintes y de productos químicos para su fijado, solventes y detergentes, sin embargo, en una industria donde se trabaje con fibras sintéticas, el contenido en el agua será diferente. Existen subcategorías dentro de este grupo: 1.-Aguas de proceso: Vertidos fundamentalmente orgánicos: Ejemplo las empresas Conserveras

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Ilustración 3 Vertido de cítricos en arqueta de colector/vertido de cítrico, muestra recogida a la entrada de EDAR.

Ilustración 4 Vertido de melocotón en arqueta de colector de entrada a EDAR.

Ilustración 5. Restos de vertido de conservera en tamices de pretratamiento

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Ilustración 6. Aspecto de canales de desarenado con vertido de matadero, muestra recogida en laboratorio.

Ilustración 7 Aspecto de canales de desarenado a la entrada de un vertido de una empresa de detergentes, espumas formadas en sala de EDAR.

En el caso del agua residual de origen iindustrial, ndustrial, como se ha podido observar va incorporar una contaminación diferente, dependiendo de la industria de la que proceda. De forma general se puede decir que las aguas residuales industriales se pueden caracterizar por su variedad y por su variabilidad. Es imposible tratar hacer una caracterización casi hasta por sectores. Se necesita estudiar caso a caso si existe una industria cercana a nuestra instalación y de qué tipo, para poder llevar a cabo una caracterización. Estudiando caso a caso se va adquiriendo experiencia en el análisis y el desarrollo de estrategias para mitigar la generación, y conseguir tratamientos eficaces de cada tipo agua residual industrial. También es importante estudiar las técnicas de producción utilizadas, Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 11

 

 

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volúmenes y caudales, concentración de los productos utilizados que suelen ser muy diferentes de una industria a otra., la periodicidad de los vertidos de agua residual pueden ser continuos o periódicos (una vez al día, una a la semana, una al mes, anuales…) El control de la contaminación por aguas residuales industriales es muy difícil. Si estos vertidos se realizan a redes de alcantarillado municipales los problemas pueden llegar a ser muy graves. Basándonos en la experiencia y en la bibliografía (hay manuales específicos para cada tipo de industria) Podemos hacer una pequeña revisión de los contaminantes que aparecen con mayor frecuencia en el agua de origen industrial:

-  Materia Orgánica (MO)  (MO)  de manera disuelta en mayores proporciones aproximadamente un 80% que el ARD que oscila entre un 20-40%. Pueden llegar a ser muy elevadas entre 1000 y 100.000 mg/l frente a los valores del ARD que oscilan entre 100 y 400 mg/l. Por el contrario el Nitrógeno (N) y Fósforo (P) se presentan, proporcionalmente con la MO, en menor cantidad que las AD.  AD.   Este hecho es muy importante a la hora de definir el proyecto de la instalación, ya que, va a determinar los posibles tratamientos biológicos. Además es bastante normal que la MO existente sea NO biodegradable. Si la relación DQO (Demanda Química de Oxígeno)/DBO5 (Demanda Biológica de Oxígeno) es mayor que 2,5 es muy posible que aparezcan problemas en los tratamientos biológicos. Si además esta aguas incorporan sustancias tóxicas la DBO5 es muy posible que se anule o sea muy baja con lo que también tendremos problemas con los tratamientos biológicos tradicionales.  tradicionales.  Las Industrias que tienen vertidos fundamentalmente orgánicos son las papeleras, las azucareras, mataderos, fábricas de curtidos, conserveras, lecherías y sus subproductos, fabricas alcoholes, levaduras, de aceites, de bebidas, lavanderías, etc… A RI

MO disue disuelt ltaa NyP

ARD

80 80% % (1000 (1000-10 -100. 0.00 000 0 mg/l mg/l)) (Habi (H abitua tuall NO biodegra biodegradabl dable) e) 20-40% 20-40% (1 (100-4 00-400 00 m mg/ g/l) l) Men or c ant idad Mayor canti dad  

Tabla 5 Resumen. D Diferencias iferencias entre Agua residual Industrial y Agua Residual doméstica en cuanto a MO, N, P. Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 12

 

 

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-  Temperatura: Las ARD suele tener 2ºC por encima del agua de abastecimiento. Si las ARI proceden de una central térmica, por ejemplo la temperatura va ser muy elevada. En general los problemas de temperatura proceden de aguas residuales de refrigeración. La industria alimentaria también suele tener aguas residuales de procesos calientes. A RI

ARD

Tempe Te mpera ratur turaa Muy Muy elevada cceentral térmic térmica, a, 2ºC + Agua abastecimiento problemas las aguas de refrigeración   Tabla 6 Resumen. Diferencias entre Agua residual Industrial y Agua Residual doméstica en cuanto a temperatura.

-  Productos químicos inorgánicos:  inorgánicos:  Podemos encontrar en las ARI, tóxicos, como metales pesados (Hg, Cd, Cr, Ni, Cu, Pb) procedentes en general de la industria metalúrgica o cianuros (CN) ácidos y bases también aparecen con frecuencia en los vertidos industriales, en mayor proporción en la industria química. También es normal la aparición de vertidos con elevadas concentraciones de sales, que pueden proceder de calderas de sistemas de refrigeración. Aceites e hidrocarburos procedentes en general de maquinaria de los talleres. Contaminación radioactiva como consecuencia de problemas graves en la explotación de las centrales nucleares o la industria nuclear en general.  general.   Las industrias que tienen vertidos fundamentalmente inorgánicos son las industrias de limpieza y recubrimiento de metales, las explotaciones mineras, las salinas, las químicas…etc. En las refinerías y petroquímicas, coquerías y fábricas de textiles las aguas residuales incorporar tanto materia orgánica como inorgánica en elevadas concentraciones.

Productos químic os Inorgánic os Tipo d dee Indust ria Metales pesados (Hg, Cd, Cr, Ni…) Metalú rgica cidos y bases Industria quími ca Sales Calderas s ist emas refrigeración Aceites e hi droc arburos Maquinaria de t alleres Con onttam amiinació ación n ra radio ioac acti tiva va Inductri ctriaa nu nucclear lear (cent entra ralles)   Tabla 7 Resumen. Tipo de producto químico según la Industria

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Por otro lado las industrias de lavaderos de carbón y mineral, instalaciones de corte y pulido de mármoles, e instalaciones de laminación en caliente y colada en continuo, aportan a sus aguas gran cantidad de SS (Sólidos en Suspensión). Tipo de Contaminante

Tipo de Industria

Materia Orgánica Papeleras, Azucareras, Mataderos, fábricas de curtidos, conserveras, lecherías y sus subproductos, fabricas alcoholes, levaduras, de aceites, de bebidas, lavanderías. En las refinerías y petroquímicas, coquerías y fábricas de textiles. Alta temperatura

Central térmica. Indu Industrias strias donde se cuenten con pro procesos cesos de refrigeración. La industria alimentaria

Inorgánicos

Industrias de limpieza, Recubrimiento de metales, Explotaciones mineras, Salinas, y las químicas…etc. En las refinerías y petroquímicas, coquerías y fábricas de textiles.

Sólidos Suspensión

en Lavaderos de carbón y mineral, instalaciones de corte y pulido de mármoles, e instalaciones de laminación en caliente y colada en continuo.

Tabla 8 Procedencia del agua residual (tipo de Industria) en función del contaminante que nos encontremos disuelto en el agua.

-  Agua de escorrentía urbana  urbana  Son aquellas que proceden de las precipitaciones, la nieve o lluvia sobre una cuenca urbana. Son aportaciones de carácter intermitente. Los caudales en un área urbanizada suelen ser del orden de 50 a 200 veces superiores a los vertidos domésticos, comerciales e industriales. Es erróneo pensar que las aguas de escorrentía son esencialmente limpias. Del agua caída una fracción se emplea en mojar superficies; otra se evapora y otra queda atrapada en huecos y depresiones. Si sigue lloviendo, el agua se moviliza hacia los puntos de recogida, drenando por superficies impermeables, y a su vez va limpiando y transportando en suspensión y disolución, los contaminantes acumulados sobre el suelo. Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 14

 

 

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La contaminación difusa por agua de escorrentía urbana se caracteriza por:

-  Ser aportada al medio acuático receptos en vertidos intermitentes ligados a un fenómeno de naturaleza aleatorio, la lluvia. -  Estar constituida por contaminación procedente de áreas extensas -  Ser un tipo de contaminación muy difícil de medir en origen -  Estar íntimamente ligada al tipo de actividad que soporta el suelo. -  Agua residual urbana  urbana  Son aquellas que circulan por las redes de alcantarillado de los núcleos urbanos y que son el resultado de la mezcla de las ARD, ARI, de aguas de infiltración y en función del tipo de red de alcantarillado, de aguas de escorrentía superficial urbana. A la red de alcantarillado llega del orden del 80% de las aguas de abastecimiento. Las aguas procedentes de infiltraciones son aquellas que proceden del subsuelo y penetran en la red de alcantarillado a través de juntas, tuberías defectuosas, conexiones y paredes de pozos de registro. La presencia de agua con un nivel freático elevado produce infiltraciones en las alcantarillas, y un aumento de la cantidad de aguas residuales. La calidad de los materiales de la red y el grado de mantenimiento son factores importantes que también determinan la importancia de las infiltraciones. La infiltración puede oscilar entre 0,01 y 1 m3/d.mm.Km, e incluso más. ( El número de mm-  km de una red es la suma de los productos de los diámetros de las alcantarillas, alcantarillas, expresados en mm, por las longitudes expresadas en Km, de las alcantarillas correspondientes a esos diámetros).

Es muy importante conocer si existen infiltraciones en el colector de llegada a la EDAR. Existen medios para reconocer el colector. Esto puede suponer un aporte diario de agua de infiltraciones, a la instalación importante. Que puede suponernos un problema tanto a la hora de realizar el proyecto, ya que no estamos teniendo en cuenta ese aporte de agua extra, como a la hora de la explotación. Existen sistemas para la detección de posibles infiltraciones en la red de colectores, como son las cámaras robotizadas de inspección de colectores.

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Ilustración 8. Ejemplo de cámara robotizada para inspección de red de colectores e imagen tomada desde una cámara de infiltraciones al colector

Es importante para el proyecto y explotación de la instalación conocer el estado de la red de colectores de llegada a la planta ya que, podemos encontrarnos con variaciones de parámetros físico-químicos. Ejemplo, llegada a una instalación de mayor porcentaje de caudal del esperado y de altas conductividades, por las infiltraciones de agua procedente de una rambla salina.

Grafico 1 Ejemplo real de variación de caudal de entrada a una EDAR por la incorporación de infiltraciones de agua procedente de una rambla salina, (luego no solo aumenta el caudal de entrada a la planta sino que el valor de la conductividad también se ha incrementado)

A las redes de alcantarillado unitario puede ocurrir que también se viertan en ocasiones lixiviados de vertedero de residuos de sólidos urbanos (RSU). Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 16

 

 

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En resumen, podemos decir que las aguas residuales están constituidas por una proporción variable, en el espacio y en el tiempo, de aguas domésticas, de residuos de actividades comerciales e industriales, de aguas de riego, de lluvia, así como por infiltraciones y otros vertidos diversos de la red de saneamiento. Por todo ello, las aguas residuales urbanas presentan de forma innata una extremada variabilidad en caudal y composición, con oscilaciones estacionales, diarias, horarias en estrecha relación con los regímenes de evacuación de los diferentes tipos de aguas comentadas, cuya mezcla representa un típico efluente urbano. Entre los principales factores que intervienen en la composición de un agua residual urbana cabe destacar el tamaño, la actividad socioeconómica, cultural y el nivel de vida de la población así como el tipo de clima y las características de la red de saneamiento. 2.3. CONCEPTOS IMPORTANTES A TENER EN CUENTA Uno de los conceptos más importantes que tenemos que tener en cuenta a la hora de empezar con el diseño de una instalación es la Dotación de Carga Contaminante. Contaminante. Al igual que realizamos una estimación de los caudales de abastecimiento de una población, en vez de hacer un cálculo para cada tipo de consumo se estima una dotación global de abastecimiento por persona y día, lo que se conoce como dotación de carga contaminante. Las unidades de estas dotaciones son gramos por hab y día (gr/h.d) de cada contaminante. Luego, las ARU sin gran incidencia de industria, se puede adoptar las siguientes dotaciones de contaminación, expresada en g/h/día. Zona Residencial Red separativa Núcleo de población Red unitaria Núcleo de población

DB O5 50 60 75

S 5S 0 75 90

 

Tabla 9 Valores referencia de dotación de carga contaminante

A lo largo del día, al igual que lo hacen los caudales, las concentraciones de contaminantes de un agua residual urbana varían. Siguen una forma similar a la que describen las variaciones de caudal, con puntas casi simultáneas. Son habituales coeficientes punta de caudal de valor 1,5 en las concentraciones de DBO5. En las siguientes graficas se presentan coeficientes de variación del caudal (Qi/Qm) y de las concentraciones de DBO5 que llegan a dos EDAR, Una es de una depuradora pequeña

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Meruelo, La referencia Viveros procede de una EDAR grande de Madrid, donde no tenemos variación de caudal porque funciona a caudal constante. Las puntas de caudal son muchas más marcadas en poblaciones pequeñas.

Grafico 2 Gráfico típico de pequeños núcleos de población. Puntas de caudal mucho más marcadas

Variaciones de carga contaminante a lo largo del día. Coeficiente punta de 1,5 DBO5:

Grafico 3 Coeficientes de variación de la DBO5 en una población de pequeño tamaño (Meruelo) y una de gran tamaño (Viveros)

Como curiosidad, los eventos deportivos importantes, también pueden marcar la evolución de la llegada de caudal a la planta: Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 18

 

 

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Grafico 4 Ejemplo de como el transcurso de un evento deportivo influye sobre la llegada de caudal a una EDAR. * (Consultar enlace donde se explica como un evento deportivo influye en la entrada de agua a  ) una instalación http://www.elmundo.es/elmundo/2010/07/08/madrid/1278586653.html 

Otro concepto importante a tener en cuenta es el de habitante equivalente, equivalente, cuando la contaminación que circula por la red de alcantarillado procede de industrias o granjas, u otro tipo diferente al doméstico o urbano, entonces las dotaciones definidas en el punto anterior pueden resultar inaplicables. Para poder trabajar con unidades homogéneas a la hora de estimar cargas contaminantes se ha establecido el concepto de habitante equivalente (h-e). La directiva 91/271/CEE de 21 de mayo de 1991, sobre tratamiento de las aguas residuales urbanas, define 1 h-e (habitante equivalente) como la “carga orgánica biodegradable con una demanda bioquímica de 5 días (DBO5) de 60 gramos de oxígeno por día. Se trata entonces de expresar la contaminación de una industria , una ciudad o una granja, etc., como si hubiera sido producida por población humana Así si, una persona o habitante produce una contaminación en DBO5 de 60g/día, una industria que vierte diariamente una determinada cantidad de DBO5, equivaldrá a un número concreto de habitantes, de “habitantes-equivalentes”. Los kilos/día que vierte una determinada actividad se calcular multiplicando por los caudales y por las concentraciones. En este sentido hablaremos de habitantes-equivalentes que trata una determinada EDAR. Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 19

 

 

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En el caso de las aguas residuales pecuarias, una vaca equivales a 10 h-e, o un cerdo equivale a 3 h-e, en ambos casos sobre la base de DBO5. 2.4. CLASIFICACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES SEGÚN SUS CARACTERÍSTICAS CARACTE RÍSTICAS FISICO-QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS A lo largo de este punto, describiremos los constituyentes físicos, químicos y biológicos de las aguas residuales, los contaminantes importantes de cara al tratamiento de aguas, los métodos de análisis, y las unidades que se emplean para caracterizar la presencia de contaminantes en el agua residual. Las Aguas residuales se caracterizan por su composición física, química y biológica, en la siguiente tabla se muestran las principales propiedades físicas del agua residual así como sus principales constituyentes químicos y biológicos y su procedencia. Se puede observar que muchos de los parámetros que aparecen en la tabla están relacionados entre ellos. Por ejemplo una propiedad física como la temperatura afecta tanto a la actividad biológica como a la cantidad de gases disueltos en el agua.

CARACTERÍSTICAS

PROCEDENCIA

PROPIEDADES PROPIEDADE S FÍSICAS COLOR OLOR

SOLIDOS TEMPERATURA

Aguas residuales domésticas e industriales, degradación natural de materia orgánica Agua

residual

en

descomposición,

residuos

industriales Agua de suministro, aguas residuales domésticas e industriales, erosión del suelo, infiltración y conexiones incontroladas Aguas Residuales domésticas e industriales

CONSTITUYENTES S QUÍMICOS ORGÁNICOS CONSTITUYENTE CARBOHIDRATOS

Aguas residuales comerciales

domésticas,

industriales

y

GRASAS ANIMALES, ACEITES

Aguas

domésticas,

industriales

y

residuales

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comerciales y grasa PESTICIDAS

Residuos agrícolas

FENOLES

Vertidos industriales

PROTEINAS

Aguas residuales comerciales

domésticas,

industriales

y

CONTAMINANTES PRIORITARIOS

Aguas residuales comerciales

domésticas,

industriales

y

AGENTES TENSOACTIVOS

Aguas residuales comerciales

domésticas,

industriales

y

ORGANICOS Aguas residuales comerciales

domésticas,

industriales

y

COMPUESTOS VOLÁTILES OTROS

Degradación natural de materia orgánica

CONSTITUYENTES I NORGÁNICOS ICOS CONSTITUYENTES QUÍMICOS INORGÁN ALCALINIDAD

Aguas residuales domésticas, agua de suministro de infiltración de agua subterránea

CLORUROS

Aguas residuales domésticas, agua de suministro de infiltración de agua subterránea

METALES PESADOS

Vertidos industriales

NITRÓGENO

Residuos agrícolas y aguas residuales domésticas

pH

Aguas residuales comerciales

domésticas,

industriales

y

FÓSFORO

Aguas residuales domésticas, comerciales; aguas de escorrentía

industriales

y

CONTAMINANTES PRIORITARIOS

Aguas residuales comerciales

industriales

y

AZUFRE

Agua de suministro, aguas residuales domésticas comerciales e industriales

domésticas,

CONSTITUYENTES S QUÍMICOS. Q UÍMICOS. GASES CONSTITUYENTE SULFURO DE HIDROGENO

Descomposición de residuos domésticos

METANO

Descomposición de residuos domésticos

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OXÍGENO

Agua de suministro, infiltración de agua superficial

CONSTITUYENTES CONSTITUYENTES BIOLOGICOS ANIMALES PLANTAS

Cursos de agua y plantas de tratamiento Cursos de agua y plantas de tratamiento

PROTISTAS

Eubacterias, Aguas residuales domésticas, infiltración de agua superficial, plantas de tratamiento Arqueobacterias, Aguas residuales domésticas, infiltración de agua superficial, plantas de tratamiento

VIRUS

Aguas residuales domésticas

Tabla 10 Características físicas, químicas y biológicas del agua residual y sus procedencias

En la siguiente tabla se describen los contaminantes de mayor interés en el tratamiento de agua residual. En resumen la legislación que regula los tratamientos secundarios están basadas en las tasas de eliminación de materia orgánica, sólidos en suspensión y patógenos presentes en el agua residual, gran parte de las normas implantadas recientemente, más exigentes en cuanto a calidad de vertido incluyen el control de la eliminación de nutrientes y de los contaminantes prioritarios. Cuando lo que pretendemos es reutilizar el agua residual, las exigencias normativas son más estrictas.

CARACTERÍSTICAS

PROCEDENCIA

Sólidos en Suspensión

Los sólidos en suspensión pueden dar lugar al desarrollo de depósitos de fango y de condiciones anaerobias cuando se vierte agua residual sin tratar al entorno acuático

Materia Orgánica Biodegradable

Compuesta principalmente por proteínas, carbohidratos, grasas animales, la materia orgánica biodegradable se mide, en la mayoría de los casos en función de la DBO (demanda química de oxígeno) y de la DQO (demanda química de oxígeno). Si se descargan al entorno sin tratar su estabilidad

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biológica puede llegar al agotamiento de los recursos naturales de oxígeno y al desarrollo de condiciones sépticas Patógenos

Nutrientes

Contaminantes prioritarios

Pueden transmitir enfermedades contagiosas por medio de los organismos patógenos presentes en el agua residual. Tanto el nitrógeno como el fósforo, junto con el carbono, son nutrientes esenciales para el crecimiento. Cuando se vierten al entorno acuático, estos nutrientes pueden favorecer el crecimiento de la vida acuática no deseada. Cuando se vierten al terreno en cantidades excesivas, también puede provocar la contaminación del agua subterránea Son compuestos orgánicos o inorgánicos determinados en base a su mutagenicidad o toxicidad. Muchos de estos compuestos se hayan presentes en el agua residual

Materia orgánica refractaria

Esta materia orgánica tiende a resistir los métodos convencionales de tratamiento. Ejemplos típicos son los agentes tensoactivos, los fenoles y los pesticidas agrícolas

Metales pesados

Los metales pesados son, frecuentemente, añadidos al agua residual en el curso de ciertas actividades comerciales e industriales, y puede ser necesario si se pretende reutilizar el agua residual

Sólidos inorgánicos disueltos

Los constituyentes inorgánicos tales como el calcio, sodio y los sulfatos se añaden al agua de suministro como consecuencia del uso del agua, y es posible que se deban eliminar si se va a reutilizar el agua residual.

Tabla 11 Contaminantes más relevantes en el tratamiento de Agua Residual Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 23

 

 

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-  Característica Característicass Físicas: Las aguas residuales urbanas se pueden caracterizar por algunos parámetros físicos, entre los que se puede destacar cuatro de ellos como más representativos y fácilmente detectables o cuantificables que son: la temperatura, olor, color, y los sólidos totales (una gran parte de ellos transportados en suspensión). La temperatura suele ser bastante uniforme, siendo superior hecho principalmente debido a la incorporación de agua caliente procedente de las casas y los diferentes usos industriales siendo más estable que la del agua de abastecimiento. Dado que el calor específico del agua es mucho mayor que el del aire, las temperaturas registradas de las aguas residuales son más altas que la temperatura del aire durante la mayor parte del año, y solo son menores que ella durante los meses calurosos del verano. En función de la situación geográfica, la temperatura media anual del agua residual varía entre 10ºC y 21 pudiéndose tomar 15.6ºC como valor representativo. El olor y el color son otras variables físicas que suelen diferenciar a las aguas residuales urbanas de otros tipos de aguas residuales, estas características pueden variar fuertemente según la distancia al origen y el tipo de núcleo urbano de que se trate. Normalmente los olores son debidos a los gases liberados durante el proceso de descomposición de la materia orgánica. El agua residual reciente tiene un olor peculiar, que resulta más tolerable que el agua residual séptica. El olor más característico del agua residual séptica es el debido a la presencia de sulfuro de hidrógeno que se produce al reducirse los sulfatos a sulfitos por acción de microorganismos anaerobios. Las aguas residuales industriales pueden contener compuestos olorosos por sí mismos, o compuestos con tendencia a producir olores durante los diferentes procesos de tratamiento. COMPUESTOS OLOROSOS

CALIDA DEL OLOR

Aminas

Similar al pescado

Amoniaco

Amoniacal

Diaminas

Carne descompuesta

Sulfuro de hidrógeno

Huevos podridos

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Mercaptanos (metilo, etilo) Coles descompuestas Mercaptanos crotilo)

(butilo

y

Mofeta

Sulfuros orgánicos

Coles podridas

Eskatol

Materia fecal

Tabla 12 Compuestos olorosos asociados al agua residual

Para la completa caracterización de un olor, se sugiere cuatro valores independientes: FACTOR Carácter Detectabilidad Sensación Intensidad

DESCRIPCIÓN Se refiere asociaciones mentales hechas por el sujeto al percibir el olor. La determinación resulta muy subjetiva El número de diluciones requerido para reducir un olor a su concentración de olor umbral mínimo detectable La sensación de agrado o desagrado relativo del olor sentido por un sujeto La fuerza de percepción de olor, se suele medir con el olfatómetro de butanol o se calcula según el número de diluciones hasta el umbral de detección cuando la relación es conocida

Tabla 13 Factores a tener en cuenta para la caracterización completa de un olor

El Color, se puede decir que este término se refiere a la edad del agua residual, determinada cualitativamente tanto por su color como por su olor. El agua residual reciente suele tener color grisáceo, sim embargo al aumentar el tiempo de transporte de las redes de alcantarillado y al desarrollarse condiciones más próximas a las anaerobias, el color del agua residual cambia gradualmente de gris a gris oscuro, para finalmente adquirir color negro, llegado este punto puedo clasificarse el agua residual como séptica. Algunas aguas residuales pueden añadir color a las aguas residuales domésticas. En la mayoría de los casos, el color gris, gris oscuro o negro de agua residual es debido a la formación de sulfuros metálicos por reacción del sulfuro liberado en condiciones anaerobias con los metales presentes del agua residual. Por último, el alto contenido de sólidos, en una proporción de naturaleza orgánica, representa otra de las características físicas más identificativas del agua residual urbana.

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Los sólidos totales son la suma de los contenidos en el agua independientemente de su naturaleza y en la forma que se encuentren. En atención a la forma en que son transportados por el agua, pueden diferenciarse en sólidos en solución y en sólidos en suspensión. Los sólidos en solución (fundamentalmente disueltos y algunos coloides de pequeño tamaño. Presentan un tamaño inferior a una micra, y no pueden separarse por medios mecánicos. Generalmente se trata de sales y compuestos inorgánicos disueltos, aunque también contienen abundantes compuestos orgánicos. Los constituyentes inorgánicos corresponden a las sales disueltas presentes en el agua de abastecimiento, a las que se suman las aplicadas en el uso urbano y sobre todo los iones, la mayoría de los nutrientes , procedentes de la mineralización de la materia orgánica presente en el agua residual. En general, estos constituyentes inorgánicos no causan graves problemas sanitarios ni medioambientales, salvo que existan concentraciones anormalmente altas de compuestos tóxicos o de nutrientes (iones de nitrógeno y fósforo). En este último caso, se producen en los medios acuáticos receptores procesos de eutrofización, y en los vertidos al terreno posibles problemas de contaminación por nitratos de las aguas subterráneas. Los sólidos en suspensión, incluidos los flotantes y la mayor parte de los dispersantes en forma coloidal, representan una partida muy importante en las aguas residuales, y suponen el resto del total de sólidos presentes en las aguas residuales urbanas. Su tamaño es superior a una micra micra y pueden separarse del agua residual por medios mecánicos, como la sedimentación, centrifugación o la filtración. La eliminación de los sólidos en suspensión constituye el objetivo primordial de los sistemas de depuración. Este tipo de sólidos, si no se han previsto sistemas de tratamiento, pueden llegar a dificultar los procesos habituales de depuración. Conviene recordar al respecto que la mayor parte de los constituyentes metálicos y de los microorganismos patógenos presentes en las aguas residuales están adsorbidos en estos sólidos.

-  Características Características Químicas: La composición de un agua residual urbana es muy variada, ya que está sujeta a múltiples variaciones, por lo que no es sencillo aportar valores cuantitativos, si no se

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hace en forma de intervalos. Los compuestos presentes admiten una primera diferenciación química, según su naturaleza orgánica o inorgánica. LA MATERIA ORGÁNICA es el componente principal de las aguas residuales urbanas (para algunas fuentes el 75% de los sólidos en suspensión y el 40% de los sólidos en solución) El objetivo principal de los sistemas de depuración es la retención-decantación y separación, así como la mineralización de la fracción restante de este tipo de compuestos. Su composición cualitativa es relativamente homogénea, definiremos los compuestos más predominantes. La forma predominante son las proteínas (40-60%) a las que le siguen los carbohidratos (25-50%) y por último los aceites y las grasas (10%). La urea es el principal constituyente de la orina, es otro compuesto orgánico, aunque se elimina de manera muy rápida así que solo se encuentra en aguas residuales muy próximas a la fuente de origen. Proteínas, son los principales componentes del organismo animal, mientras que su presencia es menos relevante en el caso de organismo vegetales. Están presentes en todos los alimentos de origen animal o vegetal cuando estos están es estado crudo. El contenido en proteínas varía mucho entre los pequeños porcentajes presentes en frutas con alto contenido en agua (como los tomates) o en los tejidos grasos de la carne, y los porcentajes elevados que dan las alubias o carnes magras.

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Tabla 14 Valor Biológico (VB) de los alimentos más ricos en proteínas.

Los pesos moleculares de las proteínas son muy elevados desde 20000 a 20 millones. Todas las proteínas contienen carbono, común en todas las sustancias orgánicas, oxígeno e hidrógeno. Además como característica distintiva, contiene una elevada cantidad de nitrógeno, en torno al 16 por 100. En muchos casos contienen también azufre, fosforo y hierro. La urea y las proteínas son los principales responsables de la presencia de nitrógeno en las aguas residuales. La existencia de grandes cantidades de proteínas en un agua residual puede ser origen de olores fuertemente desagradables debido a los procesos de descomposición. Hidratos de carbono:  carbono:  Los hidratos de carbono están ampliamente distribuidos por la naturaleza, incluyen a los azúcares, almidones, celulosa y fibra de madera, compuestos que están en mayor o menor medida presentes en el agua residual. Están compuestos principalmente de carbono, oxígeno e hidrogeno. Algunos hidratos de carbono son solubles en el agua, principalmente los azúcares, mientras que otros como los almidones, son insolubles.

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Grasas, grasas animales y aceites: las grasas animales y los aceites son el tercer componente, en importancia de los alimentos. Las grasas animales y los aceites son compuestos de alcohol (ésteres) o glicerol (glicerina) y ácidos grasos. Químicamente son compuestos muy parecidos en su composición podemos encontrar carbono, oxígeno e hidrógeno en diferentes proporciones. Las grasas y aceites animales alcanzan las aguas residuales en forma de mantequilla, manteca de cerdo, margarina y aceites y grasas vegetales. Las grasas provienen habitualmente de carnes, gérmenes de cereales, semillas, nueces y ciertas frutas. Las grasas se encuentran entre los compuestos orgánicos de mayor estabilidad, y su descomposición por acción bacteriana no resulta sencilla. La presencia de grasas y aceites en el agua residual puede provocar problemas tanto en la red de alcantarillado como en las plantas de tratamiento. Si no se elimina el contenido en grasas antes del vertido residual, puede interferir con la vida biológica en aguas superficiales y crear películas y acumulaciones en materia flotante desagradables. Existen otros compuestos orgánicos presentes en pequeñas cantidades, pero que frecuentemente poseen un importante papel como inhibidores de los metabolismos biológicos de autodepuración. Algunos de estos compuestos son agentes tensioactivos, fenoles o plaguicidas, así como un número cada vez mayor de diferentes moléculas orgánicas de síntesis. Es importante conocer la concentración de nitrógeno o de carbono de algunos elementos ya que puede ser determinar de manera indirecta el contenido de materia orgánica presente en el agua residual. No obstante, la determinación de la DBO (demanda biológica de oxígeno) y en menor medida de la DQO es la forma más utilizada para este fin, como se sabe se fundamente en medir la cantidad de oxígeno requerido por los microorganismos para la bioasimilación de la materia orgánica presente, bajo condiciones normalizadas. Si vertemos al suelo, en dosis adecuadas, materia orgánica presente en el agua residual es decisiva en los procesos de agregación, permite el desarrollo de la flora microbiana autóctona, aumenta la velocidad de formación de complejos órgano-minerales, eleva la capacidad de intercambio iónico, mejorando en definitiva, las propiedades físicas del suelo. Los vertidos a medios hídricos conllevan siempre una disminución del oxígeno disuelto en las aguas, consumido por las bacterias encargadas de la degradación y mineralización de la materia orgánica. En condiciones extremas puede llegarse a una importante disminución del

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oxígeno disuelto, que conduce a la muerte de la fauna acuática, reduciendo la diversidad biológica e instauración de condiciones anaerobias, con reducción química de compuestos, generación de gases y malos olores. Se pueden establecer correlaciones entre las diferentes medidas del contenido de materia orgánica (para Aguas domésticas brutas típicas, el cociente DBO5/DQO se halla en el intervalo 0,4-0,8) LA MATERIA INORGÁNICA: Los compuestos inorgánicos de las aguas residuales urbanas son muy variados en tipo y concentración, tienen mucha importancia para la determinación de la calidad y el control del agua. Las concentraciones de las sustancias inorgánicas aumentan por el contacto del agua con las diferentes formaciones geológicas (las aguas naturales disuelven parte de las rocas y minerales con los que entran en contacto), así como por las aguas residuales, tratadas o sin tratar. La gran proporción corresponden a las sales disueltas en las aguas de abastecimiento, incrementadas por las aplicadas a través del uso urbano. A ellas se suman los productos inorgánicos procedentes de la degradación de la materia orgánica, cuya fracción más importante la constituyen las formas iónicas del nitrógeno (nitratos, nitritos y amonio) junto con las del fósforo (ortofosfatos y polifosfatos) y el potasio. En general, los compuestos inorgánicos se ven muy poco modificados por los procesos de depuración, salvo en los que respecta al incremento de nutrientes por mineralización de la materia orgánica. Estos compuestos inorgánicos no suelen plantear especiales problemas sanitarios ni medio-ambientales, si se exceptúan los procesos de eutrofización, que pueden acaecer si los los aportes de nutrientes son elevados para la capacidad de autodepuración de los medios hídricos receptores o los procesos de contaminación por nitratos de las aguas subterráneas por vertidos al terreno. Pero sí que en diferentes concentraciones pueden condicionar el uso de las aguas, se debe analizar especialmente aquellos que han sido incorporados al agua superficial durante su ciclo de uso. Los tres más relevantes serían: pH: La concentración del ion de hidrógeno es un parámetro de calidad de gran importancia tanto para el caso de las aguas naturales como residuales. El intervalo de concentraciones adecuado para la adecuada proliferación y desarrollo de la mayor parte de la vida biológica es bastante estrecho y crítico. Debemos tener en cuenta que el agua residual con concentraciones de ion hidrógeno inadecuadas presenta dificultades de

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tratamiento mediante procesos biológicos, y el efluente puede modificar la concentración de ion hidrógeno de las aguas naturales si este no se modifica antes de la evacuación de las aguas. Nitrógeno: Los elementos nitrógeno y fósforo son esenciales para el crecimiento de protistas y plantas, razón por la cual reciben en nombre de nutrientes o bioestimuladores, son en la mayoría de los casos, los principales elementos nutritivos. Puesto que el nitrógeno es absolutamente básico para la síntesis de proteínas, es preciso conocer datos sobre la presencia del mismo en el agua y en qué cantidades, para valorar el tratamiento que dar a las aguas residuales urbanas e industriales. El nitrógeno se presenta en varias formas en la naturaleza

Ilustración 9. Diferentes formas del nitrógeno presenta en la naturaleza, junto a los diferentes mecanismos según los cuales va cambiando de forma.

El nitrógeno se encuentra primariamente combinado en forma de materia proteínica y urea, aunque su paso a nitrógeno amoniacal se produce de forma inmediata.

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La edad de un agua residual puede medirse en función de la proporción de amoniaco presente en la misma. En medio aerobio, la acción de las bacterias puede oxidar el nitrógeno amoniacal a nitratos y nitritos. El predominio de nitrógeno en forma de nitratos en el agua residual es un fiel indicador de que el residuo se ha estabilizado con respecto a la demanda de oxígeno. No obstante, los animales pueden usar los nitratos para sintetizar proteínas animales, la muerte y descomposición de proteínas vegetales y animales vuelven a generar más amoniaco, es decir, aunque la presencia de nitratos puede ser aprovechada por algas y otras plantas para la síntesis de proteínas, puede ser necesario adoptar medidas para la reducción de nitrógeno presente para prevenir la proliferación de estas plantas. Fósforo: El fósforo también se considera esencial para el crecimiento de algas y otros organismos biológicos. Debido a que en aguas superficiales tiene lugar nocivas proliferaciones incontroladas de algas, interés por en medio limitar de la cantidad de compuestos de fósforo que actualmente alcanzan lasexiste aguasmucho superficiales aguas residuales urbanas, industriales y a través de las escorrentías naturales. Como ejemplo podemos decir que el caso de las aguas residuales urbanas el contenido en fósforo puede variar entre 4 y 15 mg/l.

PARÁMETRO O PARÁMETR

INTERVALO TÍPICO (mg/l)

Sólidos totales

350-1200

Sólidos en suspensión

100-350

Sólidos sedimentables (ml/l) DBO5

5-20 100-400

DQO

250-1000

Nitrógeno total

50-85

Amoniaco

12-50

Fósforo total

4-15

Cloruros

30-100

Aceites y grasas

50-100

Tabla 15 Intervalos de concentración de los principales parámetros físico-químicos que caracterizan a las aguas residuales urbanas. Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 32

 

 

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PARÁMETRO (mg/l) DBO5

Dotación de abastecimiento 175l/hab/dia 270l/hab/dia 360l/hab/dia 445

310………………216

SS

…..520……………… 360……………….250

Fósforo total

…..27………………….17…………………12

N total orgánico

…..40………………….25…………………17

N-NH3

…..67………………….36…………………28

Grasas y flotantes

…..270………………..130………………..90

Tabla 16 Concentraciones medias de algunos parámetros de las aguas residuales urbanas brutas en función del consumo por habitante y por día.

*Para aclarar más a fondo los conceptos que aparecen dentro de estos dos últimos apartados se recomienda consultar dentro de la documentación complementaria consultar el documento  documento “Conceptos fundamentales y como realizar los ensayos”   Característicass Biológicas: -  Característica

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Las aguas residuales urbanas poseen una elevada concentración de organismos, su mayor parte pertenecientes al grupo de bacterias, y en menor proporción al de los virus protozoos y helmintos. Este componente biológico es de suma importancia, pues desempeña un papel primordial en el proceso de depuración de las aguas residuales, mientras que desde una perspectiva sanitaria representa un importante riesgo para la salud humana. Los tratamientos convencionales existentes reducen la concentración inicial de organismos patógenos, si bien, la dificultad para asegurar una disminución eficaz. En los procesos biológicos de depuración intervienen fundamentalmente las bacterias saprófitas, sus acciones principales en este proceso son:

-  Descomposición y estabilización de la materia orgánica -  Mineralización de la materia orgánica, con llaa potenciación de los ciclos biogeoquímicos del carbono, nitrógeno, fósforo y azufre -  Coagulación de sólidos no sedimentables, lo que permite la agregación y sedimentación posterior, de compuestos tóxicos y de partículas víricas. -  Disminución de microor microorganismos ganismos patógenos al encontrarse estos últimos en un medio desfavorable, en el que las bacterias saprófitas son más competitivas. Las bacterias, dependiendo bacterias, dependiendo de la fuente de alimentación pueden ser autótrofas (crecen en medios totalmente inorgánicos) o heterótrofas (dependen de compuestos orgánicos para alimentarse). En función de su dependencia del oxígeno cabe clasificarlas en anaerobias, aerobias y facultativas, según necesiten ausencia o presencia de oxígeno, o se adapten ambas circunstancias. E Ell tratamiento que debemos ele elegir gir a la hora de proyectar una instalación va depender del tipo de eliminación efectiva de las bacterias patógenas mediante la adaptación únicamente de tratamientos secundarios, terciarios y/o desinfección. Las bacterias se pueden clasificar en función de su forma y tamaño. En función de su forma se pueden clasificar en cuatro grandes grupos: esferoidales, bastón, bastón curvado y filamentosas. FORMA Esferoidales (Cocos) Bastón

(Bacilos-

TAMAÑO 1-3 micras 0,5-2 micras de ancho

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Escherichia Coli) Bastón curvado Espiral Filamentosas

1-10 micras de largo 0,6-1 micras de ancho 2-6 micras de largo Hasta 50 micras Hasta 100 micras

Tabla 17 Clasificación por Forma y tamaño de las bacterias

El papel que desempeñan las bacterias en los procesos de descomposición y estabilización de la materia orgánica en las plantas de tratamiento es amplio y de gran importancia. Por ello resulta imprescindible conocer sus características, funciones, metabolismo y procesos de síntesis. Por ejemplo, a la hora de la explotación es muy importante conocer la microbiología del fango biológico, ya que, dependiendo del tipo de bacterias que colonicen el fango y en la concentración en la que se encuentren, los aspectos del floculo del fango activo, pueden verse afectados. A continuación recogeremos en una tabla, la terminología más común del flóculo del fango activo en función a su morfología observada al microscopio con una lente de 100x-400x. Así como ejemplos de fotos reales tomadas desde un microscopio de los diferentes tipos de floculos que nos podemos encontrar, cuando observamos una muestra de fangos activos.

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Tabla 18 Terminología más aceptada y distintos grados de nivel que se asignan a las diferentes características y aspectos del flóculo de los fangos activos.

Se considera que un floculo en fangos activos es perfecto o está bien formado y se denomina entonces flóculo ideal por lo tanto las características de este fango serán buenas cuando: Color marrón grisáceo Olor fresco Clarificado excelente (se observa cuando decanta¨)

Ilustración 10 Imagen de flóculo bien formado Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 36

 

 

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Ilustración 11 Imágenes de flóculos bien formados y colonizado

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Ilustración 12 Imagen de flóculo abierto

Ilustración 13 Imagen de flóculo abierto

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Ilustración 14 Imagen de flóculo disgradado

Ilustración 15 Imagen de floculos con crecimiento disperso

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Los virus se virus se encuentran en las aguas residuales en menor proporción que las bacterias y demás microorganismos. Se trata de microorganismos cuya supervivencia depende de otros seres vivos, a los que infecta y utiliza para su reproducción, manifestando gran peligrosidad desde el punto de vista sanitario, además cuando muere la célula original, se liberan gran cantidad de virus que infectarán a células próximas. Como dato orientativo, el tratamiento por lodos activados elimina al menos el 90% de los enterovirus. Algunos protozoos protozoos   son útiles para la depuración de las aguas residuales al consumir bacterias y partículas orgánicas. En concreto los Protozoos Ciliados son unos excelentes bio-indicadores, la observación microscópica de estos microorganismos que se desarrollan en los sistemas de tratamiento biológica de aguas residuales por fangos activados, es una herramienta de gran utilidad a la hora de la explotación de la instalación en cuanto a control del proceso, ya que permite realizar un ajuste eficaz de la operación de la EDAR. La composición y estructura de la comunidad biológica de un reactor, refleja características de gran importancia sobre el funcionamiento del proceso depurativo. Entre estas características se encuentran las asociadas al influente a depurar, así como las de operación del proceso de día a día. La comunidad microbiológica nos indica en cada momento el estado de funcionamiento del reactor, que nos permitirá actuar de forma rápida y eficaz, tanto la resolución de problemas habituales, como la optimización de rendimientos y costes energéticos. Los huevos de helmintos (Ascaris, (Ascaris, Taenia y Ancylostoma) son uno de los mayores peligros potenciales de las aguas residuales por las graves repercusiones que pueden llegar a producir en el ser humano, en este aspecto tratamientos como la cloración es muy poco efectiva con los quistes de protozoos y huevos de helmintos, siendo tratamientos como decantaciones prolongadas mucho más efectivos para su eliminación. Los organismos patógenos se patógenos se presentan en las aguas residuales y contaminadas en cantidades muy pequeñas y además son muy difíciles de aislar y de identificar. Por ello es que se emplea el organismo coliforme como organismo indicador, puesto que su

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presencia es más numerosa y fácil de comprobar. En el tracto intestinal humano contiene innumerables bacterias con forma de bastoncillo, conocidas como organismos coliformes. Aparte de otras bacterias, cada ser humano evacua de 100.000 a 400.000 millones de organismo coliformes cada día. Por ello, se considera que la presencia de coliformes puede ser un indicador de la posible presencia de organismos patógenos, y que la ausencia de aquéllos es un indicador de que las aguas están libres de organismos que puedan causar enfermedades. La Escherichia Coli, es el organismo que más nos determina que la contaminación es de origen fecal, no obstante la dificultad de determinar la E-coli sin incluir posibles colifomes encontrados en el suelo hace que se use todo el grupo de los coliformes como indicador de contaminación fecal.

ORGANISMO INDICADOR

Bacterias coliformes

CARACTERÍSTICAS CARACTE RÍSTICAS Especies de organismos que pueden fermentar lactosa con generación de gases. Incluye 4 géneros de la familia Enterobacteriácea (Escherichia, Klebisella, Citrobacter y Enterobacter.  Siendo del grupo de organimos, el género Escherichia   (especie E-coli) el más representativo de contaminación fecal. Este grupo se ha empleado, junto con los coliformes fecales, para determinar las fuentes de contaminación fecal reciente (humana o de animales de granja). Con

Estreptococos fecales

Enterococos

los procedimientos analíticos habituales no es posible diferenciar los verdaderos estreptococos fecales de algunas de las variedades que aparecen en este grupo, lo cual representa un impedimento para su uso como organismo indicador. Dos familias (S. Faecalis y S. Faecium)  son los miembros del grupo más específicos de contaminación humana. Las dos familias conocidas como enterococos se pueden aislar y cuantificar mediante la eliminación del resto de familias mediante

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métodos analíticos Es una bacteria persistente anaerobia formadora de

Clostridium perfringens

P. aeruginosa y A. hydrophila

esporas, y sus características la convierten en un indicador muy útil en los casos que se realiza desinfección del agua, en los que es posible la existencia pasada de contaminación, en los que el tiempo que se tarda antes de realizar los análisis es dilatado. Estos organismos pueden estar presentes en grandes cantidades en el agua residual. Ambos se pueden considerar como organismos acuáticos y se pueden encontrar en el agua en ausencia de contaminación fecal inmediatas.

Ilustración 16 Organismos específicos que han sido empleados o propuestos como indicadores de contaminación humana.

*Para aclarar más a fondo los conceptos que aparecen dentro de este se recomienda consultar en la documentación complementaria el documento  documento  “Descripción de los principales microorganismos filamentosos presentes en el fango activo”   Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 42

 

 

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2.5. INTRODUCCIÓN A FACTORES DE LOS QUE DEPENDEN LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO. En este punto haremos una breve descripción de los factores de los que dependen los sistemas de tratamiento a incluir dentro de llaa instalación a la hora de diseñar el proyecto de construcción. Los tratamientos a incorporar dentro de una instalación (Tratamiento 1º, Tratamiento 2º, Tratamiento 3º…) van a depender directamente de la calidad del agua que queramos obtener, que pueden variar de una instalación a otra, y del posterior uso que le vayamos a dar al agua depurada.

Ilustración 17. Esquema piramidal de tratamientos a encontrar dentro de una EDAR en función de la calidad del agua depurada a obtener.

Debemos conocer que la aplicación de las aguas residuales, por ejemplo agricultura es la técnica más antigua y extendida de las prácticas relativas a los vertidos urbanos. Los primeros documentos históricos que hacen referencia a esta utilización se relacionan con la antigua Atenas, y con posterioridad, existen numerosos datos relativos al empleo del agua residual en riego, especialmente en las pequeñas y medianas comunidades de economía agrícola. Se identifican tres grandes periodos claves en el terreno de regeneración y reutilización de las aguas residuales. La primera época donde surgen los sistemas de suministro de agua

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e infraestructuras de saneamiento, este periodo está comprendido desde 3000 años a.C hasta 1850. En un principio las aguas residuales eran reutilizadas sin ningún tratamiento, vertiéndose directamente sobre campos agrícolas en las antiguas granjas de Alemania e Inglaterra, lo que ocasionaba graves problemas de salud pública, ejemplo de enfermedades comunes en aquellos años:

El segundo periodo comprendido entre 1850-1950 se produce un gran avance sanitario. El control de la epidemia del cólera en Londres; el desarrollo de la teoría sobre la prevención de la fiebre tifoidea, y numerosos avances en microbiología, se empieza a usar el cloro como desinfectante y el conocimiento de la cinética de desinfección, marca un punto de inflexión en la ingeniería sanitaria. Se desarrollan en Inglaterra los primeros procesos biológicos de depuración de aguas residuales (lechos bacterianos, 1893 y fangos activados, 1914) mientras que en California (1918) ya surgen las primeras regulaciones para el uso del agua residual en agricultura. La tercera etapa, abarca la década de los 50 del siglo XX hasta nuestros días, considerada la época de la regeneración, reciclaje y reutilización de las aguas residuales. La reutilización planificada de las aguas residuales empezó a comienzos del pasado siglo en EE.UU. Desde entonces ha habido una cierta evolución de las normativas. Es importante destacar que esta evolución se ha dado particularmente en los países desarrollados, pues en la actualidad muchos países en vía de desarrollo como por ejemplo India, China, así como muchos países latinoamericanos y africanos siguen utilizando las aguas residuales sin ningún tratamiento. Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 44

 

 

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Ilustración 18. Esquema de tipos de tratamiento en función del uso que le queramos dar al agua depurada.

Uso del agua depurada: 1.- Vertido a cauce público:  público:  En el caso de verter a cauce público, para mantener el ciclo del agua y abastecer a nuestros cauces de agua limpia, el nivel de calidad de las aguas depuradas, viene determinado en nuestro país por las autorizaciones de vertido, establecidas por el organismo de cuenca de cada región y que serán más o menos restringidas en función del tipo de zona a verter, y de los habitantes equivalentes, a groso modo:

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  Límites de vertido en zonas normales PROCESO

DBO5 DQO Sólidos en Suspensión

Concentración

% Reducción

25 mg/l 125 mg/l 35 mg/l

70-90 75 90

  Límites adicionales de vertido en zonas sensibles

Ptotal (h-e100.000) Ntotal (h-e100.000)

Concentración

% Reducción

2 1 15 10

80 80 70-80 70-80

  Ilustración 19 Calidad del agua a obtener dentro de la instalación en función del tipo de cauce a verter.

2.- Reutilización del agua:  agua:  Como ya hemos comentado la reutilización de las aguas residuales, es una práctica histórica, necesaria por la escasez estacional y/o estructural de agua en muchas regiones y por la necesidad de gestionar mejor los recursos hídricos disponibles. Con la utilización del agua depurada se obtiene un recurso no convencional que permite liberar agua de mejor calidad para otros usos. Se trata de potenciar el desarrollo sostenible, proporcionando un recurso escaso y necesario como es el agua, a la vez que se mantiene un equilibrio con la protección de la salud humana y el medio ambiente. En España, la esperada regulación en el campo de la regeneración y la reutilización se consigue con el Real Decreto 1620/2007, del 7 de diciembre por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas. En la actualidad existen en España unas 2.500 EDARS en España que depuran más de 3.375 hm3 anuales de aguas residuales. La previsión para el año 2015 es reutilizar entre 1.100 y 1.200 hm3/año.

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Actualmente en España, el uso del agua regenerada ssee sitúa en un 75% para uso agrícola, del orden del 12% y creciendo para usos recreativos y campos de golf, el 6% para usos urbanos, el 4%, para usos ecológicos y recarga de acuíferos, y del orden de un 3% para uso industrial.

Servicios urbanos 6% Uso Recreativo 12%

Uso Ambiental 4%

Uso Industrial 3%

Uso Agricola; 75%

 

Grafico 5 Porcentajes de uso del agua regenerada en España

Se prohíbe reutilizar el agua para:

PROHIBICIONES DEL USO DE AGUA REUTILIZA PARA: Para el consumo humano, salvo situaciones de declaración catastrófica.

Uso en instalaciones hospitalarias y otros usos similares

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El cultivo de moluscos filtradores en acuicultura

Uso en fuentes y láminas ornamentales en espacios públicos o interiores de edificios públicos

Así como:

-  Para cualquier otro uso que la autoridad sanitaria considere un riesgo para la salud de las personas. -  Para el uso en Torres de refrigeración y condensadores evaporativos, se iimponen mponen condiciones muy estrictas, limitándolo a localizaciones que no estén ubicadas en zonas urbanas, ni cerca de lugares con actividad pública o comercial. Con la utilización del agua depurada se obtiene un recurso no convencional que permite liberar agua de mejor calidad para otros usos. Se trata de potenciar el desarrollo sostenible, proporcionando un recurso escaso y necesario como es el agua, a la vez que se mantiene un equilibrio con la protección de la salud humana y el medio ambiente. En España, la esperada regulación en el campo de la regeneración y la reutilización se consigue con el Real Decreto 1620/2007, 1620/2007, del 7 de diciembre por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas. Existen unos valores máximos admisibles que debe contener el agua, dependiendo de su uso y que se recogen en esta tabla resumen:

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Como hemos visto, según la calidad del agua que queremos obtener en función del uso que le queramos dar al efluente de salida de nuestra instalación, tendremos unos tratamientos u otros a considerar a la hora de elaborar el proyecto y que iremos viendo con detenimiento en los siguientes capítulos de este curso. En la siguiente tabla aparecen recogidos los intervalos de reducción de DBO5, SS y coliformes fecales tras la adaptación de diferentes procesos de depuración:

󰀥 󰁒󰁅󰁄󰁕󰁃󰁃󰁉󰃓󰁎  󰁔󰁒󰁁󰁔󰁁󰁍󰁉󰁅󰁎󰁔󰁏

󰁄󰁂󰁏󰀵

󰁓󰁓

󰁃󰁯󰁬󰁩󰁦󰁯󰁲󰁭󰁥󰁳 󰁃󰁯󰁬󰁩󰁦󰁯󰁲󰁭󰁥󰁳

󰁓󰁯󰁬󰁯 󰁣󰁬󰁯󰁲󰁡󰁣󰁩󰃳󰁮

󰀱󰀵󰀭󰀳󰀰

󰁔󰁲󰁡󰁴󰁡󰁭󰁩󰁥󰁮󰁴󰁯 󰁰󰁲󰁥󰁶󰁩󰁯

󰀱󰀵󰀭󰀳󰀰

󰀱󰀵󰀭󰀳󰀰

󰀱󰀰󰀭󰀲󰀵

󰀲󰀵󰀭󰀴󰀰

󰀵󰀰󰀭󰀷󰀰

󰀲󰀵󰀭󰀷󰀵

󰁄󰁥󰁣󰁡󰁮󰁴󰁡󰁣󰁩󰃳󰁮 󰁰󰁲󰁩󰁭󰁡󰁲󰁩󰁡

󰀹󰀰󰀭󰀹󰀵

󰁅󰁦󰁬󰁵󰁥󰁮󰁴󰁥 󰀱󰂺 + 󰁣󰁬󰁯󰁲󰁡󰁣󰁩󰃳󰁮

󰀹󰀹

󰁆󰁯󰁳󰁡󰁳 󰁳󰃩󰁰󰁴󰁩󰁣󰁡󰁳 󰁳󰃩󰁰󰁴󰁩󰁣󰁡󰁳󰀭󰀭󰁴󰁡󰁮 󰀭󰁴󰁡󰁮󰁱󰁵󰁥󰁳 󰁉󰁭󰁨󰁯󰁦󰁦 󰁴󰁡󰁮󰁱󰁵󰁥󰁳 󰁉󰁭󰁨󰁯󰁦󰁦 

󰀱󰀷󰀭󰀶󰀰

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Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 50

 

 

CURSO: DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES EN PEQUEÑAS POBLACIONES (ON LINE)

Para finalizar este capítulo, en las siguientes tablas, recogemos a modo de resumen, ejemplos de posibles problemas de explotación derivados de la entrada de agua de diferentes orígenes a la EDAR.

Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 51

 

 

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PROBLEMAS DE EXPLOTACIÓN DERIVADOS DEL ORIGEN DEL AGUA RESIDUAL ORIGEN

PROBLEMAS DERIVADOS

Pecuario (herbívoro)

Gran cantidad de Flotantes. Se necesita incorporar sistemas adecuados para no tener obstrucciones al flujo en los sistemas de

Pecuario (General)

evacuación y de tratamiento Gran cantidad de heces y amonio

Problemas sedimentabilidad del fango (V30)

Posibles Bacterias Filamentosas

alto aporte de

Bulking filamentoso f ilamentoso Tipo 1851 y de Nocardia Altos valores de V30

Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR

Página 52

 

 

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Industrial Industri al

Altas cargas de entrada, variabilidad en el caudal de entrada, variación de los parámetros de entrada a la planta. En algunas ocasiones déficit de oxígeno. Posibles problemas de corrosión de equipos por entradas de SH2…

Altos valores de V30 Escorrentía

Después de lluvias prolongadas-dilución prolongadas-dilución.. Mala relación alimento-microorganismos. Sobreoxidación del fango-Flóculos muy pequeños y débiles que se escapan del efluente

Bulking esponjado Nostocoida limicola II Tipo 021, 0041

Mala sedimentabilidad,

provocando su turbidez. Flóculos muy pequeños y débiles Tabla 19. Ejemplos de posibles problemas futuros en el fango del reactor biológico, derivados del origen del agua residual de entrada a la EDAR.

Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR

Página 53

 

 

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󰁐󰁁󰁒󰃁󰁍󰁅󰁔󰁒󰁏

󰁐󰁏󰁒󰁑󰁕󰃉󰀿

󰁃󰁁󰁕󰁄󰁁󰁌 󰁅󰁆󰁌󰁕󰁅󰁎󰁔󰁅

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󰁐󰁒󰁏󰁂󰁌󰁅󰁍󰁁󰁓 󰁆󰁕󰁔󰁕󰁒󰁏󰁓 󰁓󰁯󰁢󰁲󰁥󰁤󰁩󰁭󰁥󰁮󰁳󰁩󰁯󰁮󰁡󰁭󰁩󰁥󰁮󰁴󰁯 󰁤󰁥 󰁥󰁱󰁵󰁩󰁰󰁯󰁳󰀭 󰁍󰁡󰁹󰁯󰁲 󰁣󰁯󰁮󰁳󰁵󰁭󰁯 󰁥󰁮󰁥󰁲󰁧󰃩󰁴󰁩󰁣󰁯󰀮 󰁉󰁮󰁶󰁥󰁲󰁳󰁯 (󰁁󰁵󰁭󰁥󰁮󰁴󰁡󰁲 󰁬󰁡 󰁬󰃭󰁮󰁥󰁡)󰀮 󰁁󰁦󰁥󰁣󰁴󰁡󰁤󰁡 󰁣󰁡󰁬󰁩󰁤󰁡󰁤 󰁤󰁥󰁬 󰁥󰁦󰁬󰁵󰁥󰁮󰁴󰁥 󰁍󰁡󰁬 󰁤󰁩󰁭󰁥󰁮󰁳󰁩󰁯󰁮󰁡󰁭󰁩󰁥󰁮󰁴󰁯 (󰁰󰁯󰁲 󰁤󰁥󰁦󰁥󰁣󰁴󰁯) 󰁍󰁡󰁹󰁯󰁲 󰁣󰁯󰁮󰁳󰁵󰁭󰁯 󰁥󰁮󰁥󰁲󰁧󰃩󰁴󰁩󰁣󰁯󰀮 󰁐󰁲󰁯󰁢󰁬󰁥󰁭󰁡󰁳 󰁥󰁮 󰁥󰁬 󰁰󰁲󰁯󰁣󰁥󰁳󰁯󰀭 󰁔󰁲󰁡󰁴󰁡󰁭󰁩󰁥󰁮󰁴󰁯 󰁢󰁩󰁯󰁬󰃳󰁧󰁩󰁣󰁯󰀬 󰁤󰁥󰁣󰁡󰁮󰁴󰁡󰁣󰁩󰃳󰁮 󰁰󰁲󰁩󰁭󰁡󰁲󰁩󰁡󰀬 󰁤󰁩󰁧󰁥󰁳󰁴󰁯󰁲󰁥󰁳󲀦 󰁍󰁡󰁬 󰁤󰁩󰁭󰁥󰁮󰁳󰁩󰁯󰁮󰁡󰁭󰁩󰁥󰁮󰁴󰁯 (󰁰󰁯󰁲 󰁤󰁥󰁦󰁥󰁣󰁴󰁯󰀬 󰁤󰁥󰁣󰁡󰁮󰁴󰁡󰁤󰁯󰁲󰁥󰁳 󰁰󰁲󰁩󰁭󰁡󰁲󰁩󰁯󰁳󰀬

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Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 54

 

 

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PARÁMETRO PARÁMETRO

PORQUÉ?

PROBLEMAS FUTUROS

Dimensionamiento de Mal dimensionamiento de la instalación. tratamientos y equipos Tratamientos línea de Mayor consumo GÉRMENES agua energético. Tratamiento PATÓGENOS (CF, secundario (origen del EF) agua) y Regeneración del agua-No alcanzar la eliminación de patógenos TRANSMITANCIA

Dimensionamiento de Mal dimensionamiento de la instalación. los equipos de Tratamientos línea de desinfección. Mayor

agua/Tratamiento de consumo energético (Por desinfección exceso) * No se sabe a priori se estima (dependiendo del tratamiento) Tabla 20 Parámetros característicos del agua residual importantes a tener en cuenta a la hora del proyecto y los problemas futuros que podemos tener en cuanto a explotación

Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 55

 

 

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3. DISEÑO DE CAMPAÑA RESIDUAL

DE CARACTERIZ CARACTERIZACIÓN ACIÓN DE AGUA

En este apartado, veremos un ejemplo de una campaña exhaustiva de caracterización del agua para el diseño de una instalación de tratamiento de agua residual. A la hora de empezar la ejecución de un proyecto, se debe conocer la tipología del agua influente y así poder determinar los futuros tratamientos a considerar así como, el dimensionamiento de los mismos y de los equipos necesarios. El no llevar una exhaustiva caracterización del agua residual, nos puede llevar a graves errores de diseño que pagaremos a la hora de explotar la instalación, de una manera eficiente, impidiéndonos la optimizando el proceso. Ejemplo:   EDAR situada en un núcleo costero donde se duplica la población en épocas Ejemplo:

estivales: Debemos dividir el año en dos temporadas (temporada alta y baja): 1.- Los meses de temporada alta, ya que, esta instalación se encuentra ubicada en un lugar con alta influencia de turistas consideraríamos las épocas estivales que transcurre en los meses de julio y agosto con mayor caudal y carga contaminante. contaminante.   2.- El resto del año, denominado de temporada baja. Con caudal y carga intermedia. Resultados  Resultados  Durante la temporada alta los caudales medios fueron superiores a los de la baja en 1,7 veces. El consumo de energía en temporada alta en media es de 2,4 veces superior a la media de temporada baja󰀮  En esta tabla se puede ver, que con solo observar la variación de caudal y de carga contaminante de entrada entrada a la planta a lo largo del año, y como sustituyendo equipos de aireación por otros de menor tamaño para épocas de temporada baja se pueden reducir considerablemente los costes de esta etapa.

Tema 1- Caracterización de las Aguas Residuales Urbanas para el proyecto y explotación de una EDAR Página 56

 

 

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Grafico 6 Variación de caudal y de consumo energético. Observar el descenso de consumo energético de la instalación al sustituir un equipo por otro de menor tamaño

La carga contaminante de DBO5 aumento en 2,5 veces  veces  en temporada alta, en DQO 1,9 veces superior, superior, en N-Amoniacal en 2,4 veces y veces y el P-Total en 2,1 veces.  veces. 

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Grafico 7 Variación de DQO, DBO5, NT y N-NH4 a lo largo del año

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3.1. EJEMPLO DE DISEÑO DE CAMPAÑA PARA PROYECTO Es muy importante diseñar una buena campaña de muestreo, donde se obtenga información a partir de datos reales, sobre todo cuando pretendemos construir una nueva instalación donde no disponemos de históricos de caudales, parámetros analíticos… La duración de una campaña de muestreo  muestreo  anterior a un proyecto, es variable, siendo lo más recomendable que tenga una duración de un año, año, para poder detectar las posibles variaciones que existan durante el año, ya sean por incrementos de caudal, variaciones de las cargas contaminantes, contaminantes, porque pueda registrarse el funcionamiento de una empresa más acusado en una época del año más que en otra, como es el caso de las conserveras, que dividen el año por campañas según el producto. Todos estos datos, son fáciles de obtener si existe una red de colectores, donde poder tomar las muestras, sino existiera dicha red, se puede tomar como referencias los datos de

poblaciones cercanas, o realizar un cálculo estimado, con los registros de agua potable consumida por habitante y por día, considerando el % de pérdidas de la red. Más o menos el 80% del agua consumida acaba en la red de alcantarillado. Si no tenemos datos de abastecimiento de agua potable, podemos utilizar unos valores aproximados tabulados. Ejemplo de campaña de caracterización del agua residual previa, la fase de proyecto: 1.- Identificación de los puntos de muestreo y definir esos puntos con siglas y coordenadas, por ejemplo: AN-1: se encuentra situado en las afueras, de la población AN, por la carretera hacía la segunda población TE. El punto considerado para el aforo se sitúa a la entrada, de la depuradora.

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Ilustración 20. Imagen Muestrador automático situado en el punto AN para la toma de muestras

IS-1: se encuentra situado en las afueras de la población IS, por la carretera hacía la

población de la AN. El punto considerado para el aforo se encuentra situado a la entrada de la depuradora.

Ilustración 21 Imagen Imagen Muestrador automático situado en el punto IS par paraa la toma de muestras

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2.- Definición del plan de muestreo a seguir:

Para la realización de estas campañas de muestro se han toman muestras de forma continua a intervalos irregulares, almacenando en frascos independientes las submuestras correspondientes a la hora de muestreo. Para ello se instala un muestreador automático Modelo SIGMA 900 dotado de un sistema de refrigeración que garantiza una temperatura de las muestras de 3-4ºC. Al finalizar la jornada, las muestras obtenidas son integradas en una sola muestra de forma proporcional al caudal. Además se lleva a cabo un estudio puntual de la evolución de los parámetros típicos diarios. Para el punto de muestreo AN-1, el estudio se lleva a cabo durante tres días diferentes, mientras que para IS-1, se realiza durante dos días. A continuación se muestra un ejemplo de los días de muestro horario y los códigos de las muestras:

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3.-Medición de caudales: Todos los caudales se han medido utilizando como elemento primario el más apropiado y técnicamente posible en casa caso. La altura de la lámina de agua se ha medido mediante un registrador de nivel por burbuja de aire que se introducen en el caudal a medir. Introduciéndose una pequeña cantidad de aire de forma continua por el tubo, necesaria para generar la burbuja de aire, cambia proporcionalmente al nivel del líquido de la corriente. Esta presión es leída por el equipo en campo y traducida instantáneamente a nivel.

Ilustración 22 Caudalímetro de burbuja fina

4.-Mediciones físico-químicas: Los métodos de análisis utilizados, tanto para ensayos in situ como en el laboratorio, están basados en procedimientos de reconocimiento internacional “Standard Methods” o Normas UNE-EN-ISO:

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Factores importantes a tener en cuenta: Temperatura: A continuación se recogen los datos climatológicos promedio más significativos facilitados por el Instituto Nacional de Meteorología, obtenidos en la Estación meteorológica de la provincia más cercana a los puntos de muestreo.

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Precipitaciones: La precipitación media anual de la zona ronda los 534 mm/m3, localizándose la época de lluvia en los meses otoñales, invernales e incluso primaverales, mientras que se registra una fuerte sequía durante julio y agosto. A continuación se muestran los datos de precipitación media mensual, días mensuales con precipitaciones superiores a 1mm, y otros parámetros.

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Resultados: 4.1.- Caudales horarios y diarios (m3/h)- Pto AN-1

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4.2.- Caudales horarios y diarios (m3/h)- Del punto IS-1

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Caudales medios horarios y diarios (m3/h)

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Porcentaje de caudales medios diarios y horarios

Relación caudal circulante/Caudal Total

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5. Estudio de la evolución del pH: 5.1-Evolución del pH del agua- AN-1

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5.2.-Evolución del pH del agua- IS-1:

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6. Estudio de la evolución de la conductividad: 6.1.-Evolución del Conductividad eléctrica horaria del agua (µs/cm)- AN-1

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6.2.-Evolución del Conductividad eléctrica horaria del agua (µs/cm)- IS-1

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7. Estudio de la evolución del oxígeno: 7.1.-Evolución del oxígeno disuelto horario del agua- AN-1

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7.2.-Evolución del oxígeno disuelto horario del agua- IS-1

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8.- Estudio evolución de la l a temperatura:

8.1.-Evolución de la temperatura horaria del agua- AN-1

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8.2.-Evolución de la temperatura horario del agua- IS-1

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9.- Resultados analíticos de las muestras tomadas en ambos puntos mediante el