Se denomina de esta manera a las aguas que circulan sobre la superficie del suelo.

Pueden presentarse en forma correntosa como en el caso de corrientes, ríos y arroyos, o quietas si se trata de lagos, reservorios, embalses y lagunas.

El agua superficial se produce por la escorrentía generada a partir de las precipitaciones y por la infiltración de aguas subterráneas.

Para propósitos regulatorios, suele definirse al agua superficial como toda agua abierta a la atmósfera y sujeta a escorrentía superficial. Una vez producida, el agua superficial sigue el camino que le ofrece menor resistencia. Una serie de arroyos, riachuelos, corrientes y ríos llevan el agua desde áreas con pendiente descendente hacia un curso de agua principal. Esta área de drenaje suele denominarse como divisoria de aguas o cuenca de drenaje.

Una divisoria de aguas es una cuenca circundada por un surco de gran profundidad, que separa áreas de drenaje diferentes. La calidad del agua está fuertemente influenciada por el punto de la cuenca en que se desvía para su uso. La calidad de corrientes, ríos y arroyos, varía de acuerdo a los caudales estacionales y puede cambiar significativamente a causa de las precipitaciones y derrames accidentales. Los lagos, reservorios, embalses y lagunas presentan en general, menor cantidad de sedimentos que los ríos, sin embargo están sujetos a mayores impactos desde el punto de vista de actividad microbiológica. Los cuerpos de agua quietos tales como lagos y reservorios, envejecen en un período relativamente grande como resultado de procesos naturales. Este proceso de envejecimiento está influenciado por la actividad microbiológica que se encuentra relacionada directamente con los niveles de nutrientes en el cuerpo de agua y puede verse acelerada por la actividad humana.

Se define como agua subterránea a la porción de agua subsuperficial que está sometida a una presión mayor que la atmosférica, de modo que fluye dentro de cavidades abiertas dentro de la tierra o que se mueve a través de su superficie bajo la forma de filtraciones o manantiales.

El agua subterránea puede ingresar por varios caminos: proviene por ejemplo de la percolación de la precipitación directa, la infiltración de depósitos de agua superficiales y de la recarga artificial.

Existen varias vías de salida tales como la evaporación de agua libre o bien de la humedad del terreno, la evapotranspiración, que se debe básicamente a la utilización y evaporación del agua por medio de la vegetación, escapes a ríos o arroyos o bien sistemas hechos por el hombre como los pozos de suministro.

Las aguas subterráneas se pueden clasificar en general como de capa libre y confinada. En las aguas de capa libre el nivel freático puede subir o bajar dependiendo del nivel de las aguas superficiales, ya que actúan de modo similar a vasos comunicantes.

El agua que penetra por infiltración puede llevar diferentes sustancias en disolución dependiendo del origen de la misma. El suelo funciona como filtro de muchas sustancias reteniéndolas, sobre todo materia orgánica. Sin embargo, algunas sustancias llegaran al nivel freático y serán arrastradas por las aguas subterráneas.

Las aguas subterráneas actúan como diluyente y, al no tener organismos que transformen la materia orgánica, como en las aguas superficiales, esta se degrada muy lentamente bajo la acción del oxígeno disuelto. Por ello, cualquier tipo de contaminación orgánica que se origine en las aguas subterráneas tarda muchos años en eliminarse y la inorgánica únicamente se diluye y circula dentro de las venas subterráneas.

Actualmente, uno de los mayores problemas de las aguas subterráneas es la contaminación por nitratos de origen agrícola, estando totalmente prohibida la adición de sustancias tóxicas y peligrosas por cualquier procedimiento: infiltración, inyección, etc., ya que estas no tienen ningún mecanismo de eliminación y solo pueden diluir dichas sustancias.

El suelo que se encuentra por debajo de la superficie terrestre se compone de dos zonas hidrogeológicas diferentes; la zona no saturada y la zona saturada. La zona no saturada constituye un sistema de tres fases: sólido, líquido y gas.

• - Los sólidos generalmente están constituidos por materiales inorgánicos y orgánicos. La materia orgánica corresponde a los restos de plantas y animales sepultados y que se encuentran en diferentes etapas de degradación.

• - La fase líquida está constituida por agua la cual contiene sólidos disueltos.

• - Por su parte, la fase gaseosa incluye vapor de agua y otros gases presentes en la atmósfera aunque no necesariamente en la misma proporción. La zona saturada, en cambio, comprende a todos los materiales ubicados por debajo del nivel freático.

Decir que un agua se encuentra contaminada o no es un concepto, de alguna manera relativa, ya que no se puede hacer una clasificación absoluta de la “calidad” del agua. El agua destilada que, desde el punto de vista de la pureza, tiene el más alto grado de calidad, no es adecuada para beber, esto es porque el grado de calidad del agua ha de referirse a los usos a que se destina. La determinación del estado de la calidad de un agua estará referida al uso previsto para la misma.

De igual manera el concepto de contaminación ha de estar referido, a los usos posteriores del agua. En este sentido, la Ley de Aguas (Española, Artículo 85) establece que se entiende por contaminación:

Contaminación: La acción y el efecto de introducir materias o formas de energía que impliquen una alteración perjudicial de la calidad del agua en relación con los usos posteriores o con su función ecológica.[1]​[2]​.

Contenido

El tratamiento de potabilización comienza en unas rejas que eliminan los sólidos gruesos, luego pasa a un desarenador donde se eliminan los sólidos sedimentables más pesados e inorgánicos, posteriormente ingresa a un sedimentador donde se eliminan los sólidos sedimentables menos pesados y orgánicos. Luego se realiza una coagulación-floculación donde se remueven el resto de los sólidos en suspensión, resto de la materia orgánica, coloración (sólidos disueltos y coloidales), el posterior paso es una decantación donde se eliminan los flocs formados en la etapa anterior, el paso siguiente es una filtración donde se retienen los flocs y micropartículas que no fueron separados en la etapa anterior, luego se alcaliniza porque el pH disminuyó por el agregado de ácidos y finalmente se desinfecta con lo que se eliminan microorganismos patógenos con lo que ya se tiene un efluente apto para el consumo.

Tratamientos preliminares

Las partículas sólidas sedimentan como partículas discretas o como partículas floculables por acción de la gravedad, formando lodos que deben separarse.

Las partículas discretas se separan en desarenadores y se evitan problemas como deposición del material inerte y daños en los equipos electromecánicos de bombeo.

Cuando la turbiedad y los sólidos en suspensión contiene partículas finas, mayormente no coloidal, se coloca un equipo de sedimentación primaria previo a la filtración lenta o al tratamiento de coagulación-floculación-sedimentación. Si contiene partículas mayormente coloidales es conveniente realizar directamente la coagulación-floculación-sedimentación.

Las metas principales de un desarenador son:.

• - Remover partículas discretas superiores a 0,2 mm.

• - Evitar sobrecargas (mayores costos de operación).

• - Daños en los equipos electromecánicos de bombeo y otras instalaciones.

• - Evitar problemas de sedimentación en la aducción del agua cruda.

Sedimentación primaria

La sedimentación sirve para separar la turbiedad y los sólidos en suspensión, al cabo de un tiempo, por acción de la gravedad. Si el material en suspensión sedimenta rápidamente se considera que tiene material silíceo de pequeño tamaño pero de peso específico elevado.

Las partículas con tamaño superior a 0.2 mm no pueden separarse por coagulación.

Las unidades se denominan decantadores o sedimentadores indistintamente y pueden ser circulares, rectangulares o cuadrados.

El tiempo de retención debe ser tal que permite que las partículas floten (menos pesadas que el agua) o que las partículas sedimenten (más pesadas que el agua).

Los sólidos son considerados aglomerables o floculentos cuando al descender van aglutinándose cambiando de forma, peso y tamaño con una velocidad de sedimentación mayor.

Coagulación, floculación y decantación

La coagulación y la floculación son parte de los procesos de una planta de potabilización. La coagulación se realiza con agitación rápida y la floculación con agitación lenta. Los flocs pueden sedimentar en otra cámara o en la misma cámara donde se produjo la coagulación. La coagulación es el agregado de coagulante para que las partículas se aglutinen formando flocs que luego sedimentarán en otra cámara. Los coagulantes pueden ser naturales o sintéticos. El más utilizado es el sulfato de aluminio y está siendo desplazado por el cloruro férrico y principalmente cloruro de aluminio. Es común agregarle polímeros y en menor grado sílice activada y bentonita como floculantes. Los coadyuvantes son polielectrolitos que mejoran la coagulación y son cadenas de subunidades pequeñas que contienen grupos ionizables como el grupo amino, grupo oxhidrilo, grupo carboxilo. Mejoran la coagulación porque aumentan la turbidez del agua, al generar más partículas como las impurezas, disminuyen la dosis porque aumentan la cinética de la reacción y producen flocs más grandes más rápido. Los coagulantes son las sales de aluminio y hierro que forman óxidos hidratados (q+) y atraen a las partículas en suspensión (q-) para formar los flocs. Varían en concentración de óxidos útiles y pH óptimo. El pH es un parámetro crítico en la eficiencia del proceso. La dosis de coagulante depende de tiempo de mezcla (floculación) -es menor cuando es mayor el área de contacto-, punto de inyección (dispersión) -hay una velocidad a la cual es mejor inyectar el coagulante, alcalinidad -cuanto más alta es la alcalinidad mayor es la dosis-, turbiedad -cuanto más elevada es mayor es la dosis necesaria-. Se deben encontrar las condiciones óptimas de velocidad de agitación, concentración de solución, tiempo de mezcla. Para determinar estos parámetros se realiza el JARTEST, el cual consiste en realizar ensayos de agitación en el laboratorio una vez por día o más de una vez (en caso de arroyos o ríos cuyas características físicas varían mucho). Se comercializan en un estado específico y posee un intervalo de pH de trabajo.

La dispersión consiste en agregar reactivos coagulantes, con agitación. Se logra con ello la desestabilización de la materia coloidal. Los reactivos naturales son sulfato de alumina, cloruro férrico o polímeros; todos ellos disponibles en forma líquida o sólida. Los coagulantes varían en concentración de óxidos útiles y en pH óptimo. El ensayo JARTEST permite determinar la dosis del coagulante. Cuanto mayor es la turbiedad, mayor es la dosis porque es mayor la cantidad de sólidos en suspensión, cuanto más alcalino es mayor es la dosis, el tiempo de mezcla cuanto más grande mejor porque se forman flocs más grandes y en mayor número, mejor elegido el punto de demanda menor es la dosis, se requiere una agitación rápida para la coagulación.

La floculación es el proceso de unir partículas previamente coaguladas o desestabilizadas mediante agitación lenta para formar los "flocs" de mayor peso y tamaño, los cuales se separan por filtración, sedimentación o flotación con lo que se obtiene la remoción de la turbiedad y el color del agua. Se comienza con agitación mecánica con paletas rotativas y accionamiento a motor, luego pasa a la agitación hidráulica donde el agua sube y baja a través de placas divisorias por presión hidráulica donde los flocs chocan con otros para hacerse más grandes. La agitación rápida y la impulsión por bombas rompe los flóculos que no se vuelven a formar sin el agregado de más floculante.

Filtración

La filtración es un proceso físico de eliminación de micropartículas y gérmenes mediante material granular de diferente tamaño (arena, antracita y carbón). Una vez que atraviesa el filtro el agua ya suele quedar cristalina. Los filtros pueden ser por gravedad(rápidos o lentos) o presión (verticales u horizontales).

En una filtración rápida las partículas se retienen sobre todo el manto filtrante no solamente una acción superficial, donde sólo se retienen en la superficie. Los componentes de los filtros de arena y grava son:.

• - Manto filtrante: el componente básico es el lecho granular graduado uniforme o estratificado de arena y antracita conformando mantos duales y múltiples. Para su diseño es fundamental conocer la velocidad de filtración.

• - Lecho soporte: normalmente es de grava graduada. La granulometría y espesor dependen del sistema de drenaje adoptado para el lavado adoptado.

• - Sistema de drenaje y falso fondo: está constituido por los elementos que permiten la recolección del agua filtrada y la distribución del auga sobre el manto filtrante.

Independientemente del tipo de filtración, hay que lavar los filtros a contracorriente con agua o aire a velocidad relativamente elevada para promover la fluidificación parcial y remover los sólidos retenidos.

Alcalinización

La alcalinización consiste en el agregado de base porque el pH ácido corroe cañerías y genera desprendimiento de gases con espuma que dificulta el análisis posterior y el tratamiento. La dosis depende del pH y se determina experimentalmente. Algunos alcalinizantes son hidróxido de sodio (caro), carbonato de calcio (caro) e hidróxido de calcio (genera incrustaciones). La elección depende de los costos y del análisis de sus desventajas.

Desinfección

El objetivo de la desinfección de un efluente destinada al consumo humano y al uso doméstico es la inactivación y destrucción de los microorganismos patógenos. La cloración es un eficiente mecanismo de desinfección. Las esporas resisten al desinfectante, estos más que los quistes protozoos, estos más que los virus, estos más que las bacterias vegetativas.

Para la cloración, la dosis de cloro depende de:.

• - Demanda de cloro (poder oxidante del cloro, varía según las fuentes de agua y se determina experimentalmente porque depende de la concentración de impurezas, temperatura, tiempo, etc.).

• - Cloro residual, libre más combinado.

• - Concentración de cloro activo.

El cloro residual es una cantidad extra y no tóxica de cloro, que permite que no ingresen los patógenos desde la salida de la planta de tratamiento a el medidor de agua. Este punto representa el lugar donde se le entrega el agua a los clientes. La cloración se realiza de manera de satisfacer la demanda de cloro y dejar un residual de 0,5 mg/L. La eficiencia se mide por el análisis de cloro y los análisis bacteriológicos de coliformes fecales y totales. Debe haber ausencia de este microorganismo para asegurar la no presencia del resto de los patógenos.

Si se representa el cloro residual vs la demanda de cloro se obtienen 3 curvas: sin demanda, demanda media, demanda alta. En la curva sin demanda de cloro, el cloro residual aumenta con la dosis de cloro, si la demanda es media o alta, crece hasta un punto que se denomina breakpoint, donde el cloro residual empieza a disminuir y aumentando la dosis de cloro se logra que la curva tenga el mismo comportamiento que la curva sin demanda.

La fluoración se utiliza principalmente cuando no hay otra fuente de flúor para las poblaciones. En exceso impide la fijación de calcio en dientes y huesos. El ablandamiento se utiliza para disminuir la dureza del agua. La desmanganización y la desferrización para eliminar los iones hierro y manganeso que precipitan metales que causan un sabor astringente al agua. La desarsenización para eliminar el arsénico que es perjudicial para la salud. Filtración con carbón activado para eliminar las algas para que no se produzca eutrofización. Eliminación del olor, sabor y colores, por ejemplo fenoles y materia orgánica que le dan un sabor a humedad. La decloración, si se ha hecho un uso intensivo de cloro y no ocurrió la reacción a punto quiebre, permite disminuir los niveles de cloro.

En base al destino del agua, se exigirá una calidad o determinados valores en los parámetros físicos-químicos. El agua de consumo posee valores recomendados por la OMS (internacional) y por el CAA (nacional).

Ablandamiento

Consiste en la remoción de compuestos solubles con calcio y magnesio presentes en el agua. Estos causan la dureza del agua.

Se define como dureza la propensión a formar incrustaciones y el poder precipitante de las soluciones de jabón empleadas para determinarla. La dureza puede ser temporal (carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio) o permanente (sulfatos, nitratos y cloruro de calcio y magnesio). La dureza temporal se puede separar calentándolas o hirviéndolas suficientemente. Se libera el dióxido de carbono que precipita compuestos insolubles de calcio y magnesio. La dureza se expresa en partes por millón de carbonato de calcio equivalente.

El objetivo del ablandamiento es eliminar las sales que provocan la dureza a fin de controlar la corrosión, control de incrustaciones y mejorar la calidad del agua para diversos usos. Los métodos utilizados para el ablandamiento son: descarbonatación con cal-soda, intercambio iónico, membranas mediante osmosis inversa.

El carbón activo se utiliza para absorber partículas que causan sabor, olor y color al agua. Las resinas se utilizan para la remoción de partículas orgánicas. El dióxido de carbono es absorbido por el hidróxido de calcio para dar lugar a carbonato de calcio e hidróxido de magnesio. Se adiciona soda Solvay en aguas con dureza permanente, y permite la descomposición del sulfato cálcico insoluble para dar lugar al carbonato cálcico insoluble y el sulfato sódico soluble. La adición de cal y sosa se aplica cuando el agua tiene una combinación de durezas, dureza permanente y dureza temporal. La cal absorbe el dióxido de carbono, y este no es afectado por la sosa que emplea para corregir la dureza permanente.

El intercambio iónico comprende la transferencia de iones presentes en la disolución (contaminantes) y los que están presentes en una zeolita. Las reacciones químicas de sustitución suceden entre un electrolito soluble y uno insoluble con el que se pone en contacto. El mecanismo es similar a la adsorción por lo que se considera un caso especial de adsorción. Para la desionización se puede utilizar un sólo tanque que contiene las resinas catiónicas y aniónicas. El intercambiador de cationes es un intercambiador de iones hidrógeno de poliestireno sulfonado. El intercambiador de cationes reemplaza los iones calcio, magnesio, hierro por iones hidrógeno. El intercambiador de aniones utilizado es un intercambiador de resina tipo amina fuertemente básica. El intercambiador de aniones reemplaza los iones sulfatos, carbonatos, bicarbonatos por iones oxhidrilo. Luego los iones hidrógeno se combinan con los iones oxhidrilo para dar agua. Las operaciones combinadas permiten remover la sílice, minerales y dióxido de carbono para dar agua aproximadamente neutra. En la rectificación con ciclo del sodio, los iones sodio pasan a formar la solución, mientras que los iones calcio y magnesio pasan al sólido. Sus bases son permutables. Los iones sodio pasan a formar sulfatos, cloruros y carbonatos.

Usos del agua

El agua destinada al uso industrial es un 22%, destinada al uso agrícola es un 70% y el agua destinada a uso doméstico es un 8%. Se utiliza principalmente en equipos de transferencia de calor, limpieza de áreas de trabajo, equipos e instrumentos y como materia prima. La cantidad y calidad de agua que requiere una industria dependerá del tamaño de esta y de los procesos desarrollados. La selección de un sistema de tratamiento depende de las condiciones que aseguren la sostenibilidad, eficiencia a través del tiempo, calidad del agua cruda, calidad requerida en el agua, volúmenes por etapa y costos de tratamiento. Las sustancias contenidas en el agua pueden estar disueltas o en suspensión. Las sustancias en suspensión son lodos, materia orgánica, arena y residuos. Las sustancias disueltas son bicarbonatos de calcio, sodio y magnesio, sulfatos de calcio, sodio y magnesio, nitratos de calcio y magnesio, residuos, gases como el dióxido de carbono y el oxígeno.

Efectos de las impurezas

Los efectos de las impurezas que contienen los equipos térmicos:.

• - Reducción del calor transmitido por el aumento de las incrustaciones del equipo.

• - Averías en los tubos y planchas, por la reducción del calor transmitido.

• - Corrosión y fragilidad del acero.

• - Mal funcionamiento de la caldera con arrastres de espuma y agua en cantidad por el vapor.

• - Costos elevados de limpieza, reparaciones, mantenimiento, inspección y equipos de reserva.

• - Pérdidas caloríficas debido a frecuentes purgas.

• - Disminución del rendimiento de los equipos que utilizan vapor a causa del ensuciamiento.

Se muestrea 5 veces, antes y después de la coagulación, antes y después de la filtración y antes del consumo. Para aguas subterráneas. se muestrea dos veces, luego de extraerla y antes del consumo. En la red de distribución los sitios de muestreo se establecen en puntos terminales de cañería, barriendo toda el área de red y si existiese en estaciones de rebombeo. Las muestras deben tomarse de los grifos de entrada directa y no de instalaciones internas.

Los parámetros de control pueden ser físicos como la turbiedad, pH, temperatura, color, olor, conductividad; químicos como los bicarbonatos, sulfatos, sulfuros, nitratos, nitritos, calcio, magnesio, dureza, alcalinidad; bacteriológicos como el análisis de coliformes totales, fecales, pseudomonas, enterococos.

Es variables y aumenta en condiciones críticas (epidemias, inundaciones, etc.). Las más usuales son: diaria (agua de fuente), mensual (agua de red) y trimestral (agua de la fuente decantada, filtrada y de consumo).

Todo elemento o sustancia líquida, sólida o gaseosa que un establecimiento, inmueble o barco descarga al cuerpo receptor incluyendo todo desecho humano, animal, natural o sintético, líquido, sólido o gaseoso o una mezcla de ellos que se arroje con el efluente. El influente entra al proceso y el efluente sale del proceso. Los tipos de efluentes son: líquido, gaseoso y residuo sólido. Los efluentes líquidos son aguas de abastecimiento a una población que han sido impurificadas por diversos usos. Resultan de la combinación de líquidos y desechos arrastrados de viviendas, establecimientos fabriles, hospitales más las aguas subterráneas, superficiales y de precipitación que pudieran agregarse. Los efluentes gaseosos son sustancias que se vierten a la atmósfera (gases, aerosoles, humos negros, nieblas) a través de conductos o emanaciones difusas. La contaminación atmosférica se define como la condición atmosférica donde los gases alcanzan concentraciones o niveles más elevados que los normales causando riesgos, daños a los ecosistemas, bienes y personas. La contaminación proviene principalmente del tránsito automotor, combustión de combustibles fósiles y actividades de industrias químicas. Un residuo sólido es cualquier objeto, sustancia, elemento sólido proveniente del consumo o el uso de un bien en una actividad industrial, institucional, de servicios que el generador abandona, rechaza o transfiere a otra persona que se puede utilizar para construir otro bien, con valor económico o de disposición final. Los residuos sólidos se dividen en aprovechables y no aprovechables. Se consideran residuos sólidos aquellos obtenidos del barrido de áreas públicas. Se clasifican en domiciliarios y no domiciliarios. Los domiciliarios son biodegradables o no biodegradables. Los biodegradables son aquellos que degradan fácilmente y en un corto período de tiempo como la frutas, cáscara de frutas, verduras y los no biodegradables son aquellos que no se degradan fácilmente y tienen ciclos de degradabilidad muy largos. Ejemplos son la hojalata, vidrio y elementos de construcción. Se clasifican a su vez en reciclables y no reciclables. En las actividades industriales se generan efluentes como residuos sólidos por lo que deben ser controladas. Los residuos sólidos domiciliarios tienen diversas etapas: generación, transferencia, procesamiento, tratamiento y disposición final. La generación constituye el origen de los residuos y de allí se los mueve a otros lugares, la transferencia puede ocurrir vía camiones o vía acuática, incluye procesos como la compactación o selección diferenciada, incluso desde el mismo lugar o los domicilios, el procesamiento se realiza para separar el material biodegradable de lo no biodegradable, el tratamiento los vuelve inocuos o que no dañan el medio ambiente. Se realiza mediante tratamientos biológicos o rellenos sanitarios. Los no domiciliarios pueden clasificarse según su origen: industriales que pueden ser peligrosos, tóxicos tienen muchos residuos de envases, de todo tipo de materiales; agro industriales que se conforman por los "rastrojos" que son restos de tallos y hojas que quedan después de la cosecha y que se puede utilizar para sacarles energía, residuos de envases de pesticidas, biocidas, fertilizantes, tienen un tratamiento especial no se disponen junto con la basura común; mineros contaminación por metales pesados; hospitalarios que presentan por sobre todo residuos sólidos infecciosos, tóxicos, patológicos, tienen su legislación especial para transporte, tratamiento y disposición, se aplican tratamiento de pirólisis en hornos de incineración donde debe haber control de los gases, tienen un problema las dioxinas; de la construcción básicamente inocuos pero ocupan gran volumen, principalmente inorgánico y puede reusarse. Según los efectos se clasifican en residuos peligrosos, aquel residuo o desecho que por sus características tóxicas, corrosivas, explosivas, inflamables, reactivas puede causar un riesgo o daño en la salud, también se consideran peligrosos, los envases, embalajes que estuvieron en contacto con ellos; no peligrosos, se denominan así por no presentar características de peligrosidad, los receptores debe verificar tipo de carga y clasificarla como peligrosa o no para su posterior tratamiento; inflamables, característica de un desecho que consiste en arder cuando hay fuerte ignición bajo ciertas condiciones de presión y temperatura; tóxico, característica de un desecho que consiste en provocar efectos biológicos adversos que puedan causar daño en la salud humana o en el ambiente, para los desechos tóxicos se definen criterios de toxicidad y se establecen límites de control:

A) Dosis letal media oral (DL50) para ratas menor o igual a 200 mg/kg de peso corporal.

B) Dosis letal media dérmica (DL50) para ratas menor o igual de 1000 mg/kg de peso corporal.

C) Concentración letal media inhalatoria (CL50) para ratas menor o igual a 10 mg/L.

D) Alto potencial de irritación ocular, respiratoria y cutánea, capacidad corrosiva sobre tejidos vivos.

E) Susceptibilidad de bioacumulación y biomagnificación en los seres vivos y en las cadenas tróficas.

F) Carcinogenicidad, mutagenicidad y teratogenicidad.

G) Neurotoxicidad, inmunotoxicidad y otros efectos retardados.

H) Toxicidad para organismos superiores y microorganismos terrestres y acuáticos.

I) Otros que las autoridades competentes definan como criterios de riesgo de toxicidad humana o para el ambiente.

Corrosivos, característica de un residuo que produce daños graves en los tejidos vivos con lo que esta en contacto o daños en los materiales. Radiactivos, desechos compuestos por elementos, isótopos, compuestos con una actividad radiactiva por unidad de masa que supere el valor establecido y capaces de emitir radiaciones ionizantes, directas o indirectas, de naturaleza corpuscular o electromagnética que en su contacto con la materia produzcan ionizaciones a niveles superiores a las radiaciones naturales de fondo.

La gestión de residuos sólidos se realiza en cuatro etapas: evitar, minimizar, tratar y disponer. Evitar es la acción ambiental más conveniente, luego le sigue minimizar que consiste en reducir, reutilizar, reciclar y recuperar, le sigue tratar que consiste en procesos físicos (separación fraccionada), químicos (calcinación), biológicos (compostaje), como acción ambiental menos conveniente está disponer que se realiza en rellenos sanitarios, rellenos de seguridad, rellenos de inertes.

Los efluentes gaseosos provienen mayoritariamente de las actividades industriales y de las grandes urbes (combustión de motores). Los contaminantes principales son: contaminantes del carbono (dióxido de carbono y monóxido de carbono); contaminantes del nitrógeno (monóxido del nitrógeno y dióxido de nitrógeno); contaminantes del azufre (trióxido de azufre y dióxido de azufre); plomo, mercurio (y otros elementos pesados) antes había plomo en la gasolina y la contaminación era muy alta, volátiles orgánicos de bajo peso molecular (benceno, dioxinas, amianto (hoy ya no se usa), CFC (hoy casi no se usa, se utilizaba en los equipos de refrigeración y en los aerosoles); partículas sólidas muy pequeñas que forman geles, humos, nieblas que no sólo afectan la salud humana sino también la estética y la visibilidad.

Los contaminantes pueden ser primarios como el monóxido de carbono, amoníaco, dióxido de azufre o contaminantes secundarios que son derivados de los anteriores como la lluvia ácida.

Una forma de eliminar los residuos sólidos es mediante incineración pero los gases deben ser tratados. Se utilizan filtros que retienen o adsorben las sustancias disueltas (contaminantes) en el gas, ciclones donde atraviesa el gas y por fuerza centrífuga se separan las partículas contaminantes, torres de absorción donde se pone en contacto un líquido con el gas y las partículas contaminantes se transfieren al líquido. Los precipitadores electrostáticos consisten en imanes que atrapan las partículas ferromagnéticas de la corriente gaseosa.

Los efluentes líquidos domiciliarios provienen de actividades domiciliarias como lavado de platos, de pisos, evacuación de los baños. Contienen alto contenido de materia orgánica, detergentes, sólidos, alta turbiedad, color negro por la presencia de sulfuros metálicos. La evacuación de la materia orgánica sin un tratamiento previo produce la disminución del oxígeno disuelto en el cuerpo receptor lo que compromete la fauna y flora acuática.

Las aguas blancas provienen de la lluvia y contienen residuos que arrastran desde los techos, azoteas, calles, veredas, también contienen contaminantes atmosféricos.

Un líquido cloacal crudo presenta características:.

• - Físicas como temperaturas variables, olor a podrido (presencia de sulfuros), color grisáceo-negro (presencia de sulfuros metálicos) y elevada turbiedad.

• - Químicas: presencia de calcio y magnesio, fosfatos, ion amonio, nitratos y nitritos, sulfuros, sulfitos y sulfatos, sodio, potasio, proteínas, glúcidos, lípidos y detergentes.

• - Biológicas: presencia de bacterias, virus y protozoos.

Para medir las características se emplean los siguientes parámetros:.

• - Físicos: temperatura, se compara el color con otros patrones, olor conductividad (para medir la concentración de especies inorgánicas), análisis de sólidos (para medir las proporciones de sólidos sedimentables, en suspensión y sólidos disueltos).

• - Químicos: pH, alcalinidad (presencia de oxhidrilos, carbonatos y bicarbonatos), dureza (presencia de calcio y magnesio), fosfatos (fósforo), nitrógeno amoniacal, nitritos y nitratos (nitrógeno), fósforo (desechos comunes y detergentes sintéticos), detergentes, grasas y aceites, sulfuros, oxígeno disuelto (determina presencia de organismos aeróbicos o anaeróbicos), DBO (cc de materia orgánica biodegradable), DQO (cc de materia orgánica).

Los efluentes líquidos también pueden provenir de establecimientos especiales o industriales. En los establecimientos especiales se produce el fraccionamiento, manipuleo y limpieza de artículos y materiales, no se produce ninguna transformación en su esencia. Ejemplos son: talleres mecánicos, laboratorios de análisis, tintorerías, fábricas de pastas, hospitales. En los establecimientos industriales se producen manufacturación, elaboración y procesos que producen nuevos productos a partir de materia prima o materiales empleados. Ejemplos son: curtiembres, frigoríficos, alimenticias, químicas, siderúrgicas, metalúrgicas, entre otras.

Desagües industriales: junto con los desagües cloacales constituyen la principal causa de contaminación de las aguas. Es difícil establecer las características de las aguas residuales industriales porque depende de la naturaleza y cantidad de residuos producidos lo que difiere según la clase de industria incluso para las del mismo tipo, ya que depende del proceso fabril desarrollado.

Un efluente se puede caracterizar según:.

• - Origen: se debe determinar si proviene de una línea o de varias líneas, varías líneas que se unen para luego tratarse o se tratan y luego se unen.

• - Cantidad: relacionado con la masa y el volumen del efluente. Debe conocerse si se evacua en forma continua o no.

• - Calidad: la composición física y química del efluente, que componentes hay y en que concentración, se mide en ppm y si son trazas en ppb.

El muestreo de control consiste en extraer una porción del efluente que sea representativa de la calidad de descarga del efluente en el momento de control, con el propósito de analizar la calidad de la misma. El muestreo tiene como objetivos: controlar la calidad del efluente y proponer un tratamiento en caso de que el mismo sea contaminante, controlar la eficiencia del tratamiento, determinar la factibilidad de reúso o recupero y analizar los efectos del vuelco al cuerpo receptor.

Preservación de las muestras

Los efluentes industriales o comerciales presentan una composición inestable debido a su variada composición que los obliga a cambiar la composición, concentración. La velocidad de los cambios se ve afectada por el pH, la temperatura, concentración y acción bacteriana. De la misma manera, la temperatura, color y las características de las sustancias oxidables y reducibles pueden cambiar rápidamente por lo que tales variables deben analizarse antes de llegar al laboratorio (in situ).

Si la naturaleza del efluente es tal que pudiera descomponerse rápidamente debería ser mantenida a baja temperatura para retardar la acción bacteriana y evitar el cambio de las características. El control de temperatura a 4 °C, retarda la acción bacteriana y suprime la volatilización de los gases disueltos, los cuales afectan las características físico-químicas de las muestras.

Para el análisis se recomienda extraer un volumen de 2 litros de muestra, almacenarlos correctamente en recipientes de vidrio o plástico que tengan boca ancha o tapa a rosca o cierre hermético.

Parámetros físicos

• - Aspecto: el termino turbio se aplica a aguas que contienen materia en suspensión que intervienen con el paso de la luz. En los lagos, aguas con relativa lentitud, la turbiedad se debe a dispersiones coloidales y en ríos en condiciones de desbordamiento se debe a dispersiones relativamente gruesas. La turbiedad es una consideración esencial en los abastecimientos públicos de agua por tres razones:.

• - Estéticos: cualquier turbiedad en el agua potable está relacionada con la posible contaminación por aguas residuales y los peligros asociados a ella.

• - Filtrabilidad: las aguas con mayor turbiedad son más difíciles de filtrar porque se taponan las aberturas de los filtros. Se vuelve más costosa,.

• - Desinfección: los sólidos de las aguas residuales municipales suelen encapsular los microorganismos por lo que el desinfectante no entra en contacto.

El método estándar actual de determinación de turbiedad se apoya en instrumentos que utilizan el principio de nefelometría. El instrumento tiene una fuente de luz que ilumina la muestra y detectores fotoeléctricos con una aditamento para lectura del rayo que forma ángulos rectos. Se acostumbra usar como estándar una suspensión de polímero de formazina u otras preparaciones disponibles de comercio. Los datos de turbiedad se emplean para determinar si es necesario un tratamiento de coagulación química y filtración en las plantas de abastecimiento de agua. Se emplea la determinación de sólidos en suspensión para verificar la remoción de la turbiedad en las aguas. La turbiedad se elimina mediante un tratamiento de coagulación-floculación.

• - Color: indica la presencia de sustancias coloidales o suspendidas con lo que puedo intuir la procedencia del efluente. El color natural existe en las aguas en forma de partículas coloidales con carga negativa. Debido a esto, se puede remover utilizando una sal que contenga un ión metálico trivalente como el sulfato de aluminio o el cloruro férrico, policloruro de aluminio. El color causado por la materia en suspensión es el color aparente y el color causado por los extractos orgánicos y vegetales que son coloidales es el color real. La intensidad de color aumenta con el pH, por esto es aconsejable medir pH junto con color. La materia en suspensión y la coloración (sólidos coloidales y disueltos) se remueven con una tratamiento de coagulación-floculación. El color natural, lo mismo que la turbiedad, se debe a gran cantidad de sustancias y se utiliza soluciones patrón para determinar los grados de color. Muchas muestras requieren de tratamiento previo para detectar el color real. Las aguas que contienen color natural tienen apariencia amarillo-marrón. A través de la experiencia se ha visto que las soluciones de cloroplatino de potasio teñidas con cloruro de cobalto dan tonos similares a los colores reales del agua. Variando la cantidad de cloruro de cobalto se obtienen otros colores. Para medir y describir colores que no están en esta clasificación se debe recurrir a la espectrofotometría.

• - Olor: es indicativo de la vejez del efluente doméstico, cuando es joven es ligeramente pútrido pero cuando es viejo se septiza y adquiere un olor fuertemente pútrido por el desarrollo de sulfuro de hidrógeno. El olor se puede deber a una gran variedad de sustancias químicas por lo que en su determinación se asocia su aroma a alguno conocido. Por ejemplo: cebolla (acetileno, yodo), hircinos (queso, sudor, etc.), desagradable (aminas, narcóticos, desechos animales, etc).

• - Temperatura: si bien el líquido cloacal doméstico tiene una temperatura un poco más elevada que el agua suministrada, encontrar líquidos con temperaturas mucho más elevadas nos indica que se está produciendo una descarga industrial o comercial. Producen deterioro de la red cloacal y aceleran las reacciones bioquímicas que llevan a cabo las bacterias por lo que el oxígeno disuelto se consume más rápidamente y la población de bacterias crece.

• - Conductividad: esta relacionado con los sólidos disueltos totales SDT=0,8 k uS/cm y proporciona una medida de la capacidad para transportar la corriente eléctrica y varía con el tipo y número de iones. Se puede determinar mediante una celda de conductividad unida a un circuito con un Puente de Wheatstone. El mismo da información acerca de la concentración de iones, es decir, la cantidad de especies inorgánicas que tiene el efluente. Las especies orgánicas son difíciles de ionizar y disolver. Para calibrar el conductímetro se utiliza KCl.

• - Sólidos: el término sólidos hace referencia a la materia suspendida y disuelta en el agua. Los sólidos pueden ser sedimentables, suspendidos, disueltos y coloidales. Los sólidos disueltos totales mide el total de residuos sólidos filtrables (sales y compuestos orgánicos). Los sólidos disueltos totales, en exceso, generan mal agrado para el paladar y reacción fisiológica adversa en el consumidor. Los sólidos sedimentables a los 10 minutos pueden destruir conducciones y equipos electromecánicos y los sólidos sedimentables a las 2 hs generan ambientes propicios para la degradación anaerobia. Se utilizan para evaluar el tratamiento realizado. Los sólidos en suspensión son aquellos que no están disueltos en el cuerpo de agua y se obtienen realizando la evaporación y pesaje de un filtro por el cual se hace pasar la muestra. Los sólidos disueltos no pueden determinarse directamente sino que deben obtenerse por diferencia entre sólidos totales y sólidos en suspensión. La determinación de sólidos totales por evaporación y pesaje se realiza para determinar la concentración de sólidos totales, sus fracciones fijas y volátiles en muestras líquidas y semisólidas como sedimentos de ríos o lagos, lodos que se aíslan o residuales o aglomeración de lodos de filtrado al vacío, centrifugación u otro proceso de deshidratación. Los sólidos totales se secan a 103-105 °C. La determinación de sólidos totales permite estimar la materia suspendida y disuelta que hay en el agua. Los sólidos sedimentables indican la cantidad de sólidos que pueden sedimentarse en un tiempo determinado de un volumen de muestra. Los sólidos en suspensión se determinan por la diferencia de peso de un filtro por el cual se hace pasar la muestra. Los sólidos coloidales no se detectan son estables, de difícil separación y análisis. Los sólidos volátiles y fijos se llevan a cabo por procedimientos de combustión, en los que la materia orgánica se volatiliza y al mismo tiempo se controla la temperatura para evitar la volatilización de sustancias inorgánicas. La prueba es compatible con la oxidación total de la materia orgánica. Consiste en incinerar la muestra a 550 °C.

• - pH: es el logaritmo de la actividad del ión hidrógeno. Sirve para indicar la alcalinidad o acidez del efluente. Un pH ácido corroe los sistemas de conducción y genera desprendimiento de gases. Se determina in situ. La vida acuática se desenvuelve a un pH entre 5 y 10, en otros niveles de pH se produce un desequilibrio en la vida acuática; determina tratamientos posteriores porque es un factor crítico en el ablandamiento, control de la corrosión, coagulación y en la desinfección. En el tratamiento biológico de aguas residuales, el pH se debe mantener en un margen favorable para los microorganismos. Se puede hacer en una gran variedad de materiales y en condiciones extremas siempre que se utilice el electrodo adecuado. Para pH mayor a 10 y a elevadas temperaturas se realiza con un electrodo de vidrio diseñado para tal propósito. Para sustancias semisólidas se utilizan electrodos en forma de lanza. Los electrodos se estandarizan con soluciones buffer de pH conocidos. Los pH muy ácidos son corrosivos y producen desprendimiento de gases.

• - Alcalinidad: es la medida de la capacidad para neutralizar ácidos. Se debe primariamente a las sales de ácidos débiles, aunque las bases débiles y fuertes también pueden contribuir. Los bicarbonatos son los que más aportan a la alcalinidad por estar en mayor cantidad porque surgen de la reacción entre el dióxido de carbono y la materia básica del suelo. En ciertas condiciones, el agua es alcalina por la presencia de carbonatos e hidróxidos. Esto se da en aguas superficiales con algas en crecimiento. La alcalinidad es causada por 3 grandes grupos que se clasifican de acuerdo a sus elevados valores de pH en: hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos. Las aguas muy alcalinas tienen sabor muy desagradable. Es medida volumétricamente con ácido sulfúrico 0,02N y se expresa en equivalentes de carbonato de calcio (o en ppm de CaCO3). Este parámetro es fundamental en los procesos de coagulación, ablandamiento, control de la corrosión, capacidad de amortiguamiento y en el tratamiento de residuos industriales (porque está prohibido verter aguas con alcalinidad cáustica).

• - Cloruros: si las concentraciones son elevadas producen un sabor salado que es rechazado por muchas personas. Los cloruros se pueden medir fácilmente por procedimientos volumétricos que emplean indicadores interno. El más utilizado es el Método de Mohr que emplea nitrato de plata como titulante y cromato de potasio como indicador. Es una consideración importante en la elección de abastecimientos para uso doméstico, agrícola e industrial. Las aguas salobres con elevado contenido de sales determinan el aparato que se va a utilizar para la determinación. La determinación permite regular la concentración en los efluentes industriales o domésticos para cuidar las aguas receptoras. Es un trazador y es muy útil porque su presencia no es visualmente detectable, no tiene efectos tóxicos, es un constituyente habitual del agua, el ión cloruro no es absorbido por el suelo, no es alterado ni cambiado por los procesos biológicos y se puede medir fácilmente.

• - Oxígeno disuelto: se realiza in situ o se lo fija mediante un reactivo químico. Se mide en mg/L. La solubilidad disminuye con la temperatura y con la salinidad. El nitrógeno y el oxígeno son escasamente solubles, y puesto que no reaccionan químicamente con el agua, su solubilidad es proporcional a las presiones parciales de los gases. A una temperatura determinada y en condiciones de saturación se estima mediante la Ley de Henry. Su solubilidad varía con la presión atmosférica a cualquier temperatura. Debido a que la velocidad de oxidación biológica aumenta con la temperatura y la demanda de oxígeno también aumenta pero la solubilidad del oxígeno disminuye se debe airear el sistema y esto tiene asociado costos de aireación. La solubilidad del oxígeno determina la velocidad de absorción de oxígeno porque la velocidad de reacción depende de la concentración y esto determina los costos de aireación. El oxígeno disuelto determina si la oxidación se produce por organismos aeróbicos o anaeróbicos. Los aeróbicos utilizan el oxígeno para la oxidación de compuestos orgánicos e inorgánicos para dar productos inocuos y los anaeróbicos realizan la oxidación por reducción de sales inorgánica como los sulfatos y los productos finales son perjudiciales. Puesto que las dos clases de microorganismos están propagados es importante mantener condiciones aeróbicas por lo que se realizan mediciones de oxígeno disuelto en el cuerpo de agua donde se vuelcan los efluentes y en los tratamientos aeróbicos de aguas residuales, industriales y domésticas. El oxígeno produce corrosión del hierro y de los aceros en sistemas de distribución de agua y en calderas de vapor por lo que la remoción de oxígeno es una práctica común en la industria energética. Los procedimientos volumétricos estándares para determinar el oxígeno disuelto en caso que la muestra esté correctamente preservada son el método Winkler o yodo métrico y sus modificaciones. También se puede utilizar un oxímetro (electrodo) y las mediciones se realizan in situ. El electrodo se puede descender a varias profundidades del líquido y las lecturas se hacen en un amperímetro conectado localizado en la superficie. Un líquido contaminado tiene oxígeno disuelto cero.

• - Oxígeno consumido: es la cantidad de oxígeno necesaria para oxidar las sustancias con propiedades reductoras presentes en el líquido residual. Las sustancias más comunes son: sales ferrosas, sulfuros, lípidos, glúcidos y aminoácidos. La determinación habitual es con permanganato de potasio como titulante e indicador del punto final. Esta titulación redox no es muy precisa ni reproducible pero da una idea de los mg/L consumidos por la materia orgánica presente en la muestra.

• - Demanda biológica de oxígeno: es la cantidad en mg/L de oxígeno necesaria para degradar la materia orgánica por acción de bacterias aerobias a 20 °C, en oscuridad y durante 5 días. La importancia de su determinación radica en que da una idea de cuán contaminado está con materia orgánica y el potencial consumo de oxígeno cuando se arroje al cuerpo de agua lo que compromete la fauna y flora acuática. Es esencialmente un procedimiento de bioensayo, por lo que se realiza en condiciones lo más semejantes a la naturaleza. Se debe evitar la re-aireación de las muestras a medida que el nivel de oxígeno disuelto disminuye durante el análisis y durante el muestreo. Debido a la limitada solubilidad del oxígeno, las muestras deben diluirse para asegurar que el oxígeno disuelto esté presente en la prueba. No debe haber sustancias tóxicas, nutrientes necesarios, fósforo, nitrógeno y algunos oligoelementos. La demanda biológica es producida por un grupo variado de microorganismos que llevan la oxidación hasta dióxido de carbono y agua. Por lo que en las muestras debe haber una carga de microorganismos "semillas" necesaria para que se produzca la oxidación biológica. Las reacciones oxidativas se derivan de la acción biológica y la velocidad de estas reacciones dependen del número de microorganismos y la temperatura. Los efectos de la temperatura se mantienen constantes a 20 °C que es un promedio de las temperaturas de las aguas naturales. La oxidación biológica a una temperatura de 20 °C y en las demás condiciones de operación (por ejemplo, oscuridad) se considera completa al cabo de 20 días. Como no se puede esperar tanto tiempo para los resultados se analiza durante 5 días. Por lo que la DBO medida es sólo una fracción de la total. El tiempo total para la oxidación biológica dependerá de la semilla y la naturaleza de la materia orgánica, y sólo se determina experimentalmente. La prueba de DBO depende de la medición de oxígeno disuelto. Sirve para medir la capacidad de autopurificación de la corriente y establecer los niveles de DBO para el vuelco al cuerpo de agua. Es una consideración importante para el diseño de los equipos de tratamiento, la elección del método de tratamiento y determinar el tamaño de los equipos de los filtros percoladores y las unidades de lodo activado. Después que las plantas de tratamiento comienzan a operar, los resultados se utilizan para evaluar la eficiencia de los procesos. Para resumir las limitaciones de la DBO: disponer de siembra aclimatada (nutrientes necesarios, evitar re-aireación, semillas), medición de sólo una fracción de lo biodegradable, tiempo (mínimo 5 días), pretratamientos en caso de efluentes tóxicos.

• - Demanda química de oxígeno: la ventaja es que el tiempo de análisis es de 3 horas, la desventaja es que no da idea de la biodegradabilidad. Se deben disponer de datos de DBO/DQO para determinar el grado de biodegradabilidad de la muestra. Es la cantidad en mg/L de oxígeno necesaria para degradar químicamente la materia orgánica contenida en el líquido residual a 150 °C durante 2 horas y mediante un agente oxidante fuerte como el dicromato de potasio. La importancia de su determinación radica en que se puede conocer y modificar los niveles de DQO del efluente antes del vuelco a la cloaca o al cuerpo receptor ya que los niveles altos de DQO indican elevada presencia de sustancias orgánicas y sustancias inorgánicas reductoras que consumen el oxígeno disponible para la fauna y flora acuática provocando su desaparición. El método permite medir la materia orgánica presente en la muestra porque los compuestos orgánicos se oxidan en presencia de un oxidante fuerte como el dicromato de potasio en condiciones ácida. El dicromato de potasio degrada la materia biológicamente oxidable como la materia orgánica biológicamente inerte. No proporciona datos acerca de la velocidad a la que se estabiliza el material biológicamente activo porque degrada lo biológicamente resistente como lo biológicamente oxidable. Todos los agentes oxidantes deben colocarse en exceso, es necesario medir el exceso que queda al final de la reacción para conocer la cantidad original de materia orgánica. La ventaja del dicromato es que el exceso puede medirse con relativa facilidad. Ciertos compuestos orgánicos como ácidos grasos de bajo peso molecular no pueden ser oxidados por el dicromato, por lo cual se utiliza un catalizador. Los resultados se expresan en mg/L necesarios para la oxidación. La determinación de DQO se lleva a cabo en un digestor y luego se determina por titulación o colorimetría. Para efluentes industriales está reglamentado 500<DQO<10000 para cursos contaminados y para cursos no contaminados DQO<20. Conjuntamente con la DBO, la DQO es útil para indicar las condiciones tóxicas y la presencia de sustancias biológicamente resistentes. Con los datos de DBO y DQO se obtiene alguna de estas relaciones:.

DBO/DQO<0,2-->Materia orgánica biológicamente resistente.

DBO/DQO=0,4--> Tanto Materia orgánica biológicamente resistente como materia orgánica biológicamente oxidable.

DBO/DQO>0,6-->Materia orgánica biológicamente oxidable.

• - Serie nitrogenada: son determinaciones colorimétricas las que se realizan, las mido con el espectro o comparación de color con patrones. La química del nitrógeno es compleja ya que tiene varios estados de oxidación los cuales pueden ser inducidos por los organismos vivos. Las bacterias pueden inducir estados positivos o negativos y dependen de que sean organismos aeróbicos o anaeróbicos. Sólo unos pocos estados de oxidación son los que influyen en la calidad del agua. El nitrógeno de amonio se mide en espectro o se compara con un patrón. Para medir nitrógeno de nitritos y nitrógeno de nitratos se compara con un disco con escala de colores. En las aguas de contaminación reciente, el nitrógeno está en forma de nitrógeno orgánico y amoníaco. A medida que el tiempo pasa el nitrógeno se convierte en nitrógeno amoniacal, y si existen condiciones aeróbicas pasa a nitritos y luego a nitratos. Si se realizará un tratamiento aeróbico, tiene que haber suficiente nitrógeno ya que es un elemento fertilizante necesario para el crecimiento de las algas sino debe ser suministrado por fuentes externas. Pero si se vuelca nitrógeno en exceso, principalmente nitrato, se genera eutrofización (superpoblación de algas) y el líquido se putrefacta o contamina por eso es tan importante este análisis. La determinación de nitrógeno se realiza para controlar el grado de purificación en las etapas del tratamiento. Es bien sabido que el amoníaco no ionizado es tóxico y el ión amonio no lo es. El pH es el factor que controla la toxicidad del amoníaco y no es un problema si el pH es menor a 8 y la concentración de amoníaco es menor a 1 mg/L. El control de amoníaco se puede realizar por remoción efectiva del amoníaco o por nitrificación (que se oxide a nitritos y luego a nitratos). En algunos casos, la limitación es la cantidad de nitrógeno total. Las técnicas de determinación de nitritos, nitratos y nitrógeno amoniacal varían para cada parámetro por lo que no sólo puede cuantificarlo sino también identificarlo. El nitrógeno total se determina por el método de Kjeldahl. La determinación de nitratos sirve para saber si el establecimiento cumple con los niveles máximos del contaminante. La determinación de nitrógeno orgánico y amoníaco para saber si hay la cantidad suficiente de nitrógeno disponible para el tratamiento biológico. Si no hay la cantidad suficiente, se debe aportar por fuentes externas.

• - Fósforo: se expresa en mg/L de fósforo de fosfatos. La técnica de análisis se basa en una reacción que da coloración y que se compara con patrones de color. Los polifosfatos se utilizan en abastecimientos de agua públicos como medios para controlar la corrosión. También se utilizan en aguas ablandadas para estabilizar el carbonato de calcio y evitar la necesidad de re-carbonización. Todos los abastecimientos de agua superficiales son base para el crecimiento de organismos acuáticos como las algas o cianobacterias y dicho crecimiento depende de la cantidad de elementos fertilizantes que tenga el agua. El nitrógeno y el fósforo son los elementos fertilizantes para el crecimiento de algas y cianobacterias por lo que sus concentraciones son limitantes de la tasa de crecimiento. Cuando hay abundancia de los dos elementos ocurre el florecimiento de algas y el líquido eventualmente se putrefacta. El agua doméstica tiene altos niveles de fósforo. La mayor parte del fósforo inorgánico es aportado por los desechos humanos, estos provienen de la degradación metabólica de las proteínas y la eliminación de fosfatos por la orina; además de los fuertes detergentes sintéticos. Los compuestos de fosfatos son ampliamente usados en las plantas de vapor para eliminar la formación de costras en las calderas. Se puede medir el ortofosfato a partir de los polifosfatos debido a su estabilidad en condiciones de pH, tiempo y temperatura. Los polifosfatos y las formas orgánicas del fósforo deben convertirse a ortofosfatos los cuales pueden determinarse cualitativamente por métodos gravímetricos, colorimétricos o volumétricos.

• - Detergentes: actualmente los detergentes son biodegradables, tienen tratamientos más sencillos pero tienen otros efectos como la formación de espuma que dificulta el tratamiento y los análisis. Se realiza una determinación colorimétrica tras previa extracción con cloroformo.

• - Grasas y aceites: forman películas y costras en la superficie que tapan las tuberías, afectan la estética de los cuerpo de agua, forman un película en la superficie que impide la transferencia de oxígeno desde el aire hasta el agua por lo que comprometen la fauna y flora acuática. Se determinan por gravimetría mediante el método de sustancias solubles en éter etílico. Son solubles en éter etílico e insolubles en agua.

• - Fenoles: son contaminantes y tóxicos que le imparten olor y sabor al líquido. Se determinan por espectrofotometría.

• - Metales pesados: en donde se destaca el Cu, Ni, Hg, Cd, Cr, Pb y se determinan por espectroscopia de absorción atómica. Son generados por metalúrgicas, siderúrgicas, automotores que generalmente los reciclan y no los deponen.

• - Hidrocarburos: como la nafta y el petróleo. Son determinados por HPLC.

• - Pesticidas: pueden ser clorados y fosforados, se determinan tanto en aguas como en sedimentos. Son muy contaminantes por lo que se admiten en concentraciones muy bajas. Se determinan por HPLC y por cromatografía gaseosa.

• - Sulfuro: su presencia se debe a la descomposición de la materia orgánica presente en el líquido residual. Se generan por la reducción bacteriana de los sulfatos. Se determinan por colorimetría y dan un color azul. Son tóxicos y corrosivos.

• - Cianuro: los cianuros son compuestos potencialmente tóxicos ya que un cambio de pH en el medio puede liberar ácido cianhídrico, compuesto asociado a la máxima toxicidad, por lo que es importante determinar la presencia como ión cianuro de todos los compuestos cianurados que hay en las aguas residuales, residuales tratadas, potables, naturales. Se determina por métodos potenciométricos o por espectroscopia. Se debe mantener a pH alcalino.

Estos son los más básicos y generales. Luego dependerá de cada industria la determinación de otro factor.

Las principales fuentes de contaminación del agua son los establecimientos industriales y los especiales. Dentro de los establecimientos especiales se encuentran las operaciones de fraccionamiento, manipuleo o limpieza de artículos y materiales, no producen ningún tipo de transformación de producto en esencia. Ejemplos son: hospitales, estación de servicio, lavaderos de autos, hiper y supermercados. Dentro de los establecimientos industriales está la manufacturación, elaboración y procesos que producen transformación de la materia prima o materiales empleados o dan origen a nuevos productos. Ejemplos son: curtiembres, frigoríficos, textiles, papeleras, metalúrgicas, siderúrgicas, alimenticias (lácteos, bebidas con/sin alcohol, pescados), destilerías, ingenios azucareros y químicas (pinturas y colorantes, fertilizantes, pesticidas, insecticidas, productos de limpieza).

Los desagües industriales, conjuntamente con los desagües cloacales, constituyen la causa predominante de contaminación de las aguas. Es muy difícil definir las características de los desagües industriales, dado que presentan la particularidad de su gran variedad en cuanto a naturaleza, y cantidad de residuos producidos, verificándose notorias diferencias según los tipos de industrias, concepto que incluye a las similares, ya que depende de la modalidad del proceso fabril desarrollado. Por ejemplo, un frigorífico arroja un efluente con materia orgánica, sólidos, grasas y detergentes.

Las aguas cloacales (residuales) están compuestas principalmente por el desecho de tres grupos principales:.

• - Aguas de uso doméstico: son, simplemente, las que se utilizan para el aseo personal, en la cocina y para limpieza.

• - Residuos humanos: son las que se usan para el transporte de materia fecal y orina hacia las cloacas.

• - Residuos no domiciliarios: provenientes de actividades industriales, comerciales y de servicios. Este grupo suele contener la mayor carga de contaminación por lo que suele exigirse un pretratamiento de las aguas que se vuelcan a la red cloacal (principalmente a las industrias), que en muchos casos no se cumple o es ineficiente.

Para medir los contaminantes físicos utilizaría los parámetros físicos como la turbiedad, color (aparente real), olor, temperatura, conductividad (para determinar que especies inorgánicas tiene el efluente), análisis de sólidos (para evaluar los porcentajes de los distintos tipos de sólidos que pueda contener el agua como sólidos en suspensión, sedimentables, coloidales y disueltos). Para medir los contaminantes químicos utilizaría los parámetros químicos como el pH, alcalinidad (para determinar la presencia de oxhidrilos, carbonatos y bicarbonatos), cloruros, oxígeno disuelto (determina organismos aeróbicos y anaeróbicos), DBO (para determinar el poder contaminante de los residuos), DQO (para medir la cc de materia orgánica), fósforo (desechos comunes, detergentes sintéticos), detergentes, grasas y aceites, sulfatos.

Para medir la turbiedad se utiliza un turbidímetro; el color se mide con el espectrofotómetro; el olor por análisis sensorial; la temperatura se mide con un termómetro; la conductividad con un conductímetro; los sólidos disueltos y suspendidos mediante filtración y gravimetría; los sólidos sedimentables mediante sedimentación en un cono de Imhoff; los sólidos coloidales se miden por espectrofotometría. Para medir pH se utiliza el peachímetro; para medir dureza se utiliza la alcalinidad; cloruros mediante titulación con nitrato de plata; oxígeno disuelto mediante un oxímetro; materia orgánica se mide con DBO, oxígeno consumido, DQO; fósforo mediante fosfatos; nitrógeno mediante nitrógeno amoniacal, nitratos, nitritos; detergentes mediante sustancias reactivas al azul de orto-toluidina; grasas y aceites mediante sustancias solubles en frío en éter etílico.

Características del líquido cloacal

El conocimiento de la naturaleza del agua cloacal, es fundamental tanto para el tratamiento y evacuación como la gestión de calidad medioambiental. Las aguas cloacales se caracterizan por su composición física, química y microbiológica. Las propiedades se relacionan entre sí, por ejemplo la temperatura afecta la actividad microbiológica y los gases disueltos que hay en el agua. Las características físico-químicas son alta alcalinidad, alta turbiedad, gran presencia de sólidos disueltos, gran presencia de sólidos en suspensión, alta cantidad de materia orgánica, detergentes, color negro por la presencia de sulfuros metálicos. Las características microbiológicas son presencia de virus, protozoos y bacterias que se desarrollan cuando el líquido se estabiliza biológicamente. El tratamiento propuesto para depurar un efluente cloacal comienza con una reja que retiene los sólidos en suspensión más grandes, luego posee un desarenador que retiene los sólidos sedimentables a los 10 minutos, luego contiene un sedimentador para retener los sólidos sedimentables que no se separaron en el desarenador, la etapa siguiente es una neutralización donde se adiciona un ácido como el clorhídrico o el sulfúrico para disminuir el pH hasta pH neutro, posteriormente pasa a un tratamiento de barros activados donde se remueve la materia orgánica, sólidos en suspensión y la coloración, luego pasa a una adsorción con carbón activado donde se eliminan partículas que causan olor y color, el resto de la materia orgánica, detergentes.

Las características físicas más importantes de un agua residual son el contenido total de sólidos, el olor, la temperatura, la densidad, el color, la turbiedad y el pH. Para evaluar el aspecto se utiliza la turbiedad con turbidímetro, el color que se mide es el aparente real mediante colorimetría, olor mediante análisis sensorial, temperatura a través de un termómetro, conductividad (para determinar que cantidad de especies inorgánicas tiene el efluente) mediante un eléctrodo, análisis de sólidos (para evaluar los porcentajes de los distintos sólidos que pueden contener el agua, ya sea en suspensión, coloidales, sedimentables y disueltos).

• - Sólidos. Se define el contenido de sólidos como el residuo no volátil después de someter al agua a un proceso de evaporación a 100 °C y a un secado en estufa a 103-105 °C durante una hora. La determinación corresponde con los sólidos disueltos y en suspensión. Los sólidos sedimentables son los sólidos que sedimentan en el fondo de un recipiente con forma de cono (cono de Imhoff) de un litro de líquido residual en el transcurso de 2 horas. La muestra bien agitada se coloca en los cono de Imhoff. La determinación se realiza en ml/L y mg/L. Permite obtener una medida aproximada de la cantidad de barros que se obtendrán en la decantación. Los sólidos sedimentables dan idea del origen orgánico e inorgánico de dichos sólidos. Los sólidos sedimentables a los 10 minutos corresponden a los sólidos inorgánicos, más pesados luego comienza a sedimentar la materia orgánica hasta completar las dos horas. A las 2 horas se estima que se separaron todos los sólidos sedimentables. Los sólidos totales también se clasifican en sólidos filtrables o no. Esto se determina mediante un filtro de fibra de vidrio. Los sólidos filtrables corresponden a los sólidos disueltos y coloidales. Los sólidos no filtrables corresponden a la materia en suspensión. Los sólidos en suspensión pueden ser sedimentables o no. Los sólidos en suspensión sedimentables se separan en un desarenador (sólidos sedimentables a los 10 minutos) o en un sedimentador (sólidos sedimentables a las 2 horas). Los sólidos en suspensión no sedimentables se separan mediante un tratamiento de coagulación-floculación o por oxidación biológica en un tratamiento de lodos activados y en ambos existe una posterior decantación. Un sedimentador puede retener los sólidos sedimentables a los 10 minutos pero no se debe sobrecargarlo. Los sólidos totales se clasifican en volátiles y fijos, en función de su volatilidad a 550 °C, temperatura a la cual los compuestos orgánicos se oxidan y pasan a formar gases y la fracción inorgánica queda en forma de cenizas. Los sólidos volátiles corresponden a la materia orgánica y los sólidos fijos corresponden a la materia inorgánica. Los sólidos filtrables corresponden con los sólidos disueltos totales. Las aguas para consumo humano con alto contenido de sólidos disueltos genera mal agrado al consumidor o puede inducir una reacción fisiológica adversa en él. Los análisis de sólidos sirven como indicadores de la efectividad del tratamiento biológico y físico-químico. La determinación de sólidos totales es un método muy utilizado: determinación de sólidos totales y sus fracciones fijas y volátiles en muestras sólidas o semisólidas provenientes de sedimentos de ríos y lagos, lodos aislados en tratamientos de aguas residuales y aglomeraciones de lodos en centrifugación, filtrado al vacío y otros procesos de deshidratación de lodos. Los sólidos en suspensión son aquellos que se encuentran en el agua sin estar disueltos en ella, y se calculan matemáticamente como la diferencia entre los sólidos totales y los sólidos disueltos. Los sólidos totales pueden ser no filtrables (disueltos) y filtrables (no disueltos) y se determinan por un filtro mediante gravimetría. Los sólidos volátiles y fijos se determinan por incineración en mufla a 550 °C. A esta temperatura, se produce la oxidación de los compuestos orgánicos a dióxido de carbono y agua y resisten los compuestos inorgánicos. La determinación corresponde con la oxidación total de la materia orgánica. Los sólidos coloidales son estables y de difícil separación. Se determinan por espectrofotometría. Para agua potable se indica un valor máximo de 500 ppm de sólidos. En las calderas, producen la formación de espuma. Por la sedimentación excesiva se generan ambientes propicios para la degradación anaerobia. Los sólidos en suspensión interfieren con el normal desarrollo de la vida acuática disminuyendo la profundidad a la que atraviesa la luz solar. Los sólidos sedimentables pueden obstruir conducción, equipos electromecánicos de bombeo y entorpecer el funcionamiento de la planta depuradora.

• - Olores. Normalmente, los olores provienen de los gases liberados por la descomposición de la materia orgánica. El agua residual reciente tiene un olor más tolerable que el agua residual "séptica". Un olor característico del agua residual séptica proviene del sulfuro de hidrógeno que se genera por la reducción de sulfatos mediante bacterias anaerobias. Las aguas residuales industriales también pueden contener compuestos olorosos en sí mismos.

• Efectos de los olores: reducir el apetito, generar náuseas, vómitos, perturbaciones mentales, producir desequilibrios respiratorios. El olor a pescado es característico de las aminas, el olor a huevo podrido es característico del sulfuro de hidrógeno y el olor a materia fecal es característico del eskatol.

• - Temperatura: la temperatura del agua ejerce influencia sobre el desarrollo de la vida acuática, las reacciones químicas y velocidades de reacción, así como la aptitud del agua para determinados usos útiles. El aumento de la temperatura produce el aumento de las reacciones químicas y las velocidad de las reacciones químicas por lo que hay una disminución más rápida del oxígeno disuelto lo que compromete al desarrollo de la fauna y flora acuática. El aumento de la temperatura también produce la disminución de la solubilidad del oxígeno. Produce el deterioro de la red cloacal. La determinación se realiza in situ. Las temperaturas elevadas son características de una descarga cloacal. Los efluentes con temperaturas elevadas se enfrían mediante intercambiadores de calor, torres de enfriamiento, contacto con temperatura ambiente u otros métodos de enfriamiento.

• - Densidad: un lodo denso requiere mayores potencias de bombeo, incluso si es muy denso puede no moverse.

• - Color: es la capacidad que tiene de absorber ciertas radiaciones del espectro visible. El agua pura es azulada. No se puede atribuir a un componente exclusivamente pero si se atribuye los colores a varios contaminantes. Por ejemplo, el color grisáceo-negro se debe a la presencia de sulfuros metálicos. Se dice que el agua está septizada. Sirve, junto con el olor, para determinar cualitativamente la edad de un agua residual. El color grisáceo es característico del agua residual doméstica reciente. Al aumentar el tiempo en las redes del alcantarillado y desarrollarse condiciones más anaerobias se torna más oscura, el color grisáceo-negro se debe a la presencia de sulfuros metálicos que se generan por la reacción entre el sulfuro generado por la descomposición anaerobia y los metales presentes en el agua. Se dice que el agua es séptica. Algunas aguas industriales pueden añadir color a las aguas residuales domésticas. Indica la presencia de sustancias disueltas o coloidales con lo cual se puede intuir la procedencia del efluente. El color natural es causado por partículas coloidales con carga negativa. Se puede remover por coagulación mediante una sal que contenga un ión metálico trivalente como de hierro o de aluminio. El color causado por la materia en suspensión es conocido como color aparente y también puede ser removido por coagulación o por un tratamiento de barros activados. La intensidad del color aumenta con el pH. Por lo que se mide conjuntamente pH con color. El color natural así como la turbiedad se debe a una gran variedad de sustancias y se adopta un estándar arbitrario para su medida, dicho estándar se utiliza para medir directa e indirectamente el color. Hay que separar la materia en suspensión antes de medir el color real. Las aguas que contienen color real tienen apariencia amarillo-marrón y se pueden medir colorimétricamente. Se ha observado que las soluciones de cloroplatino de potasio teñidas con pequeñas cantidades de cloruro de cobalto dan tonos muy parecidos a los naturales. Variando las cantidades de cloruro de cobalto se obtiene la degradación de los tonos. Para medir y describir colores que no están en esta clasificación se utiliza la espectrofotometría que consiste en la medición de la fracción absorbida o transmitida por la muestra.

• - Turbiedad: es una medida de la capacidad de la muestra para transmitir la luz. Se mide en "NTU". Permite estimar la materia coloidal y en suspensión que está presente en la muestra.

• - Conductividad: está relacionado con los sólidos disuelta mediante un factor que es la constante de celda. Es una medida de la capacidad de la solución para transportar la corriente eléctrica. Depende de la cantidad de iones, su naturaleza, su valencia, la temperatura de la solución. Al aumentar la temperatura, aumenta la conductividad. Se determina mediante una celda de conductividad conectada a un circuito mediante un Puente de Wheatstone. Para calibrar el conductímetro se utiliza KCl. La conductividad y la dureza están relacionadas porque las sales de magnesio y calcio son las que más abundan y más contribuyen a la conductividad. Reflejan el grado de mineralización de las agua y su productividad potencial. Las sustancias orgánicas se disuelven formando puentes de hidrógeno por lo que también son sustancias disueltas.

• - pH: el rango de pH permitido en un efluente es de 5,5 a 10. Es el óptimo para el desarrollo de las formas de vida acuáticas. Se determina in situ. Gobierna innumerables procesos químicos incluso algunos que pueden generar condiciones nocivas para el hombre como el contacto de un efluente ácido con cianuro de sodio generando ácido cianhídrico, que es un gas letal. Indica si el efluente es ácido o alcalino. Un pH ácido corroe las cañerías y genera desprendimiento de gases en forma de espuma que dificulta el tratamiento y el análisis posterior. Antes del tratamiento biológico para evitar que los microorganismos no se desarrollen y no se produzca la oxidación biológica. El pH óptimo es 6-8,5. Depende de la concentración de dióxido de carbono esto se produce por la mineralización de las sales presentes en el agua. El pH de las aguas se debe a la composición de los terrenos atravesados son alcalinas si los terrenos son calizos y son ácidos si son silíceos. Los metales pesados se disuelven en medio ácido y precipitan en medio básico. Los electrodos se estandarizan con soluciones buffer de pHs conocidos. Se puede medir en una gran variedad de materiales y en condiciones extremas siempre que se utilice el electrodo adecuado. Para sustancias semisólidas es recomendable el electrodo en forma de lanza. Para sustancias con pH mayor a 10 y elevadas temperaturas son recomendables electrodos de vidrio diseñados para tal fin.

Para el estudio de las características químicas de las aguas cloacales se deben tener en cuenta la materia orgánica presente, la materia inorgánica y los gases disueltos. Más específicamente los sulfatos, carbonatos, bicarbonatos, cloruros, nitratos, nitritos, sulfuros, fosfatos, calcio, magnesio, sodio, potasio, hierro, manganeso, proteínas, glúcidos, lípidos y detergentes. Los parámetros para evaluar las características químicas son pH, alcalinidad (para determinar la presencia de oxhidrilos, carbonatos y bicarbonatos), cloruros, oxígeno disuelto (determina organismos aeróbicos y anaeróbicos), DBO (para determinar el poder contaminante de los residuos), DQO (para medir la cc de materia orgánica), fósforo (desechos comunes, detergentes sintéticos), detergentes, grasas y aceites, sulfuros.

• - Materia orgánica. Cerca del 75% de los sólidos en suspensión y del 40% de los sólidos filtrables de un agua residual son de naturaleza orgánica. Son sólidos que provienen de los reinos animal y vegetal, y de las actividades humanas relacionadas con la síntesis de compuestos orgánicos. Los principales grupos de sustancias orgánicas presentes en un agua residual son las proteínas (entre un 40% y un 60%), los hidratos de carbono (25%-50%), y las grasas y los aceites (aprox. 10%). Otro compuesto con importante presencia es la urea, principal constituyente de la orina, que por su rápido proceso de descomposición raramente está presente en aguas residuales que no sean muy recientes. Junto a los ya mencionados, el agua residual contiene pequeñas cantidades de un gran número compuestos orgánicos cuyas estructuras pueden ser simples como extremadamente complejas. En este grupo se encuentran los detergentes, los contaminantes orgánicos prioritarios, los compuestos orgánicos volátiles y los pesticidas de uso agrícola. Debido al incremento de la síntesis de moléculas orgánicas, el número de ellas presentes en el agua residual aumenta cada año.

• Proteínas. La composición química de las proteínas es muy compleja e inestable, pudiendo adoptar muchos mecanismos de descomposición diferentes. Además, como característica distintiva, contienen una elevada cantidad de nitrógeno y en muchos casos, también contienen azufre, fósforo y hierro. La urea y las proteínas son la principal fuente de nitrógeno de las aguas residuales.

• Hidratos de carbono. Desde el punto de vista del volumen y la resistencia a la descomposición, la celulosa es el hidrato de carbono más importante en el agua residual. La destrucción de la celulosa es un proceso que se da sin dificultad, principalmente, gracias a la actividad de algunos hongos, cuya acción es notable en condiciones ácidas.

• Grasas y aceites. Las grasas y aceites son compuestos de alcohol (ésteres) o glicerol (glicerina) y ácidos grasos. Químicamente son parecidos y los que son sólidos a temperatura ambiente se denominan grasas y aceites aquellos que están en estado líquido. Las grasas se encuentran entre los compuestos orgánicos de mayor estabilidad y no son fáciles de degradar biológicamente. Contaminan los cursos de agua formando una película sobre la superficie que impide el pasaje del oxígeno al agua. Forman costras en la superficie de las tuberías que impiden el pasaje del agua. Consiste en la determinación en peso de las sustancias solubles en frío en éter etílico. A partir de la muestra cruda, llevada a un pH 4.2 con 2 gotas de heliantina, se procede a generar el contacto de la muestra con éter etílico de manera que las grasas y aceites se solubilicen en el mismo, para luego evaporar el éter (bajo punto de ebullición) de la fase etérea, de manera que se pueden obtener la cantidad de grasas y aceites en peso del volumen utilizado en la muestra.

• - Demanda biológica de oxígeno. es la cantidad en mg/L de oxígeno que se requiere para descomponer la materia orgánica contenida en el líquido residual por acción biológica aeróbica en condiciones de 20 °C, en oscuridad y durante 5 días. La importancia de su determinación radica en que su valor da idea de cuán contaminado está el líquido con materia orgánica y su potencia consumo del oxígeno presente en recursos hídricos lo cual resulta perjudicial para el desarrollo de la fauna y flora presente en tales recursos. Es esencialmente un procedimiento de bioensayo que mide el oxígeno consumido por los organismos al utilizar la materia orgánica de un residuo, en condiciones lo más semejantes posibles a la naturaleza. Para hacer que la muestra se cuantitativa, las muestras se deben proteger del aire evitando la re-aireación a medida que el oxígeno disuelto disminuye. Además, debido a la limitada solubilidad del oxígeno en el agua, los residuos concentrados se deben diluir a niveles de demanda que mantengan este valor para asegurar que este valor de oxígeno disuelto esté presente en la prueba. Puesto que es un procedimiento de bioensayo, es de suma importancia que las condiciones ambientales sean apropiadas para que la actividad de los organismos vivos se realice sin obstáculos. Esto significa que no debe haber sustancias tóxicas, y que debe haber disponibilidad de los nutrientes accesorios necesarios para el crecimiento bacteriano, como nitrógeno, fósforo y oligoelementos. La demanda biológica es producida por un grupo diverso de organismos que llevan la oxidación de la materia orgánica hasta casi dióxido de carbono y agua. Por lo que es necesario que en la prueba haya un grupo de microorganismos llamados "semillas". Las reacciones oxidativas que tienen lugar en la prueba de DBO se derivan de la actividad biológica y la velocidad de estas reacciones está dada por la cifra de población de microorganismos y por la temperatura. Los efectos de la temperatura se mantienen constantes realizando la prueba a 20 °C, que es más o menos, el promedio de temperatura ya que se realiza un enfriamiento mínimamente con alguna otra corriente. La velocidad de los procesos metabólicos a 20 °C y en las condiciones de prueba es tal que, el tiempo se debe calcular en días. Teóricamente, se requiere un tiempo infinito para que finalice la oxidación biológica de la materia orgánica, pero para fines prácticos, la reacción se completa en 20 días; sin embargo, en la mayoría de los casos este período es largo y entonces se reduce a 5 días porque se encontró que el porcentaje de DBO que se obtiene es casi el total. En consecuencia se debe recordar que el resultado de la prueba realizada en este tiempo, representa una fracción del total. La cantidad exacta dependerá de la "semilla" y de la naturaleza de la materia orgánica, y sólo se puede determinar experimentalmente. La prueba de DBO se basa en las determinaciones de oxígeno disuelto; por lo que la precisión del resultado está influenciado en gran medida por el cuidado que se tenga en la medida de este último. La DBO es el criterio más importante usado para el control de las contaminación de las corrientes donde la carga orgánica se debe restringir para mantener los niveles adecuados de oxígeno disuelto. La determinación se utiliza en estudio para medir la capacidad de purificación de las corrientes y les permite a las autoridades fijar los valores reglamentados para el vuelco a estas aguas. Además, la información de DBO permite el diseño de los equipos de tratamiento; es un factor para la elección del tratamiento y se utiliza para estimar el tamaño de las unidades, especialmente en los filtros percoladores y en los lodos activados. Se utiliza para evaluar la eficiencia de las etapas. Como síntesis, las limitaciones del test de DBO son: disponer de siembra aclimatada, pretratamientos en caso de efluentes tóxicos, medición sólo de una fracción de DBO, tiempo mínimo de 5 días.

• - Demanda química de oxígeno. La ventaja del análisis es que sólo dura 3 horas, la desventaja es que no da una idea de la biodegradabilidad. Se hacen las determinaciones en muestra bruta y decantada, y se deben disponer de datos de DQO/DBO. Es la cantidad de oxígeno necesaria en mg/L para degradar químicamente la materia orgánica contenida en el líquido residual a 150 °C durante 2 horas con un agente oxidante como el dicromato de potasio en medio ácido. La importancia de su determinación radica en que su valor da idea del contenido de sustancias consumidoras de oxígeno como las orgánicas cuyas presencias en los recursos hídricos resulta perjudicial para el desarrollo de la fauna y flora acuática. Es una forma de medir la concentración de materia orgánica en los residuos domésticos e industriales. Esta prueba permite medir en un residuo la cantidad total de oxígeno que se requiere para oxidar la materia orgánica a dióxido de carbono y agua. La prueba se basa en que todos los compuestos orgánicos, con unas pocas excepciones, pueden ser oxidados por la acción de agentes oxidantes fuertes en condiciones ácidas. Durante la determinación de la DQO, la materia orgánica es convertida a dióxido de carbono y agua, independientemente de la capacidad biológica de la sustancias para ser asimiladas. Los valores de DQO son mayores que los de DBO, y pueden ser mucho mayores cuando existen cantidades significativas de materia orgánica biológicamente resistente. Una de las principales limitaciones de la prueba de DQO es la imposibilidad en diferenciar entre materia biológicamente oxidable y materia biológicamente inerte. Además, no proporcionan ningún dato de la velocidad a la que el material biológicamente activo se estabiliza en las condiciones de la naturaleza. La principal ventaja de la prueba de DQO es el poco tiempo que se requiere para la evaluación; la determinación se hace en 3 horas en vez de 5 días como con la DBO. Se ha observado que el dicromato de potasio es un excelente agente oxidante para la determinación de este parámetro, dado que es capaz de oxidar casi completamente una gran variedad de sustancias orgánicas hasta dióxido de carbono y agua. Debido a que todos los agentes oxidantes deben ser usados en exceso, es necesario medir el exceso que queda al final de la reacción con el objeto de medir cual es la cantidad utilizada en la degradación. Un importante punto a favor del dicromato es que el exceso se puede medir con relativa facilidad. Los ácidos grasos de bajo peso molecular requieren de un catalizador para oxidarse. En las condiciones de la prueba de la DQO, ciertos iones inorgánicos reducidos pueden ser oxidados y, por tanto, llevar a resultados erróneos. Los cloruros ocasionan los mayores problemas porque su concentración es alta en las aguas residuales. Esta interferencia se elimina mediante la adición de sulfato mercúrico a la muestra antes de agregar otros reactivos. El ión mercúrico se combina con iones cloruro para formar un complejo poco ionizado de cloruro mercúrico que no es oxidado por el dicromato. La determinación de la DQO se lleva a cabo en un digestor y luego se determina por colorimetría o por titulación. Para efluentes industriales: 500<DQO<10000. Para cursos no contaminados: DQO<20. Conjuntamente con la DBO, la DQO es útil para indicar las condiciones tóxicas y la presencia de sustancias orgánicas biológicamente resistentes. Si DBO/DQO<0,2 hay materia orgánica no biodegradable principalmente, DBO/DQO=0,4 hay materia orgánica biodegradable y no biodegradable en las mismas proporciones, si DBO/DQO>0,6 hay materia orgánica biodegradable principalmente.

• - Detergentes. Se clasifican como biodegradables y no biodegradables. Para la eliminación de estos últimos debe recurrirse a métodos fisicoquímicos. Los detergentes biodegradables generan espumas que interfieren con el proceso de depuración en las plantas de tratamiento y le dan un mal aspecto a los efluentes líquidos. La formación de espumas también dificulta llevar a cabo los análisis. La espuma genera una barrera al paso del oxígeno hacia el líquido. Esta determinación se realiza con kit colorimétrico para detergentes. Esta técnica se basa en que los detergentes aniónicos se combinan con la o-toluidina blue obteniéndose un complejo de color azul el cual es soluble en cloroformo; entonces a la muestra se le agrega el reactivo del kit y el cloroformo obteniéndose una fase clorofórmica coloreada de manera tal que la intensidad del color es proporcional a la concentración de detergentes que se mide con el comparador del kit.

• - Hidrocarburos: como la nafta y el petróleo. Son determinados por HPLC. Dan al agua un olor y sabor desagradables, lo que permite identificarlos en cantidades de PPB, lo que se intensifica con la cloración. La película superficial impide el intercambio gaseoso agua-aire, con el consiguiente trastorno para la vida acuática.

• - Pesticidas y Productos Químicos de Uso Agrícola. Estos compuestos no son de las aguas residuales, sino que suelen incorporarse a las mismas, como consecuencia de la escorrentía de parques, campos agrícolas y otras causas. La mayoría de estos productos son tóxicos para la mayor parte de las formas de vida, por lo que se consideran peligrosos contaminantes de las aguas superficiales. Las concentraciones de estos productos químicos pueden provocar la muerte de peces, contaminación de la carne del pescado (con lo que se reduce su valor nutritivo), y el empeoramiento de la calidad del agua. Pueden ser clorados y fosforados, y se determinan tanto en aguas como en sedimentos. Son muy contaminantes, por lo que no son aptos en bajas concentraciones (ug/L). Se analiza con HPLC y cromatografía gaseosa.

• - Materia inorgánica. Son varios los componentes inorgánicos de las aguas residuales que tienen importancia para la determinación y control de calidad del agua. Las aguas residuales, salvo el caso de determinados residuos industriales, no se suelen tratar con el objetivo de eliminar los constituyentes inorgánicos.

• - Alcalinidad. En las aguas residuales, está provocada por la presencia de sales de ácidos débiles, bases débiles y fuertes como hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos de calcio, magnesio, sodio, potasio y amonio. De todos ellos, los más comunes son el bicarbonato de calcio y el de magnesio porque se forman en cantidades considerables al reaccionar el dióxido de carbono con la materia básica del suelo. Es la medida de la capacidad para neutralizar ácidos. Normalmente, el agua residual es alcalina. Ocurre en aguas superficiales con algas en crecimiento por la cantidad de hidróxidos y carbonatos. La alcalinidad se debe principalmente a tres grupos de compuestos y de acuerdo a los altos valores de pH se clasifica en: hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos. Aguas muy alcalinas tienen sabor desagradable para el consumidor. La alcalinidad es medida volumétricamente por titulación con ácido sulfúrico N/50 y es expresada en equivalentes de carbonato de calcio (ppm de CaCO3). Este parámetro es fundamental para los procesos de coagulación química, ablandamiento de aguas, control de la corrosión, capacidad de amortiguación y en el tratamiento de residuos industriales, dado que está prohibido verter residuos con alcalinidad cáustica en aguas receptoras y en alcantarillas.

• - Nitrógeno y fósforo. Estos elementos son esenciales para el desarrollo de algunos microorganismos por lo que se conocen como nutrientes. Trazas de otros elementos, tales como el hierro, también son necesarias para el crecimiento biológico. Puesto que el nitrógeno es básico para la síntesis de proteínas, es necesario conocer la cantidad del mismo en las aguas para valorar la posibilidad del tratamiento biológico de las aguas residuales. Cuando la cantidad de nitrógeno es insuficiente, es necesario añadirlo para hacer tratable el agua. Cuando este se encuentra en exceso, puede ser necesaria la reducción de las cantidades de nitrógeno para evitar el crecimiento desmedido de algas. El fósforo también esencial para el crecimiento de las algas por lo que también debe ser controlado a la hora de verter el agua a los cuerpos receptores. Las formas más comunes en los que pueden encontrarse estos componentes son: para el caso del nitrógeno, el nitrógeno orgánico, el amoniaco, nitritos y nitratos. El fósforo se encuentra normalmente como fosfatos, polifosfatos y fosfatos orgánicos. Son determinaciones colorimétricas las que se realizan, las mido con el espectro. El nitrógeno de amonio se mide en espectro y se compara con un patrón. El resultado se expresa en mg/L. El nitrógeno de nitrito y el nitrógeno de nitrato se mide con un kit y se compara con un disco que tiene una escala de colores. Inicialmente el nitrógeno está como nitrógeno orgánico y amoníaco. Luego el nitrógeno orgánico se convierte gradualmente a nitrógeno amoniacal y más tarde, si hay condiciones aeróbicas, ocurre la oxidación a nitratos y nitritos. Al realizar el tratamiento hay que verificar si cuenta con la cantidad suficiente de nitrógeno para los organismos sino hay que agregar, pero si se vuelca en exceso, especialmente nitrato (un nutriente), se produce eutrofización (superpoblación de algas) y eventualmente se putrefacta. También se utiliza para corroborar el grado de purificación obtenida con los tratamientos biológicos. El amoníaco no ionizado es tóxico pero el ión amonio no lo es. La toxicidad por amoníaco no es un problema en aguas receptoras que tengan un pH menor a 8 y con una concentración de nitrógeno amoniacal menor a 1 mg/L. Por estas razones el control de amoníaco se puede efectuar por nitrificación o por remoción efectiva de amoníaco. En algunos casos, las limitaciones se aplican al nitrógeno total (nitrógeno orgánico más nitrógeno inorgánico) que puede existir en el efluente. Las técnicas de determinación de amonio, nitrito y nitrato pueden variar para cada parámetro, así que se puede determinar el tipo de contaminante no sólo cuantificarlo. El nitrógeno total puede determinarse mediante el método de Kjeldahl. La cantidad de nitrógeno amoniacal presente en el agua determina el cloro necesario para obtener residuales de cloro libres de cloración. Las determinaciones de nitratos son importantes para establecer si los abastecimientos de agua cumple con los niveles máximos. Los análisis del amoníaco y el nitrógeno orgánico son importantes para determinar si existe el suficiente nitrógeno para el tratamiento biológico. Si no es el caso, hay que aportar mediante fuentes externas. La cantidad de fósforo se expresa en (mg/L de P-PO4) y es la suma del fósforo orgánico como el inorgánico. La técnica de análisis se basa en una reacción que forma una coloración y es medida en el espectro. Loos polifosfatos se utilizan en algunos abastecimientos de agua públicos para controlar la corrosión. También se emplean en algunas aguas ablandadas para estabilizar el carbonato de calcio, con el fin de eliminar la necesidad de re carbonización. El nitrógeno y el fósforo son esenciales para el crecimiento de algas y las cianobacterias, y la limitación de estos elementos es usualmente el factor que controla la tasa de crecimiento. Cuando hay abundancia de los dos elementos tiene lugar el florecimiento de algas, que produce una variedad de condiciones molestas (eutrofización). El agua residual doméstica tiene altas cantidades de compuestos de fósforo. La mayor parte del fósforo inorgánico es aportado por los desechos humanos, como resultado de la degradación metabólica de las proteínas y la eliminación de los fosfatos presentes en la orina, además de los fuertes detergentes sintéticos. Los compuestos de fosfatos son utilizados en la plantas de generación de vapor para eliminar las incrustaciones. Se puede medir el ortofosfato sin interferencia en condiciones óptimas de pH, tiempo y temperatura. Las formas orgánicas del fósforo así como los polifosfatos se deben transformar a ortofosfatos, los cuales se pueden determinar cualitativamente mediante métodos gravimétricos, colorimétricos y volumétricos.

• - Nitrógeno amoniacal"). Si están aireadas no deben contener normalmente amoníaco porque este se convierte en nitritos y luego a nitratos. Las aguas negras siempre tienen amoníaco proveniente de los tramos de agua debajo de las aglomeraciones humanas. La existencia de amoníaco libre o ión amonio es una prueba de contaminación reciente y peligrosa. A pH elevados el amonio pasa a estado de amoníaco siendo recomendable valores menores a 0,025 mg/L.

• - Nitritos. En las aguas subterráneas se pueden encontrar nitritos como consecuencia de un medio reductor en aguas que ya han sido estabilizadas biológicamente. Cuando el nitrato está en contacto con metales fácilmente atacables ya sea a pH ácido o básico se pueden encontrar nitritos. La presencia de nitritos impotabiliza el agua junto con la presencia de patógenos porque son tóxicos.

• - Nitratos. Provienen de la oxidación bacteriana de los residuos generados por los animales. En las aguas superficiales y subterráneas hay más cantidad de nitratos a aumentar los niveles de nitratos por el aumento del uso de fertilizantes.

Un efluente residual con una concentración de 15 mg/L de fosfato (PO4(-3)), se vuelca a una laguna con un caudal de 30 m3/h ¿Cuál será el aporte diario en kg de fósforo (kg P) a dicho cuerpo?

15mg/L.30m3/h.1000L/m3.kg PO4/1000000mg.31kg P/95kg PO4.24h/día=3,52kg P/día.

• - Cloruros. Le comunican un sabor desagradable al agua. Pueden corroer las canalizaciones y depósitos. Además, para el uso agrícola, los contenidos en cloruros de aguas pueden limitar ciertos cultivos. Los cloruros son muy solubles en agua, no participan en los procesos biológicos, no desempeñan ningún papel en la descomposición, y no sufren pues modificaciones.

• - Azufre. El ion sulfato se encuentra tanto en las aguas de abastecimiento como en la residual. Para la síntesis de las proteínas es necesario disponer de azufre, que posteriormente se libera en el proceso de degradación. Los sulfatos se reducen químicamente a sulfuros y a sulfuros de hidrógeno bajo la acción bacteriana en condiciones anaerobias.

• - Fenoles.") son contaminantes y tóxicos que imparten sabor y olor al líquido, se analiza por espectrofotometría. La contribución a las aguas naturales es despreciable y biodegradable. Provienen de efluentes industriales aunque también de la degradación de los plaguicidas.

• - Metales pesados. Entre ellos se destacan el Ni, Mn, Pb, Cr, Cd, Zn, Cu, Fe, Hg, As. Algunos son imprescindibles para el normal desarrollo de la vida y la ausencia de cantidades suficientes podría limitar el crecimiento de las algas, por ejemplo. Debido a su toxicidad, la presencia en cantidades excesivas de cualquiera de ellos interferirá con el uso que se le pueda dar al agua. Es por ello que es conveniente controlar las concentraciones de dichas sustancias. Algunos de ellos son de uso común en la actividad agrícola y la industrial, por lo que sus límites están legislados. Son determinados por espectroscopia de absorción atómica. Son provocados por metalúrgicas, siderúrgicas, automotores y, generalmente no se reponen sino que se reciclan.

• - Gases. Los gases que con mayor frecuencia se encuentran en las aguas residuales son el nitrógeno, el oxígeno, el dióxido de carbono, el sulfuro de hidrógeno, el amoníaco y el metano. Los tres primeros son gases presentes en la atmósfera, y se encuentran en todas las aguas en contacto con la misma. Los tres últimos son producto de la descomposición (aerobia y anaerobia) de la materia orgánica.

• Oxígeno disuelto"). Es necesario para la respiración de los microorganismos aerobios y otras formas de vida. Es ligeramente soluble en agua y su presencia, al igual que la del resto de los gases, está condicionada por la presión parcial del gas en la atmósfera, la temperatura, la pureza del agua (salinidad, sólidos suspendidos, etc.). Su solubilidad es proporcional a la presión parcial puesto que no reaccionan químicamente y la ley de Henry rige el proceso porque es escasamente soluble. Se ve modificada por la mayor o menor presencia de sal y disminuye con la temperatura. Dado que evita la formación de olores desagradables en las aguas residuales, es deseable y conveniente disponer de oxígeno disuelto. Se mide in situ o se lo fija mediante un reactivo químico para medirlo en laboratorio. Se mide en mg/L. Aumentar la temperatura no produce una oxidación biológica superior a menos que se airee ya que el oxígeno tiene menor solubilidad. En los desechos líquidos, el oxígeno disuelto es el factor que determina que los cambios biológicos sean producidos por organismos aeróbicos o anaeróbicos. Los aeróbicos usan el oxígeno libre para la oxidación de la materia orgánica e inorgánica y forman productos finales inocuos, mientras que los anaeróbicos llevan a cabo la oxidación mediante la reducción de sales como sulfatos y los productos finales generalmente son muy perjudiciales. Se deben mantener condiciones favorables para los microorganismos aeróbicos sino se consideran condiciones nocivas. Consecuentemente para mantener condiciones aeróbicas, hay que realizar mediciones de oxígeno disuelto en los procesos aeróbicos y en los lugares de vuelco. El oxígeno es un factor importante en la corrosión de hierros y aceros, especialmente en sistemas de distribución de agua y en las calderas de vapor. Por lo que la remoción de oxígeno es una práctica común en la industria energética. Los procedimientos volumétricos estándares para determinar el oxígeno disuelto, en caso de que la muestra esté correctamente preservada, son el método de Winkler o yodo métrico y sus modificaciones. También se puede utilizar un oxímetro (electrodo) que permite las mediciones in situ de oxígeno disuelto. Dichos electrodos pueden descender a varias profundidades y las concentraciones de oxígeno disuelto se pueden leer en un micro amperímetro conectado localizado en la superficie. Un líquido contaminado tiene oxígeno disuelto cero.

• Sulfuro de Hidrógeno. Como ya fue mencionado, proviene de la descomposición anaerobia del azufre o la reducción de sulfitos y sulfatos minerales, primer pasaría a sulfito y luego a sulfuro de hidrógeno. Su formación queda inhibida en presencia de grandes cantidades de oxígeno. Es un gas incoloro, inflamable y con un olor típico. El ennegrecimiento de las aguas residuales se debe principalmente a la formación de sulfuro ferroso y otros sulfuros metálicos. Son tóxicos y corrosivos. Se determina por colorimetría, dan un color azul. Las aguas que contengan sulfuro de hidrógeno serán muy tóxicas a pHs ácidos, incluso para las bacterias. La toxicidad disminuirá extraordinariamente a pHs básicos.

• Cianuro. Los cianuros son compuestos potencialmente tóxicos ya que un cambio de pH en el medio puede liberar ácido cianhídrico, compuesto generalmente asociado con la máxima toxicidad de estos compuestos, es por ello que es de suma importancia determinar como ión cianuro (CN-) la presencia de todos los compuestos cianurados en aguas naturales, potables, residuales y residuales tratadas. Se determinan por métodos potenciométricos o por espectroscopia. Se debe mantener a pH alcalino.

• Metano. Es el principal subproducto de la descomposición anaerobia de la materia orgánica. Normalmente no se encuentra en las aguas residuales porque pequeñas cantidades de oxígeno son tóxicas para los microorganismos responsables de su producción.

• Oxígeno consumido").: se mide en (mg/L). Es la cantidad necesario de oxígeno para oxidar las sustancias con propiedades reductoras, presentes en un líquido residual. Entre las sustancias reductoras más comunes están: sales ferrosas, sulfuros, lípidos, glúcidos y algunos aminoácidos. La determinación habitual se realiza utilizando permanganato de potasio como oxidante. Esta titulación redox no es muy precisa ni reproducible pero da una idea de los mg/L consumidos por materia orgánica presente en la muestra.

Tal vez la característica más importante de las aguas residuales en este aspecto es la presencia de organismos patógenos procedentes de desechos humanos que estén infectados o sean portadores de una cierta enfermedad. Los principales grupos de organismos patógenos son las bacterias, los virus, los protozoos y los helmintos. Los organismos bacterianos patógenos que pueden ser excretados por el hombre causan enfermedades del aparato intestinal como la fiebre tifoidea y paratifoidea, la disentería, diarreas") y cólera. Debido a la alta infecciosidad de estos organismos, cada año son responsables de gran número de muertes en países con escasos recursos sanitarios.

Introducción

Como resultados del proceso se obtienen lodos y efluente clarificado. El efluente tratado se vuelca al cuerpo receptor o se reutiliza y los lodos se tratan y se disponen en rellenos sanitarios o se reutilizan (elaboración de biosólidos). La serie de procesos de tratamiento depende de ciertos factores:.

• - Características del efluente: pH, productos tóxicos, sólidos en suspensión, DBO.

• - Calidad de salida del efluente: se fija teniendo en cuenta los objetivos de la empresa y la aptitud del cuerpo receptor.

• - Disponibilidad de terrenos: los terrenos necesarios son grandes y debe poseer bajo costo.

• - Considerar futuras ampliaciones: se deberán realizar ampliaciones porque se requieren límites más estrictos.

Un tratamiento de efluentes es el conjunto de procesos destinados a modificar la composición física, química o biológica de los efluentes líquidos con el objeto de volverlos inocuos para su vuelco y recuperación para otros usos.

Los sólidos suspendidos gruesos se separan por filtración con rejas, los sólidos suspendidos sedimentables por sedimentación, los sólidos suspendidos finos no sedimentables por tamiz de abertura pequeña, los sólidos disueltos o suspendidos biodegradables por tratamiento biológico natural, los sólidos suspendidos biológicamente persistentes por adsorción u oxidación química, los sólidos disueltos inorgánicos se separan por ósmosis inversa, electrodiálisis, intercambio iónico.

Etapas del tratamiento de efluentes

Para un líquido cloacal, los tratamientos que se aplican son primarios (físicos) o secundarios (biológicos). Los tratamientos primarios son sedimentación, filtración y los secundarios son tanque Imhoff, biodigestor, lodos activados. Con los primarios se remueven los sólidos sedimentables y parte de la materia en suspensión, los sólidos disueltos y el resto de los suspendidos se remueve en tratamientos biológicos. Los tratamientos se clasifican según su grado de depuración en primarios (remueven más material), secundarios y terciarios y según los fenómenos involucrados en físicos, químicos y biológicos. Los tratamientos primarios corresponde con los físicos y los tratamientos secundarios corresponden con los biológicos o físico-químicos.

Pretratamiento

El objetivo del pretratamiento es la eliminación de los sólidos gruesos como trapos, ramas y de material inerte como ser arenas, gravas. Estos generan daños en las cañerías, bombas electromecánicas, obstrucciones al paso del fluido.

Esta etapa del proceso puede ser realizada con los siguientes dispositivos:.

• - Rejas: Se utilizan para eliminar sólidos gruesos como plásticos, maderas, trapos que ocasionan obstrucciones o daños en las cañerías, en los equipos electromecánicos de bombeo, evitar acumulación en digestores y decantadores. Se colocan inclinadas 60-80° respecto de la horizontal. Las rejas robotizadas se limpian solas. Las rejillas de finos se utilizan en vez de tanques de sedimentación pero estos se suelen evitar por problemas de estancamiento y porque no se obtienen mayores separaciones que los sedimentadores.

• - Tamizado: Se utilizan para separar partículas más finas que producen obstrucciones o daños en las cañerías o en los equipos electromecánicos de bombeo, acumulación en los digestores o en los decantadores. Se suele colocar luego de un desarenador o de un dispositivo de rejas. La operación se basa en la diferencia de tamaños así como con las rejas, sólo atraviesan las partículas de menor tamaño que la abertura de la malla. Puede ser estático o vibratorio y rotativo. Este último es una rueda que gira donde se van depositando los sólidos más grandes que las aberturas de la malla de la rueda.

• - Desarenado: En estos se separan las arenas, gravas, arcillas que ocasionan las obstrucciones, abrasiones, acumulaciones en digestores o decantadores. Se basa en la separación de partículas menores a un cierto tamaño por la diferencia de densidades entre el líquido y el sólido. Se retienen los sólidos sedimentables a los 10 minutos. El parámetro de diseño de un desarenador es el tiempo de retención que es la relación entre el volumen del sedimentador y el caudal de ingreso. Ocurre una sedimentación discreta donde las partículas mantienen su individualidad.

• - Compensación: se utiliza para atenuar las variaciones de caudal y del resto de los parámetros. Esto permite un sistema unificado y con menores puntos de operación lo que reduce los costos operativos.

• - Separación de aceites y grasas: Si hay material flotante como cerdas, estiércol, tripas, espumas, grasas y aceites se utiliza una cámara que se llama interceptor, este posee pantallas verticales que guían el paso del fluido y bastidores horizontales para retirar el material flotante una vez que llega a la superficie. El material flotante llega a la superficie por flotación natural sin utilizar ningún equipo. En cambio, si las grasas y los aceites están emulsionados, se utiliza un sistema con inyección de aire. El efluente ingresa a un depósito por medio de una bomba presurizadora donde se satura de aire y luego va hacia una válvula reductora de presión y finalmente a una cámara donde se liberan burbujas que encierran las sustancias dispersas y las llevan hacia la superficie. Los componentes de un sistema de inyección de aire son: 1) bomba de presurización 2) inyector de aire 3) depósito de retención 4) válvula reductora de presión 5) cámara de flotación.

• - Neutralización y homogenización: la homogenización consiste en mezcla corrientes que tengan características variadas de pH, sólidos en suspensión, DBO para unificar el sistema de tratamiento y mantener los parámetros en pocos valores, esto reduce los costos operativos. La neutralización consiste en agregar ácido o álcalis a las corrientes del efluente alcalinas y ácidas respectivamente para controlar los valores de pH. Para neutralizar corrientes ácidas se utiliza 1) lechos de caliza 2) soda Solvay 3) sosa cáustica 4) cal 5) amoníaco y la elección se limita a 1) costes de compra 2) velocidad de reacción 3) capacidad de neutralización 4) almacenamiento y vertido de los productos de neutralización. Para neutralizar las corrientes alcalinas, por cuestiones económicas, se emplea ácido sulfúrico o clorhídrico. La neutralización se realiza para mantener el pH favorable para el desarrollo de los microorganismos (el pH óptimo está entre 6 y 8.5), los pHs ácidos corroen las tuberías y generan desprendimiento de gases como espuma que dificulta los análisis y el tratamiento posterior, para unificar el sistema de tratamiento de las aguas de la cloaca, antes de la descarga al cuerpo receptor porque la vida acuática es muy sensible a variaciones del pH neutro.

Tratamiento primario

El objetivo de esta etapa es la remoción física de los sólidos sedimentables y parte de la materia orgánica, sólidos en suspensión. Los métodos para llevar a cabo esta etapa son:.

• - Sedimentación: se utiliza para separar los sólidos en suspensión sedimentables. Se basan en la diferencia de peso específico entre el fluido y el sólido. Dependiendo de la naturaleza de los sólidos en suspensión se clasifica en:.

1.Sedimentación discreta: las partículas mantienen su individualidad. Por ejemplo: deposición de arena, arcilla, grava en desarenadores. Un sedimentador funciona igual que un desarenador pero retiene sólidos sedimentables menos pesados durante un tiempo de retención de 2 horas. Contienen cámara rectangular o circular, paleta barrefondos, fondo inclinado ,tolva de lodos. Este es un equipo de sedimentación primaria.

Si se tiene un efluente con una concentración de sólidos a las 2 horas y a los 10 minutos, que tratamiento propone si la legislación prohibe los sólidos sedimentables en la descarga? Para eliminarlos se debe utilizar un desarenador ya que contiene sólo sólidos en suspensión sedimentables a los 10 minutos como arenas, arcillas, gravas.

2. Sedimentación con floculación. Las partículas se unen a otras para sedimentar como partículas de mayor tamaño y peso. Se considera sedimentación secundaria. Se suele realizar luego del tratamiento biológico.

3. Sedimentación por zonas. Las partículas caen formando una especie de manto como un solo cuerpo.

• - Flotación: separación de la materia dispersa. Se utiliza para separar grasas y aceites que están dispersos. Además se utiliza para espesar las suspensiones de barros biológicos. Mediante una bomba se impulsa el fluido para que se le inyecte aire que va hacia un tanque de presurización donde se consigue la saturación con aire. Luego va hacia a una válvula reductora de presión para pasar a una cámara de flotación donde se liberan las burbujas que encierran la materia dispersa como las grasas y los aceites y llevándolos a la superficie. Los componentes de un desengrasador son: 1) bomba de presión 2) sistema de inyección de aire 3) depósito de retención 4) válvula reductora de presión 5) cámara de flotación. Si la materia está flotante se utiliza un interceptor.

Ambos procesos pueden considerarse como pretratamiento en algunas bibliografías.

Tratamiento secundario

El objetivo en esta etapa es la degradación de la materia orgánica para estabilizarla en estado mineral en un reactor biológico, a través de la actividad microbiológica (generalmente bacteriana) que la utilizan como substrato. Estos reactores son el lugar donde se da la formación de la masa de microorganismos. Parte de esta biomasa se desprende y es arrastrada por el efluente, por lo que, generalmente, los reactores son seguidos por sedimentadores. Los sólidos sedimentados se recirculan al reactor biológico pero parte se descarta, a fin de mantener bajo control la población de microorganismos.

Los sistemas biológicos utilizados a nivel industrial que se aplican por lo general como tratamiento secundario pueden ser de tipo aerobio y anaerobio:.

• - Entre los procedimientos aeróbicos existe una diversidad de tecnologías disponibles como barros activados, lagunas de aireación, lechos percoladores, etc.

• - Los procesos anaeróbicos son fundamentalmente procesos de digestión que pueden aplicarse a residuos líquidos o sólidos e incluyen generalmente separación y aprovechamiento del gas producido. La transformación de la materia orgánica en metano y CO2 se lleva a cabo en tres etapas consecutivas en las cuales intervienen diferentes grupos de bacterias con formación de ácido acético, propiónico, butírico, láctico, fórmico, CO2 e H2 para llegar finalmente a metano y C02.

Se prefieren los procesos anaerobios sobre los aerobios por la reducción de los costos de operación. En los anaerobios, hay presencia de compuestos tóxicos (como el fenol), hay recalcitrantes o xenobióticos, que son aquellos cuya biodegradabilidad es muy dificultosa. En los procedimientos anaerobios hay menos producción de biomasa por unidad de reducción de sustrato por lo que el manejo y evacuación del exceso de lodo es menor, hay un menor requisito de nutrientes (no la materia orgánica), es posible operar a cargas superiores y se produce metano que es un gas que se puede utilizar como biocombustible. En un tratamiento aerobio, hay mayores tiempos de residencia, no hay emisión de malos olores, no se requieren temperaturas mayores (alrededor de 35 °C), la clarificación es más sencilla porque se manejan volúmenes mayores de sedimento, es más fácil controlar. Existen 3 factores predominantes para evaluar el tratamiento biológico de un efluente que contenga compuestos tóxicos o recalcitrantes. Esos factores son:.

• - La naturaleza de la conversión química necesaria, por ejemplo, los derivados halogenados aromáticos son fácilmente atacables por comunidades anaeróbicas, mientras que en el caso de comunidades aeróbicas los compuestos tienden a polimerizarse primero siendo más fácilmente atacables después.

• - La fisiología de los microorganismos comprendidos, la degradación anaeróbica es mas vulnerable que la degradación en paralelo. Algunos compuestos como el amoníaco, sulfitos, sulfatos pueden actuar como inhibidores de las bacterias metanogénicas. En el ciclo del nitrógeno, el nitrógeno se convierte gradualmente a amoníaco, y si hay condiciones aeróbicas, se convierte en nitrito y luego en nitrato. Si hay exceso de nitrógeno, se produce eutrofización, un crecimiento desmedido de algas y el líquido eventualmente se putrefacta. El amoníaco no ionizado es tóxico por lo que se prefiere su oxidación a nitritos y luego a nitratos, sino el amoníaco ionizado se convierte en amoníaco no ionizado por tratarse de una reacción reversible. Además, hay que controlar la cantidad de N porque sino se desarrollan condiciones de eutrofización.

Tratamiento terciario

Este tipo de tratamiento se realiza luego del tratamiento secundario y se realiza para darle un reuso al efluente.

• - Intercambio iónico: consiste en la transferencia de los iones que están en la solución a una resina donde se mantienen fuerzas electrostáticas superiores. Los iones que formaban parte de la resina pasan a formar parte de la solución. Se utiliza para recuperar metales preciosos, eliminar metales tóxicos y eliminar dureza. Ya que la desmineralización completa puede alcanzarse se combina el efluente resultante con la alimentación para generar agua que puede utilizarse como alimentación a la caldera. Existen una gran cantidad de sustancias naturales para el intercambio como las zeolitas pero las resinas sintéticas tienen mayor remoción de los iones. Las resinas son insolubles pero consiguen adherir grupos ácidos y básicos por reacciones químicas. El intercambio es reversible por lo que los iones vuelven al líquido para separarse más fácilmente durante la limpieza. El número de iones determina la capacidad de intercambio y el tipo de iones determina la selectividad iónica y la eficiencia del filtro. El material que compone las resinas es estireno o divini-benceno. Los intercambiadores iónicos pueden ser catiónicos o aniónicos. Los intercambiadores catiónicos separan los cationes que hay en la solución por hidrógenos (ciclo del hidrógeno) o por iones sodio (ciclo del sodio). El intercambiador debe regenerarse. Para remover los sólidos que lleva se hace pasar agua en contracorriente y luego se le hace pasar solución regeneradora concorriente que es salmuera para el ciclo del sodio y ácido sulfúrico para el ciclo del hidrógeno. Se hace pasar agua a contracorriente para remover el regenerante residual. Las resinas de los intercambiadores catiónicos contienen sales de ácidos débiles o fuertes, pero generalmente contienen sales de ácidos fuertes. Los intercambiadores aniónicos se utilizan para remover los aniones de la solución por iones oxhidrilos. Una vez que se saturó la resina se debe regenerar. Para ello se limpia a contracorriente con agua para remover los sólidos que quedaron en la resina. Luego se coloca la solución regeneradora concorriente que puede ser hidróxido de amonio o hidróxido de sodio. Se lava con agua a contracorriente para remover el regenerante residual. Las resinas de los intercambiadores aniónicos contienen bases débiles o fuertes pero suelen contener sales de bases fuertes.

• - Adsorción: es la concentración del soluto en un sólido, cuando se pone en contacto el sólido con la solución. La fase sólida se denomina fase adsorbente y las moléculas de soluto que se adsorben el adsorbato. Las fuerzas responsables de la adsorción son las de Van Der Waals que actúan entre las moléculas de soluto y las superficie del sólido. Es el resultado del desequilibrio de las fuerzas superficiales. En el interior de las moléculas no actúa ninguna fuerza porque las moléculas se rodean de similares. La capacidad de adsorción es proporcional a la superficie de adsorción por lo que al aumentar el área de contacto mayor interacción habrá. Como adsorbentes se utilizan los carbones activos en forma de granos y polvos para adsorber los detergentes, partículas que causan el mal olor y sabor, contaminantes orgánicos, cloro. Se preparan a partir de materia prima como lignito, madera, cáscaras de nuez mediante procedimientos de deshidratación y carbonización, seguido por la aplicación de vapor caliente. Tiene gran posibilidad de regeneración, 30 veces o más. Para regenerar se coloca el carbón a 930 °C en una atmósfera de aire-vapor. La regeneración elimina el material orgánico adherido y el carbón vuelve a su capacidad original. Las relaciones de equilibrio entre el adsorbente y el adsorbato se describen mediante isotermas de adsorción. Los modelos más utilizados son el de BET, Langmuir y Freundlich. Los datos se obtienen en ensayos continuos en laboratorio y se predice el efecto del pH, temperatura y otros parámetros sobre el proceso de adsorción. Se dice que están en equilibrio cuando la concentración del contaminante en la solución se halla en equilibrio dinámico con la concentración del contaminante en el sólido. La isoterma de Langmuir supone que las moléculas se adsorben formando una capa monomolecular y la Isoterma de BET supone que las moléculas se unen a capas previamente adsorbidas y que cada capa se adsorbe siguiendo el modelo de Langmuir. La operación de desorción puede ser continua o discontinua. En la operación discontinua se utiliza carbón en polvo que se mezcla con agua y luego se decanta. En la operación continua se utiliza una columna rellena de carbón granular por la que el fluido percola. A medida que desciende por la columna los contaminantes descienden progresivamente. La eliminación de contaminantes en columnas de carbón activo se lleva a cabo por 3 mecanismos: 1) adsorción 2) fijación de partículas grandes 3) deposición de materia coloidal. La sedimentación es por zonas o sea se forma una capa de transición donde la concentración es máxima en el fondo y es mínima en la parte superior. Esta es la zona activa de la columna y el movimiento progresivo se puede conocer mediante una curva de ruptura. Las ordenadas están en mg/L de DQO y en abscisas se coloca duración de flujo o volúmenes de lecho total. Normalmente las columnas de disponen en serie, cuando el efluente alcanzó la concentración especificada de ruptura en la primera columna se los introduce en la segunda para que no supere la concentración especificada de ruptura mientras se regenera la primera columna. Se ubica al final del tratamiento por ser un tratamiento terciario. Los procesos de adsorción no generan subproductos indeseables al agua, los equipos tienen diseño compactos por lo que ocupan poco espacio y los costos de operación y mantenimiento no son muy altos, flexibilidad ante la variaciones de caudal y concentración.

La desinfección consiste en la remoción de patógenos y algas mediante el agregado de desinfectantes físicos o químicos. Los físicos son las elevadas temperaturas o la radiación como la UV, los químicos son el permanganato de potasio, clorógenos y ozono. Dentro de los clorógenos están las cloraminas, hipoclorito de sodio, hipoclorito de calcio y el cloro gaseoso. Se suelen utilizar el hipoclorito de sodio y el cloro gaseoso por dejar un residual y por su bajo costo. Se debe dosificar al agua filtrada y antes de su consumo de manera que se satisfaga la demanda y quede un residual de 2mg/L. La eficiencia de la desinfección se mide con la presencia de coliformes. Las coliformes pueden ser fecales o totales. Si no hay coliformes entonces el resto de los patógenos tampoco se encuentran. Se aplica a efluentes que ya tuvieron un tratamiento primario y secundario, a efluentes destinados al consumo. La cloración también reduce la DBO porque oxida parte de los compuestos orgánicos, oxidación de los iones metálicos, oxidación de los compuestos que generan olor y sabor en el agua, oxidación de los cianuros a productos inocuos. Se realiza en una cámara de contacto ubicado al final del tratamiento.

Se deben desinfectar 15000 L/h de un efluente industrial cuya demanda de cloro es de 1 ppm con una solución de NaClO cuya concentración es de 8% p/V. ¿Qué dosis de producto en ml/min se requiere para prolongar la desinfección del líquido?

q(ml/min)=15000L/h.1mg/L.100/60.8.1000=3,125ml/min.

Dosificación

Desinfectante: hipoclorito de sodio

Dosis requerida(D): 1 ppm (mg/L)

Caudal del agua a tratar(Q): 10 m3/h

Concentración ClO-(C): 8%p/V

Dosis de trabajo para lograr su desinfección (q): Q.D.100/C.60=10.1.100/8.60=2,1 ml/min.

Tratamiento de lodos

Los lodos que resultan únicamente de los procesos de separación de sólido-líquido (decantación, flotación) se conocen como lodos primarios, y los provenientes de procesos biológicos se designan lodos secundarios. Los primarios consisten en partículas sólidas, básicamente de naturaleza orgánica. Los secundarios son fundamentalmente biomasa en exceso producida en los procesos biológicos. Para el caso de los lodos primarios, se separa entre un 30% y un 50% de la DBO del afluente en el clarificador primario como DBO insoluble. En la planta de lodos activos, alrededor de 2/3 de la DBO soluble separada corresponde a compuestos orgánicos oxidados para producir la energía de mantenimiento, pero el 1/3 restante corresponde a células microbianas que se encuentran en el lodo en exceso de purgas. Estos lodos no pueden evacuarse sin tratamiento previo. Se reducen las cantidades de compuestos orgánicos y volátiles contenidos sometiendo los lodos a una digestión, tanto los procesos de digestión aerobios como los anaerobios. El lodo resultante de la digestión, con un contenido menor en materia orgánica, se conoce como lodo estabilizado. Los objetivos principales de la estabilización son: (1) Reducción o eliminación de olores molestos (2) Reducción del volumen del líquido o peso de sólidos a tratar en operaciones sucesivas (3) Reducción de los microorganismos patógenos. Se deben aumentar el contenido de sólidos en los lodos para ello se hace espesamiento y desecado. En el espesamiento del 2 al 15% y en el secado del 15 al 50%. Para los lodos de difícil secado se hacen necesarios pretratamientos especiales que incluyen coagulación química y tratamientos térmicos. Luego se realiza la evacuación de dos maneras: vertido y aplicación al terreno o incineración.

Es un proceso de aireación, por un período significativo de tiempo, de una mezcla de lodo digerible de la clarificación primaria y lodo del tratamiento biológico aerobio, con una disminución de sólidos en suspensión volátiles (SSV) y la destrucción de células porque las bacterias se desdoblan porque el sustrato no es el suficiente. El objetivo principal es la reducción del lodo y para ello transforma las sustancias orgánicas en sustancias volátiles. Cuando la cantidad de lodo a digerir es pequeña se utiliza digestión en discontinuo, seguida de descarga intermitente de lodo digerido. La velocidad de destrucción de las células disminuye cuando la relación alimentación/microorganismo (A/M) disminuye. En consecuencia, a mayor proporción de lodos del primario en el proceso, más lenta es la digestión, ya que los lodos del primario tienen una DBO relativamente alta (alto A) y bajo SSV (bajo M), significando altos valores de la relación A/M. La curva para la DBO residual se hace casi plana al tiempo que la MLVSS alcanza su máximo. Teniendo en cuenta que la digestión aerobia de lodos tiene lugar en la fase de respiración endógena, no hay disminución prácticamente de la DBO soluble. El objetivo principal es la reducción de lodo a evacuar, más que la reducción de la DBO soluble. En caso de la digestión aerobia, los tiempos de residencia son menores que en los procesos anaerobios, lo que significa menores inversiones en capacidad o volumen de digestor. Por otro lado, sin embargo, los costes de energía por aireación suelen ser importantes. Esto hace a que se utilice en unidades pequeñas los digestores aeróbicos.

Control de calidad

El control de calidad puede ser interno o externo (también llamado evaluación de calidad). Un buen programa de control de calidad interno se compone de al menos 7 elementos: certificación de competencia del operador, recuperación de adiciones conocidas, análisis de estándares suministrados de forma interna, análisis de blancos de reactivos, análisis de duplicados, calibrado mediante estándares y análisis de gráficas de control.

La evaluación de calidad consiste en la utilización de medidas de control interno y externo con la intención de evaluar los datos obtenidos en el laboratorio. Incluye apartados tales como muestras de evaluación de rendimientos, muestras de comparación entre laboratorios y verificaciones de rendimiento de forma análoga al control de calidad interno.

Debo cumplir estándar de calidad, cuantas más etapas controlo, aumenta la calidad pero aumento el costo. Cuando existen desechos o subproductos no hace falta controlar la calidad salvo que exista uno que se puede utilizar.

De un producto o servicio es la percepción que el cliente tiene del mismo, es la capacidad de un producto o servicio para satisfacer necesidades, conjunto de características inherentes que le confieren capacidad para satisfacer necesidad implícitas y explícitas. Aunque la calidad no puede definirse fácilmente, uno sabe lo que es. Significar estar en un estándar más elevado, en vez de estar satisfecho con el mediocre. También podría definirse como cualidad innata, característica absoluta y universalmente reconocida.

La calidad tiene muchas definiciones que dependen del punto de vista que uno considere. Una definición desde la perspectiva del laboratorio de química la es la de ISO 9000: "la calidad es el grado con el que un conjunto de características inherentes cumplen los requisitos".

Desde una perspectiva de producto: es la capacidad de diferenciar cuali y cuantitativamente respecto de algún atributo requerido. Cantidad de un atributo no cuantificable monetariamente que tiene cada unidad.

Desde una perspectiva de usuario: la calidad se caracteriza según ciertos parámetros, la calidad de responder a una necesidad, la calidad de adecuarse al uso, la calidad de responder a las preferencias de los clientes.

Desde una perspectiva de producción: la calidad es el grado con el que un producto (o servicio) cumple con las especificaciones de diseño. Es conformidad con las especificaciones.

Desde una perspectiva de valor: calidad es superar las expectativas del cliente en cuanto a condiciones de uso y a un precio acorde. Grado con el que las características inherentes de un producto satisfacen las necesidades.

Los factores relacionados con la calidad tienen una dimensión técnica que engloban los aspectos científicos y técnicos que afectan al producto o servicio, dimensión humana que busca cuidar las buenas relaciones entre clientes y empresas y una dimensión económica que intenta minimizar costes tanto para los clientes como para la empresa. Otros factores relacionados con la calidad son: cantidad justa y deseada de producto que hay que fabricar y se ofrece, precio exacto según la oferta y demanda, rapidez de distribución del producto o de atención al cliente.

Determinaciones en el laboratorio

Las propiedades generales mensurables antes de procesar la muestra son el pH y la conductividad.

El pH es el logaritmo de la actividad del ión hidrógeno. Indica a una temperatura dada si una sustancia es ácida o básica. En el método potenciométrico se utiliza un electrodo para determinar el pH. Para medir se sumerge el electrodo, apoyado en su soporte si tuviere, en la solución donde se quiere medir el pH. Se agita suavemente para homogeneizar la muestra y se evita la entrada de dióxido de carbono. No se ve intervenido por oxidantes, reductores, turbidez, color. Recubrimientos de material graso o partículas pueden intervenir con la respuesta del electrodo. Para limpiarlo se frota suavemente el electrodo con papel o utilizando detergentes, luego se enjuaga varias veces con agua destilada. Además, se puede enjuagar con soluciones de ácido clorhídrico 0,1N e hidróxido de sodio 0,1N y luego guardarlo en solución tampón de pH 7 por una noche. Se lava varias veces antes y después de su uso. Cuidar de no apoyar el electrodo sobre el fondo o las paredes. Luego de utilizarlo se guarda en una solución para que su funcionamiento siempre sea el óptimo. El pH se ve afectado por la temperatura por efectos mecánicos y químicos. Debe medirse in situ.

Es directamente proporcional a la temperatura. Se mide a través del método potenciométrico por medio de un electrodo. El conductímetro se calibra con soluciones de KCl de conductividad conocida. No se ve afectada por el color, turbiedad, oxidante, reductor. Hay que lavarlo varias veces antes y después de su uso. Para las mediciones se sumerge el electrodo en la solución. Se homogeneiza la muestra por agitación durante la medición. Durante la medición no debe tocar las paredes o el fondo. Los resultados se ven afectados por material graso y partículas adheridas al electrodo. Para limpiar el electrodo se frota suavemente con papel el electrodo o se aplica solución de detergentes, seguido de un enjuague con agua destilada. Debe medirse in situ.

• - Utilizar guantes, gafas, guardapolvos, barbijos, pantalones largos, zapatos cerrados para evitar el contacto de los ácidos o de la muestra con la piel, ojos y boca.

• - No correr en el laboratorio.

• - No distraer a los demás.

• - Cada grupo se responsabilizará de su zona de trabajo y material.

• - No dejar útiles en el suelo.

• - Conocer donde están ubicados y el modo de uso de los elementos de protección químicos (antisépticos, alcohol, yodo), matafuegos, botiquín, duchas de emergencia, salidas de emergencia.

• - Cuando se estén trabajando con productos tóxicos trabajar bajo campana.

• - Mantener los reactivos en lugares seguros teniendo en cuenta su compatibilidad para guardarlos con otros.

• - Conocer las frases R y S de los reactivos. Las frases R son las advertencias o los riesgos y las frases S recomendaciones o consejos de trabajo.

Análisis de parámetros

Del análisis de un efluente de un establecimiento fabril se obtuvieron los siguientes resultados:.

Oxígeno consumido = 950 mg/L.

Residuo total a 105 °C = 1720 mg/L.

Residuo total a 600 °C = 210 mg/L.

Sólidos sedimentables totales = 560 mg/L.

Con estos datos ¿ Cuál o cuáles considera serían los principales efectos contaminantes si este efluente se arrojara a un arroyo sin ser previamente tratado?

Los parámetros muestran que hay una gran cantidad de materia orgánica por lo que si se vuelca sin ser tratado, el oxígeno disuelto disminuirá porque lo consumirá la materia orgánica y comprometerá la fauna y flora acuática. La materia en suspensión afecta a la vida acuática porque no deja que la luz solar los atraviese. Además, afecta el aspecto del cuerpo receptor por lo que causa un impacto socio-económico negativo.

Indique 3 contaminantes mayoritarios de las aguas residuales provenientes de un frigorífico y señale que parámetros emplearía para medir cada uno de ellos.

Un efluente proveniente de un frigorífico posee sólidos, grasas y aceites, detergentes y materia orgánica. La materia orgánica la mediría con oxígeno consumido, los sólidos con residuo total por evaporación, los detergentes con los fosfatos o el método de azul de o-toluidina proporciona una medición más directa, las grasas y aceites con sustancias solubles en frío en eter etílico.

Se determinan los siguientes parámetros para una industria textil: pH=10.2, T=60 °C, sólidos sedimentables a las 2 hs=0,8 ml/L. ¿Qué tratamientos aplicaría al efluente para que estos parámetros se ajusten a lo expresado por la normativa?.

Al principio se aplica una sedimentación para eliminar la materia sedimentable (no se permiten sólidos sedimentables a las 2 horas), luego se lo introduce en una cámara de contacto donde se lo neutraliza con ácido sulfúrico o clorhídrico (el pH permitido está entre 5,5 y 10). Se lo introduce en una torre de enfriamiento para que la temperatura de trabajo en el reactor biológico sea la correcta. Además, la temperatura de vuelco reglamentada es menor a 40 °C. Finalmente se lo introduce en un reactor biológico para degradar la materia orgánica no sedimentable. Una opción más económica es dejar enfriar la carga en un cámara por el ambiente hasta la temperatura objetivo con la desventaja que tomaría más tiempo.

¿Cuáles son los componentes mayoritarios de un líquido cloacal?¿Que tratamiento propone para eliminarlos?

Los componentes mayoritarios son sólidos sedimentables a los 10 minutos, grasas y aceites y materia orgánica. Para separar las grasas y los aceites, una parte de los sólidos sedimentables utilizaría una trampa de grasas, luego se coloca un desarenador para separar el resto de los sólidos sedimentables a los 10 minutos, luego se coloca un sedimentador donde se remueven los sólidos sedimentables que no se retuvieron en el desarenador, de carácter orgánico y menos pesados y finalmente se coloca un tratamiento de barros activados donde se separa el resto de la materia orgánica, el resto de los sólidos en suspensión y la coloración.

Se denomina de esta manera a las aguas que circulan sobre la superficie del suelo.

Pueden presentarse en forma correntosa como en el caso de corrientes, ríos y arroyos, o quietas si se trata de lagos, reservorios, embalses y lagunas.

El agua superficial se produce por la escorrentía generada a partir de las precipitaciones y por la infiltración de aguas subterráneas.

Para propósitos regulatorios, suele definirse al agua superficial como toda agua abierta a la atmósfera y sujeta a escorrentía superficial. Una vez producida, el agua superficial sigue el camino que le ofrece menor resistencia. Una serie de arroyos, riachuelos, corrientes y ríos llevan el agua desde áreas con pendiente descendente hacia un curso de agua principal. Esta área de drenaje suele denominarse como divisoria de aguas o cuenca de drenaje.

Una divisoria de aguas es una cuenca circundada por un surco de gran profundidad, que separa áreas de drenaje diferentes. La calidad del agua está fuertemente influenciada por el punto de la cuenca en que se desvía para su uso. La calidad de corrientes, ríos y arroyos, varía de acuerdo a los caudales estacionales y puede cambiar significativamente a causa de las precipitaciones y derrames accidentales. Los lagos, reservorios, embalses y lagunas presentan en general, menor cantidad de sedimentos que los ríos, sin embargo están sujetos a mayores impactos desde el punto de vista de actividad microbiológica. Los cuerpos de agua quietos tales como lagos y reservorios, envejecen en un período relativamente grande como resultado de procesos naturales. Este proceso de envejecimiento está influenciado por la actividad microbiológica que se encuentra relacionada directamente con los niveles de nutrientes en el cuerpo de agua y puede verse acelerada por la actividad humana.

Se define como agua subterránea a la porción de agua subsuperficial que está sometida a una presión mayor que la atmosférica, de modo que fluye dentro de cavidades abiertas dentro de la tierra o que se mueve a través de su superficie bajo la forma de filtraciones o manantiales.

El agua subterránea puede ingresar por varios caminos: proviene por ejemplo de la percolación de la precipitación directa, la infiltración de depósitos de agua superficiales y de la recarga artificial.

Existen varias vías de salida tales como la evaporación de agua libre o bien de la humedad del terreno, la evapotranspiración, que se debe básicamente a la utilización y evaporación del agua por medio de la vegetación, escapes a ríos o arroyos o bien sistemas hechos por el hombre como los pozos de suministro.

Las aguas subterráneas se pueden clasificar en general como de capa libre y confinada. En las aguas de capa libre el nivel freático puede subir o bajar dependiendo del nivel de las aguas superficiales, ya que actúan de modo similar a vasos comunicantes.

El agua que penetra por infiltración puede llevar diferentes sustancias en disolución dependiendo del origen de la misma. El suelo funciona como filtro de muchas sustancias reteniéndolas, sobre todo materia orgánica. Sin embargo, algunas sustancias llegaran al nivel freático y serán arrastradas por las aguas subterráneas.

Las aguas subterráneas actúan como diluyente y, al no tener organismos que transformen la materia orgánica, como en las aguas superficiales, esta se degrada muy lentamente bajo la acción del oxígeno disuelto. Por ello, cualquier tipo de contaminación orgánica que se origine en las aguas subterráneas tarda muchos años en eliminarse y la inorgánica únicamente se diluye y circula dentro de las venas subterráneas.

Actualmente, uno de los mayores problemas de las aguas subterráneas es la contaminación por nitratos de origen agrícola, estando totalmente prohibida la adición de sustancias tóxicas y peligrosas por cualquier procedimiento: infiltración, inyección, etc., ya que estas no tienen ningún mecanismo de eliminación y solo pueden diluir dichas sustancias.

El suelo que se encuentra por debajo de la superficie terrestre se compone de dos zonas hidrogeológicas diferentes; la zona no saturada y la zona saturada. La zona no saturada constituye un sistema de tres fases: sólido, líquido y gas.

• - Los sólidos generalmente están constituidos por materiales inorgánicos y orgánicos. La materia orgánica corresponde a los restos de plantas y animales sepultados y que se encuentran en diferentes etapas de degradación.

• - La fase líquida está constituida por agua la cual contiene sólidos disueltos.

• - Por su parte, la fase gaseosa incluye vapor de agua y otros gases presentes en la atmósfera aunque no necesariamente en la misma proporción. La zona saturada, en cambio, comprende a todos los materiales ubicados por debajo del nivel freático.

Decir que un agua se encuentra contaminada o no es un concepto, de alguna manera relativa, ya que no se puede hacer una clasificación absoluta de la “calidad” del agua. El agua destilada que, desde el punto de vista de la pureza, tiene el más alto grado de calidad, no es adecuada para beber, esto es porque el grado de calidad del agua ha de referirse a los usos a que se destina. La determinación del estado de la calidad de un agua estará referida al uso previsto para la misma.

De igual manera el concepto de contaminación ha de estar referido, a los usos posteriores del agua. En este sentido, la Ley de Aguas (Española, Artículo 85) establece que se entiende por contaminación:

Contaminación: La acción y el efecto de introducir materias o formas de energía que impliquen una alteración perjudicial de la calidad del agua en relación con los usos posteriores o con su función ecológica.[1]​[2]​.

Contenido

El tratamiento de potabilización comienza en unas rejas que eliminan los sólidos gruesos, luego pasa a un desarenador donde se eliminan los sólidos sedimentables más pesados e inorgánicos, posteriormente ingresa a un sedimentador donde se eliminan los sólidos sedimentables menos pesados y orgánicos. Luego se realiza una coagulación-floculación donde se remueven el resto de los sólidos en suspensión, resto de la materia orgánica, coloración (sólidos disueltos y coloidales), el posterior paso es una decantación donde se eliminan los flocs formados en la etapa anterior, el paso siguiente es una filtración donde se retienen los flocs y micropartículas que no fueron separados en la etapa anterior, luego se alcaliniza porque el pH disminuyó por el agregado de ácidos y finalmente se desinfecta con lo que se eliminan microorganismos patógenos con lo que ya se tiene un efluente apto para el consumo.

Tratamientos preliminares

Las partículas sólidas sedimentan como partículas discretas o como partículas floculables por acción de la gravedad, formando lodos que deben separarse.

Las partículas discretas se separan en desarenadores y se evitan problemas como deposición del material inerte y daños en los equipos electromecánicos de bombeo.

Cuando la turbiedad y los sólidos en suspensión contiene partículas finas, mayormente no coloidal, se coloca un equipo de sedimentación primaria previo a la filtración lenta o al tratamiento de coagulación-floculación-sedimentación. Si contiene partículas mayormente coloidales es conveniente realizar directamente la coagulación-floculación-sedimentación.

Las metas principales de un desarenador son:.

• - Remover partículas discretas superiores a 0,2 mm.

• - Evitar sobrecargas (mayores costos de operación).

• - Daños en los equipos electromecánicos de bombeo y otras instalaciones.

• - Evitar problemas de sedimentación en la aducción del agua cruda.

Sedimentación primaria

La sedimentación sirve para separar la turbiedad y los sólidos en suspensión, al cabo de un tiempo, por acción de la gravedad. Si el material en suspensión sedimenta rápidamente se considera que tiene material silíceo de pequeño tamaño pero de peso específico elevado.

Las partículas con tamaño superior a 0.2 mm no pueden separarse por coagulación.

Las unidades se denominan decantadores o sedimentadores indistintamente y pueden ser circulares, rectangulares o cuadrados.

El tiempo de retención debe ser tal que permite que las partículas floten (menos pesadas que el agua) o que las partículas sedimenten (más pesadas que el agua).

Los sólidos son considerados aglomerables o floculentos cuando al descender van aglutinándose cambiando de forma, peso y tamaño con una velocidad de sedimentación mayor.

Coagulación, floculación y decantación

La coagulación y la floculación son parte de los procesos de una planta de potabilización. La coagulación se realiza con agitación rápida y la floculación con agitación lenta. Los flocs pueden sedimentar en otra cámara o en la misma cámara donde se produjo la coagulación. La coagulación es el agregado de coagulante para que las partículas se aglutinen formando flocs que luego sedimentarán en otra cámara. Los coagulantes pueden ser naturales o sintéticos. El más utilizado es el sulfato de aluminio y está siendo desplazado por el cloruro férrico y principalmente cloruro de aluminio. Es común agregarle polímeros y en menor grado sílice activada y bentonita como floculantes. Los coadyuvantes son polielectrolitos que mejoran la coagulación y son cadenas de subunidades pequeñas que contienen grupos ionizables como el grupo amino, grupo oxhidrilo, grupo carboxilo. Mejoran la coagulación porque aumentan la turbidez del agua, al generar más partículas como las impurezas, disminuyen la dosis porque aumentan la cinética de la reacción y producen flocs más grandes más rápido. Los coagulantes son las sales de aluminio y hierro que forman óxidos hidratados (q+) y atraen a las partículas en suspensión (q-) para formar los flocs. Varían en concentración de óxidos útiles y pH óptimo. El pH es un parámetro crítico en la eficiencia del proceso. La dosis de coagulante depende de tiempo de mezcla (floculación) -es menor cuando es mayor el área de contacto-, punto de inyección (dispersión) -hay una velocidad a la cual es mejor inyectar el coagulante, alcalinidad -cuanto más alta es la alcalinidad mayor es la dosis-, turbiedad -cuanto más elevada es mayor es la dosis necesaria-. Se deben encontrar las condiciones óptimas de velocidad de agitación, concentración de solución, tiempo de mezcla. Para determinar estos parámetros se realiza el JARTEST, el cual consiste en realizar ensayos de agitación en el laboratorio una vez por día o más de una vez (en caso de arroyos o ríos cuyas características físicas varían mucho). Se comercializan en un estado específico y posee un intervalo de pH de trabajo.

La dispersión consiste en agregar reactivos coagulantes, con agitación. Se logra con ello la desestabilización de la materia coloidal. Los reactivos naturales son sulfato de alumina, cloruro férrico o polímeros; todos ellos disponibles en forma líquida o sólida. Los coagulantes varían en concentración de óxidos útiles y en pH óptimo. El ensayo JARTEST permite determinar la dosis del coagulante. Cuanto mayor es la turbiedad, mayor es la dosis porque es mayor la cantidad de sólidos en suspensión, cuanto más alcalino es mayor es la dosis, el tiempo de mezcla cuanto más grande mejor porque se forman flocs más grandes y en mayor número, mejor elegido el punto de demanda menor es la dosis, se requiere una agitación rápida para la coagulación.

La floculación es el proceso de unir partículas previamente coaguladas o desestabilizadas mediante agitación lenta para formar los "flocs" de mayor peso y tamaño, los cuales se separan por filtración, sedimentación o flotación con lo que se obtiene la remoción de la turbiedad y el color del agua. Se comienza con agitación mecánica con paletas rotativas y accionamiento a motor, luego pasa a la agitación hidráulica donde el agua sube y baja a través de placas divisorias por presión hidráulica donde los flocs chocan con otros para hacerse más grandes. La agitación rápida y la impulsión por bombas rompe los flóculos que no se vuelven a formar sin el agregado de más floculante.

Filtración

La filtración es un proceso físico de eliminación de micropartículas y gérmenes mediante material granular de diferente tamaño (arena, antracita y carbón). Una vez que atraviesa el filtro el agua ya suele quedar cristalina. Los filtros pueden ser por gravedad(rápidos o lentos) o presión (verticales u horizontales).

En una filtración rápida las partículas se retienen sobre todo el manto filtrante no solamente una acción superficial, donde sólo se retienen en la superficie. Los componentes de los filtros de arena y grava son:.

• - Manto filtrante: el componente básico es el lecho granular graduado uniforme o estratificado de arena y antracita conformando mantos duales y múltiples. Para su diseño es fundamental conocer la velocidad de filtración.

• - Lecho soporte: normalmente es de grava graduada. La granulometría y espesor dependen del sistema de drenaje adoptado para el lavado adoptado.

• - Sistema de drenaje y falso fondo: está constituido por los elementos que permiten la recolección del agua filtrada y la distribución del auga sobre el manto filtrante.

Independientemente del tipo de filtración, hay que lavar los filtros a contracorriente con agua o aire a velocidad relativamente elevada para promover la fluidificación parcial y remover los sólidos retenidos.

Alcalinización

La alcalinización consiste en el agregado de base porque el pH ácido corroe cañerías y genera desprendimiento de gases con espuma que dificulta el análisis posterior y el tratamiento. La dosis depende del pH y se determina experimentalmente. Algunos alcalinizantes son hidróxido de sodio (caro), carbonato de calcio (caro) e hidróxido de calcio (genera incrustaciones). La elección depende de los costos y del análisis de sus desventajas.

Desinfección

El objetivo de la desinfección de un efluente destinada al consumo humano y al uso doméstico es la inactivación y destrucción de los microorganismos patógenos. La cloración es un eficiente mecanismo de desinfección. Las esporas resisten al desinfectante, estos más que los quistes protozoos, estos más que los virus, estos más que las bacterias vegetativas.

Para la cloración, la dosis de cloro depende de:.

• - Demanda de cloro (poder oxidante del cloro, varía según las fuentes de agua y se determina experimentalmente porque depende de la concentración de impurezas, temperatura, tiempo, etc.).

• - Cloro residual, libre más combinado.

• - Concentración de cloro activo.

El cloro residual es una cantidad extra y no tóxica de cloro, que permite que no ingresen los patógenos desde la salida de la planta de tratamiento a el medidor de agua. Este punto representa el lugar donde se le entrega el agua a los clientes. La cloración se realiza de manera de satisfacer la demanda de cloro y dejar un residual de 0,5 mg/L. La eficiencia se mide por el análisis de cloro y los análisis bacteriológicos de coliformes fecales y totales. Debe haber ausencia de este microorganismo para asegurar la no presencia del resto de los patógenos.

Si se representa el cloro residual vs la demanda de cloro se obtienen 3 curvas: sin demanda, demanda media, demanda alta. En la curva sin demanda de cloro, el cloro residual aumenta con la dosis de cloro, si la demanda es media o alta, crece hasta un punto que se denomina breakpoint, donde el cloro residual empieza a disminuir y aumentando la dosis de cloro se logra que la curva tenga el mismo comportamiento que la curva sin demanda.

La fluoración se utiliza principalmente cuando no hay otra fuente de flúor para las poblaciones. En exceso impide la fijación de calcio en dientes y huesos. El ablandamiento se utiliza para disminuir la dureza del agua. La desmanganización y la desferrización para eliminar los iones hierro y manganeso que precipitan metales que causan un sabor astringente al agua. La desarsenización para eliminar el arsénico que es perjudicial para la salud. Filtración con carbón activado para eliminar las algas para que no se produzca eutrofización. Eliminación del olor, sabor y colores, por ejemplo fenoles y materia orgánica que le dan un sabor a humedad. La decloración, si se ha hecho un uso intensivo de cloro y no ocurrió la reacción a punto quiebre, permite disminuir los niveles de cloro.

En base al destino del agua, se exigirá una calidad o determinados valores en los parámetros físicos-químicos. El agua de consumo posee valores recomendados por la OMS (internacional) y por el CAA (nacional).

Ablandamiento

Consiste en la remoción de compuestos solubles con calcio y magnesio presentes en el agua. Estos causan la dureza del agua.

Se define como dureza la propensión a formar incrustaciones y el poder precipitante de las soluciones de jabón empleadas para determinarla. La dureza puede ser temporal (carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio) o permanente (sulfatos, nitratos y cloruro de calcio y magnesio). La dureza temporal se puede separar calentándolas o hirviéndolas suficientemente. Se libera el dióxido de carbono que precipita compuestos insolubles de calcio y magnesio. La dureza se expresa en partes por millón de carbonato de calcio equivalente.

El objetivo del ablandamiento es eliminar las sales que provocan la dureza a fin de controlar la corrosión, control de incrustaciones y mejorar la calidad del agua para diversos usos. Los métodos utilizados para el ablandamiento son: descarbonatación con cal-soda, intercambio iónico, membranas mediante osmosis inversa.

El carbón activo se utiliza para absorber partículas que causan sabor, olor y color al agua. Las resinas se utilizan para la remoción de partículas orgánicas. El dióxido de carbono es absorbido por el hidróxido de calcio para dar lugar a carbonato de calcio e hidróxido de magnesio. Se adiciona soda Solvay en aguas con dureza permanente, y permite la descomposición del sulfato cálcico insoluble para dar lugar al carbonato cálcico insoluble y el sulfato sódico soluble. La adición de cal y sosa se aplica cuando el agua tiene una combinación de durezas, dureza permanente y dureza temporal. La cal absorbe el dióxido de carbono, y este no es afectado por la sosa que emplea para corregir la dureza permanente.

El intercambio iónico comprende la transferencia de iones presentes en la disolución (contaminantes) y los que están presentes en una zeolita. Las reacciones químicas de sustitución suceden entre un electrolito soluble y uno insoluble con el que se pone en contacto. El mecanismo es similar a la adsorción por lo que se considera un caso especial de adsorción. Para la desionización se puede utilizar un sólo tanque que contiene las resinas catiónicas y aniónicas. El intercambiador de cationes es un intercambiador de iones hidrógeno de poliestireno sulfonado. El intercambiador de cationes reemplaza los iones calcio, magnesio, hierro por iones hidrógeno. El intercambiador de aniones utilizado es un intercambiador de resina tipo amina fuertemente básica. El intercambiador de aniones reemplaza los iones sulfatos, carbonatos, bicarbonatos por iones oxhidrilo. Luego los iones hidrógeno se combinan con los iones oxhidrilo para dar agua. Las operaciones combinadas permiten remover la sílice, minerales y dióxido de carbono para dar agua aproximadamente neutra. En la rectificación con ciclo del sodio, los iones sodio pasan a formar la solución, mientras que los iones calcio y magnesio pasan al sólido. Sus bases son permutables. Los iones sodio pasan a formar sulfatos, cloruros y carbonatos.

Usos del agua

El agua destinada al uso industrial es un 22%, destinada al uso agrícola es un 70% y el agua destinada a uso doméstico es un 8%. Se utiliza principalmente en equipos de transferencia de calor, limpieza de áreas de trabajo, equipos e instrumentos y como materia prima. La cantidad y calidad de agua que requiere una industria dependerá del tamaño de esta y de los procesos desarrollados. La selección de un sistema de tratamiento depende de las condiciones que aseguren la sostenibilidad, eficiencia a través del tiempo, calidad del agua cruda, calidad requerida en el agua, volúmenes por etapa y costos de tratamiento. Las sustancias contenidas en el agua pueden estar disueltas o en suspensión. Las sustancias en suspensión son lodos, materia orgánica, arena y residuos. Las sustancias disueltas son bicarbonatos de calcio, sodio y magnesio, sulfatos de calcio, sodio y magnesio, nitratos de calcio y magnesio, residuos, gases como el dióxido de carbono y el oxígeno.

Efectos de las impurezas

Los efectos de las impurezas que contienen los equipos térmicos:.

• - Reducción del calor transmitido por el aumento de las incrustaciones del equipo.

• - Averías en los tubos y planchas, por la reducción del calor transmitido.

• - Corrosión y fragilidad del acero.

• - Mal funcionamiento de la caldera con arrastres de espuma y agua en cantidad por el vapor.

• - Costos elevados de limpieza, reparaciones, mantenimiento, inspección y equipos de reserva.

• - Pérdidas caloríficas debido a frecuentes purgas.

• - Disminución del rendimiento de los equipos que utilizan vapor a causa del ensuciamiento.

Se muestrea 5 veces, antes y después de la coagulación, antes y después de la filtración y antes del consumo. Para aguas subterráneas. se muestrea dos veces, luego de extraerla y antes del consumo. En la red de distribución los sitios de muestreo se establecen en puntos terminales de cañería, barriendo toda el área de red y si existiese en estaciones de rebombeo. Las muestras deben tomarse de los grifos de entrada directa y no de instalaciones internas.

Los parámetros de control pueden ser físicos como la turbiedad, pH, temperatura, color, olor, conductividad; químicos como los bicarbonatos, sulfatos, sulfuros, nitratos, nitritos, calcio, magnesio, dureza, alcalinidad; bacteriológicos como el análisis de coliformes totales, fecales, pseudomonas, enterococos.

Es variables y aumenta en condiciones críticas (epidemias, inundaciones, etc.). Las más usuales son: diaria (agua de fuente), mensual (agua de red) y trimestral (agua de la fuente decantada, filtrada y de consumo).

Todo elemento o sustancia líquida, sólida o gaseosa que un establecimiento, inmueble o barco descarga al cuerpo receptor incluyendo todo desecho humano, animal, natural o sintético, líquido, sólido o gaseoso o una mezcla de ellos que se arroje con el efluente. El influente entra al proceso y el efluente sale del proceso. Los tipos de efluentes son: líquido, gaseoso y residuo sólido. Los efluentes líquidos son aguas de abastecimiento a una población que han sido impurificadas por diversos usos. Resultan de la combinación de líquidos y desechos arrastrados de viviendas, establecimientos fabriles, hospitales más las aguas subterráneas, superficiales y de precipitación que pudieran agregarse. Los efluentes gaseosos son sustancias que se vierten a la atmósfera (gases, aerosoles, humos negros, nieblas) a través de conductos o emanaciones difusas. La contaminación atmosférica se define como la condición atmosférica donde los gases alcanzan concentraciones o niveles más elevados que los normales causando riesgos, daños a los ecosistemas, bienes y personas. La contaminación proviene principalmente del tránsito automotor, combustión de combustibles fósiles y actividades de industrias químicas. Un residuo sólido es cualquier objeto, sustancia, elemento sólido proveniente del consumo o el uso de un bien en una actividad industrial, institucional, de servicios que el generador abandona, rechaza o transfiere a otra persona que se puede utilizar para construir otro bien, con valor económico o de disposición final. Los residuos sólidos se dividen en aprovechables y no aprovechables. Se consideran residuos sólidos aquellos obtenidos del barrido de áreas públicas. Se clasifican en domiciliarios y no domiciliarios. Los domiciliarios son biodegradables o no biodegradables. Los biodegradables son aquellos que degradan fácilmente y en un corto período de tiempo como la frutas, cáscara de frutas, verduras y los no biodegradables son aquellos que no se degradan fácilmente y tienen ciclos de degradabilidad muy largos. Ejemplos son la hojalata, vidrio y elementos de construcción. Se clasifican a su vez en reciclables y no reciclables. En las actividades industriales se generan efluentes como residuos sólidos por lo que deben ser controladas. Los residuos sólidos domiciliarios tienen diversas etapas: generación, transferencia, procesamiento, tratamiento y disposición final. La generación constituye el origen de los residuos y de allí se los mueve a otros lugares, la transferencia puede ocurrir vía camiones o vía acuática, incluye procesos como la compactación o selección diferenciada, incluso desde el mismo lugar o los domicilios, el procesamiento se realiza para separar el material biodegradable de lo no biodegradable, el tratamiento los vuelve inocuos o que no dañan el medio ambiente. Se realiza mediante tratamientos biológicos o rellenos sanitarios. Los no domiciliarios pueden clasificarse según su origen: industriales que pueden ser peligrosos, tóxicos tienen muchos residuos de envases, de todo tipo de materiales; agro industriales que se conforman por los "rastrojos" que son restos de tallos y hojas que quedan después de la cosecha y que se puede utilizar para sacarles energía, residuos de envases de pesticidas, biocidas, fertilizantes, tienen un tratamiento especial no se disponen junto con la basura común; mineros contaminación por metales pesados; hospitalarios que presentan por sobre todo residuos sólidos infecciosos, tóxicos, patológicos, tienen su legislación especial para transporte, tratamiento y disposición, se aplican tratamiento de pirólisis en hornos de incineración donde debe haber control de los gases, tienen un problema las dioxinas; de la construcción básicamente inocuos pero ocupan gran volumen, principalmente inorgánico y puede reusarse. Según los efectos se clasifican en residuos peligrosos, aquel residuo o desecho que por sus características tóxicas, corrosivas, explosivas, inflamables, reactivas puede causar un riesgo o daño en la salud, también se consideran peligrosos, los envases, embalajes que estuvieron en contacto con ellos; no peligrosos, se denominan así por no presentar características de peligrosidad, los receptores debe verificar tipo de carga y clasificarla como peligrosa o no para su posterior tratamiento; inflamables, característica de un desecho que consiste en arder cuando hay fuerte ignición bajo ciertas condiciones de presión y temperatura; tóxico, característica de un desecho que consiste en provocar efectos biológicos adversos que puedan causar daño en la salud humana o en el ambiente, para los desechos tóxicos se definen criterios de toxicidad y se establecen límites de control:

A) Dosis letal media oral (DL50) para ratas menor o igual a 200 mg/kg de peso corporal.

B) Dosis letal media dérmica (DL50) para ratas menor o igual de 1000 mg/kg de peso corporal.

C) Concentración letal media inhalatoria (CL50) para ratas menor o igual a 10 mg/L.

D) Alto potencial de irritación ocular, respiratoria y cutánea, capacidad corrosiva sobre tejidos vivos.

E) Susceptibilidad de bioacumulación y biomagnificación en los seres vivos y en las cadenas tróficas.

F) Carcinogenicidad, mutagenicidad y teratogenicidad.

G) Neurotoxicidad, inmunotoxicidad y otros efectos retardados.

H) Toxicidad para organismos superiores y microorganismos terrestres y acuáticos.

I) Otros que las autoridades competentes definan como criterios de riesgo de toxicidad humana o para el ambiente.

Corrosivos, característica de un residuo que produce daños graves en los tejidos vivos con lo que esta en contacto o daños en los materiales. Radiactivos, desechos compuestos por elementos, isótopos, compuestos con una actividad radiactiva por unidad de masa que supere el valor establecido y capaces de emitir radiaciones ionizantes, directas o indirectas, de naturaleza corpuscular o electromagnética que en su contacto con la materia produzcan ionizaciones a niveles superiores a las radiaciones naturales de fondo.

La gestión de residuos sólidos se realiza en cuatro etapas: evitar, minimizar, tratar y disponer. Evitar es la acción ambiental más conveniente, luego le sigue minimizar que consiste en reducir, reutilizar, reciclar y recuperar, le sigue tratar que consiste en procesos físicos (separación fraccionada), químicos (calcinación), biológicos (compostaje), como acción ambiental menos conveniente está disponer que se realiza en rellenos sanitarios, rellenos de seguridad, rellenos de inertes.

Los efluentes gaseosos provienen mayoritariamente de las actividades industriales y de las grandes urbes (combustión de motores). Los contaminantes principales son: contaminantes del carbono (dióxido de carbono y monóxido de carbono); contaminantes del nitrógeno (monóxido del nitrógeno y dióxido de nitrógeno); contaminantes del azufre (trióxido de azufre y dióxido de azufre); plomo, mercurio (y otros elementos pesados) antes había plomo en la gasolina y la contaminación era muy alta, volátiles orgánicos de bajo peso molecular (benceno, dioxinas, amianto (hoy ya no se usa), CFC (hoy casi no se usa, se utilizaba en los equipos de refrigeración y en los aerosoles); partículas sólidas muy pequeñas que forman geles, humos, nieblas que no sólo afectan la salud humana sino también la estética y la visibilidad.

Los contaminantes pueden ser primarios como el monóxido de carbono, amoníaco, dióxido de azufre o contaminantes secundarios que son derivados de los anteriores como la lluvia ácida.

Una forma de eliminar los residuos sólidos es mediante incineración pero los gases deben ser tratados. Se utilizan filtros que retienen o adsorben las sustancias disueltas (contaminantes) en el gas, ciclones donde atraviesa el gas y por fuerza centrífuga se separan las partículas contaminantes, torres de absorción donde se pone en contacto un líquido con el gas y las partículas contaminantes se transfieren al líquido. Los precipitadores electrostáticos consisten en imanes que atrapan las partículas ferromagnéticas de la corriente gaseosa.

Los efluentes líquidos domiciliarios provienen de actividades domiciliarias como lavado de platos, de pisos, evacuación de los baños. Contienen alto contenido de materia orgánica, detergentes, sólidos, alta turbiedad, color negro por la presencia de sulfuros metálicos. La evacuación de la materia orgánica sin un tratamiento previo produce la disminución del oxígeno disuelto en el cuerpo receptor lo que compromete la fauna y flora acuática.

Las aguas blancas provienen de la lluvia y contienen residuos que arrastran desde los techos, azoteas, calles, veredas, también contienen contaminantes atmosféricos.

Un líquido cloacal crudo presenta características:.

• - Físicas como temperaturas variables, olor a podrido (presencia de sulfuros), color grisáceo-negro (presencia de sulfuros metálicos) y elevada turbiedad.

• - Químicas: presencia de calcio y magnesio, fosfatos, ion amonio, nitratos y nitritos, sulfuros, sulfitos y sulfatos, sodio, potasio, proteínas, glúcidos, lípidos y detergentes.

• - Biológicas: presencia de bacterias, virus y protozoos.

Para medir las características se emplean los siguientes parámetros:.

• - Físicos: temperatura, se compara el color con otros patrones, olor conductividad (para medir la concentración de especies inorgánicas), análisis de sólidos (para medir las proporciones de sólidos sedimentables, en suspensión y sólidos disueltos).

• - Químicos: pH, alcalinidad (presencia de oxhidrilos, carbonatos y bicarbonatos), dureza (presencia de calcio y magnesio), fosfatos (fósforo), nitrógeno amoniacal, nitritos y nitratos (nitrógeno), fósforo (desechos comunes y detergentes sintéticos), detergentes, grasas y aceites, sulfuros, oxígeno disuelto (determina presencia de organismos aeróbicos o anaeróbicos), DBO (cc de materia orgánica biodegradable), DQO (cc de materia orgánica).

Los efluentes líquidos también pueden provenir de establecimientos especiales o industriales. En los establecimientos especiales se produce el fraccionamiento, manipuleo y limpieza de artículos y materiales, no se produce ninguna transformación en su esencia. Ejemplos son: talleres mecánicos, laboratorios de análisis, tintorerías, fábricas de pastas, hospitales. En los establecimientos industriales se producen manufacturación, elaboración y procesos que producen nuevos productos a partir de materia prima o materiales empleados. Ejemplos son: curtiembres, frigoríficos, alimenticias, químicas, siderúrgicas, metalúrgicas, entre otras.

Desagües industriales: junto con los desagües cloacales constituyen la principal causa de contaminación de las aguas. Es difícil establecer las características de las aguas residuales industriales porque depende de la naturaleza y cantidad de residuos producidos lo que difiere según la clase de industria incluso para las del mismo tipo, ya que depende del proceso fabril desarrollado.

Un efluente se puede caracterizar según:.

• - Origen: se debe determinar si proviene de una línea o de varias líneas, varías líneas que se unen para luego tratarse o se tratan y luego se unen.

• - Cantidad: relacionado con la masa y el volumen del efluente. Debe conocerse si se evacua en forma continua o no.

• - Calidad: la composición física y química del efluente, que componentes hay y en que concentración, se mide en ppm y si son trazas en ppb.

El muestreo de control consiste en extraer una porción del efluente que sea representativa de la calidad de descarga del efluente en el momento de control, con el propósito de analizar la calidad de la misma. El muestreo tiene como objetivos: controlar la calidad del efluente y proponer un tratamiento en caso de que el mismo sea contaminante, controlar la eficiencia del tratamiento, determinar la factibilidad de reúso o recupero y analizar los efectos del vuelco al cuerpo receptor.

Preservación de las muestras

Los efluentes industriales o comerciales presentan una composición inestable debido a su variada composición que los obliga a cambiar la composición, concentración. La velocidad de los cambios se ve afectada por el pH, la temperatura, concentración y acción bacteriana. De la misma manera, la temperatura, color y las características de las sustancias oxidables y reducibles pueden cambiar rápidamente por lo que tales variables deben analizarse antes de llegar al laboratorio (in situ).

Si la naturaleza del efluente es tal que pudiera descomponerse rápidamente debería ser mantenida a baja temperatura para retardar la acción bacteriana y evitar el cambio de las características. El control de temperatura a 4 °C, retarda la acción bacteriana y suprime la volatilización de los gases disueltos, los cuales afectan las características físico-químicas de las muestras.

Para el análisis se recomienda extraer un volumen de 2 litros de muestra, almacenarlos correctamente en recipientes de vidrio o plástico que tengan boca ancha o tapa a rosca o cierre hermético.

Parámetros físicos

• - Aspecto: el termino turbio se aplica a aguas que contienen materia en suspensión que intervienen con el paso de la luz. En los lagos, aguas con relativa lentitud, la turbiedad se debe a dispersiones coloidales y en ríos en condiciones de desbordamiento se debe a dispersiones relativamente gruesas. La turbiedad es una consideración esencial en los abastecimientos públicos de agua por tres razones:.

• - Estéticos: cualquier turbiedad en el agua potable está relacionada con la posible contaminación por aguas residuales y los peligros asociados a ella.

• - Filtrabilidad: las aguas con mayor turbiedad son más difíciles de filtrar porque se taponan las aberturas de los filtros. Se vuelve más costosa,.

• - Desinfección: los sólidos de las aguas residuales municipales suelen encapsular los microorganismos por lo que el desinfectante no entra en contacto.

El método estándar actual de determinación de turbiedad se apoya en instrumentos que utilizan el principio de nefelometría. El instrumento tiene una fuente de luz que ilumina la muestra y detectores fotoeléctricos con una aditamento para lectura del rayo que forma ángulos rectos. Se acostumbra usar como estándar una suspensión de polímero de formazina u otras preparaciones disponibles de comercio. Los datos de turbiedad se emplean para determinar si es necesario un tratamiento de coagulación química y filtración en las plantas de abastecimiento de agua. Se emplea la determinación de sólidos en suspensión para verificar la remoción de la turbiedad en las aguas. La turbiedad se elimina mediante un tratamiento de coagulación-floculación.

• - Color: indica la presencia de sustancias coloidales o suspendidas con lo que puedo intuir la procedencia del efluente. El color natural existe en las aguas en forma de partículas coloidales con carga negativa. Debido a esto, se puede remover utilizando una sal que contenga un ión metálico trivalente como el sulfato de aluminio o el cloruro férrico, policloruro de aluminio. El color causado por la materia en suspensión es el color aparente y el color causado por los extractos orgánicos y vegetales que son coloidales es el color real. La intensidad de color aumenta con el pH, por esto es aconsejable medir pH junto con color. La materia en suspensión y la coloración (sólidos coloidales y disueltos) se remueven con una tratamiento de coagulación-floculación. El color natural, lo mismo que la turbiedad, se debe a gran cantidad de sustancias y se utiliza soluciones patrón para determinar los grados de color. Muchas muestras requieren de tratamiento previo para detectar el color real. Las aguas que contienen color natural tienen apariencia amarillo-marrón. A través de la experiencia se ha visto que las soluciones de cloroplatino de potasio teñidas con cloruro de cobalto dan tonos similares a los colores reales del agua. Variando la cantidad de cloruro de cobalto se obtienen otros colores. Para medir y describir colores que no están en esta clasificación se debe recurrir a la espectrofotometría.

• - Olor: es indicativo de la vejez del efluente doméstico, cuando es joven es ligeramente pútrido pero cuando es viejo se septiza y adquiere un olor fuertemente pútrido por el desarrollo de sulfuro de hidrógeno. El olor se puede deber a una gran variedad de sustancias químicas por lo que en su determinación se asocia su aroma a alguno conocido. Por ejemplo: cebolla (acetileno, yodo), hircinos (queso, sudor, etc.), desagradable (aminas, narcóticos, desechos animales, etc).

• - Temperatura: si bien el líquido cloacal doméstico tiene una temperatura un poco más elevada que el agua suministrada, encontrar líquidos con temperaturas mucho más elevadas nos indica que se está produciendo una descarga industrial o comercial. Producen deterioro de la red cloacal y aceleran las reacciones bioquímicas que llevan a cabo las bacterias por lo que el oxígeno disuelto se consume más rápidamente y la población de bacterias crece.

• - Conductividad: esta relacionado con los sólidos disueltos totales SDT=0,8 k uS/cm y proporciona una medida de la capacidad para transportar la corriente eléctrica y varía con el tipo y número de iones. Se puede determinar mediante una celda de conductividad unida a un circuito con un Puente de Wheatstone. El mismo da información acerca de la concentración de iones, es decir, la cantidad de especies inorgánicas que tiene el efluente. Las especies orgánicas son difíciles de ionizar y disolver. Para calibrar el conductímetro se utiliza KCl.

• - Sólidos: el término sólidos hace referencia a la materia suspendida y disuelta en el agua. Los sólidos pueden ser sedimentables, suspendidos, disueltos y coloidales. Los sólidos disueltos totales mide el total de residuos sólidos filtrables (sales y compuestos orgánicos). Los sólidos disueltos totales, en exceso, generan mal agrado para el paladar y reacción fisiológica adversa en el consumidor. Los sólidos sedimentables a los 10 minutos pueden destruir conducciones y equipos electromecánicos y los sólidos sedimentables a las 2 hs generan ambientes propicios para la degradación anaerobia. Se utilizan para evaluar el tratamiento realizado. Los sólidos en suspensión son aquellos que no están disueltos en el cuerpo de agua y se obtienen realizando la evaporación y pesaje de un filtro por el cual se hace pasar la muestra. Los sólidos disueltos no pueden determinarse directamente sino que deben obtenerse por diferencia entre sólidos totales y sólidos en suspensión. La determinación de sólidos totales por evaporación y pesaje se realiza para determinar la concentración de sólidos totales, sus fracciones fijas y volátiles en muestras líquidas y semisólidas como sedimentos de ríos o lagos, lodos que se aíslan o residuales o aglomeración de lodos de filtrado al vacío, centrifugación u otro proceso de deshidratación. Los sólidos totales se secan a 103-105 °C. La determinación de sólidos totales permite estimar la materia suspendida y disuelta que hay en el agua. Los sólidos sedimentables indican la cantidad de sólidos que pueden sedimentarse en un tiempo determinado de un volumen de muestra. Los sólidos en suspensión se determinan por la diferencia de peso de un filtro por el cual se hace pasar la muestra. Los sólidos coloidales no se detectan son estables, de difícil separación y análisis. Los sólidos volátiles y fijos se llevan a cabo por procedimientos de combustión, en los que la materia orgánica se volatiliza y al mismo tiempo se controla la temperatura para evitar la volatilización de sustancias inorgánicas. La prueba es compatible con la oxidación total de la materia orgánica. Consiste en incinerar la muestra a 550 °C.

• - pH: es el logaritmo de la actividad del ión hidrógeno. Sirve para indicar la alcalinidad o acidez del efluente. Un pH ácido corroe los sistemas de conducción y genera desprendimiento de gases. Se determina in situ. La vida acuática se desenvuelve a un pH entre 5 y 10, en otros niveles de pH se produce un desequilibrio en la vida acuática; determina tratamientos posteriores porque es un factor crítico en el ablandamiento, control de la corrosión, coagulación y en la desinfección. En el tratamiento biológico de aguas residuales, el pH se debe mantener en un margen favorable para los microorganismos. Se puede hacer en una gran variedad de materiales y en condiciones extremas siempre que se utilice el electrodo adecuado. Para pH mayor a 10 y a elevadas temperaturas se realiza con un electrodo de vidrio diseñado para tal propósito. Para sustancias semisólidas se utilizan electrodos en forma de lanza. Los electrodos se estandarizan con soluciones buffer de pH conocidos. Los pH muy ácidos son corrosivos y producen desprendimiento de gases.

• - Alcalinidad: es la medida de la capacidad para neutralizar ácidos. Se debe primariamente a las sales de ácidos débiles, aunque las bases débiles y fuertes también pueden contribuir. Los bicarbonatos son los que más aportan a la alcalinidad por estar en mayor cantidad porque surgen de la reacción entre el dióxido de carbono y la materia básica del suelo. En ciertas condiciones, el agua es alcalina por la presencia de carbonatos e hidróxidos. Esto se da en aguas superficiales con algas en crecimiento. La alcalinidad es causada por 3 grandes grupos que se clasifican de acuerdo a sus elevados valores de pH en: hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos. Las aguas muy alcalinas tienen sabor muy desagradable. Es medida volumétricamente con ácido sulfúrico 0,02N y se expresa en equivalentes de carbonato de calcio (o en ppm de CaCO3). Este parámetro es fundamental en los procesos de coagulación, ablandamiento, control de la corrosión, capacidad de amortiguamiento y en el tratamiento de residuos industriales (porque está prohibido verter aguas con alcalinidad cáustica).

• - Cloruros: si las concentraciones son elevadas producen un sabor salado que es rechazado por muchas personas. Los cloruros se pueden medir fácilmente por procedimientos volumétricos que emplean indicadores interno. El más utilizado es el Método de Mohr que emplea nitrato de plata como titulante y cromato de potasio como indicador. Es una consideración importante en la elección de abastecimientos para uso doméstico, agrícola e industrial. Las aguas salobres con elevado contenido de sales determinan el aparato que se va a utilizar para la determinación. La determinación permite regular la concentración en los efluentes industriales o domésticos para cuidar las aguas receptoras. Es un trazador y es muy útil porque su presencia no es visualmente detectable, no tiene efectos tóxicos, es un constituyente habitual del agua, el ión cloruro no es absorbido por el suelo, no es alterado ni cambiado por los procesos biológicos y se puede medir fácilmente.

• - Oxígeno disuelto: se realiza in situ o se lo fija mediante un reactivo químico. Se mide en mg/L. La solubilidad disminuye con la temperatura y con la salinidad. El nitrógeno y el oxígeno son escasamente solubles, y puesto que no reaccionan químicamente con el agua, su solubilidad es proporcional a las presiones parciales de los gases. A una temperatura determinada y en condiciones de saturación se estima mediante la Ley de Henry. Su solubilidad varía con la presión atmosférica a cualquier temperatura. Debido a que la velocidad de oxidación biológica aumenta con la temperatura y la demanda de oxígeno también aumenta pero la solubilidad del oxígeno disminuye se debe airear el sistema y esto tiene asociado costos de aireación. La solubilidad del oxígeno determina la velocidad de absorción de oxígeno porque la velocidad de reacción depende de la concentración y esto determina los costos de aireación. El oxígeno disuelto determina si la oxidación se produce por organismos aeróbicos o anaeróbicos. Los aeróbicos utilizan el oxígeno para la oxidación de compuestos orgánicos e inorgánicos para dar productos inocuos y los anaeróbicos realizan la oxidación por reducción de sales inorgánica como los sulfatos y los productos finales son perjudiciales. Puesto que las dos clases de microorganismos están propagados es importante mantener condiciones aeróbicas por lo que se realizan mediciones de oxígeno disuelto en el cuerpo de agua donde se vuelcan los efluentes y en los tratamientos aeróbicos de aguas residuales, industriales y domésticas. El oxígeno produce corrosión del hierro y de los aceros en sistemas de distribución de agua y en calderas de vapor por lo que la remoción de oxígeno es una práctica común en la industria energética. Los procedimientos volumétricos estándares para determinar el oxígeno disuelto en caso que la muestra esté correctamente preservada son el método Winkler o yodo métrico y sus modificaciones. También se puede utilizar un oxímetro (electrodo) y las mediciones se realizan in situ. El electrodo se puede descender a varias profundidades del líquido y las lecturas se hacen en un amperímetro conectado localizado en la superficie. Un líquido contaminado tiene oxígeno disuelto cero.

• - Oxígeno consumido: es la cantidad de oxígeno necesaria para oxidar las sustancias con propiedades reductoras presentes en el líquido residual. Las sustancias más comunes son: sales ferrosas, sulfuros, lípidos, glúcidos y aminoácidos. La determinación habitual es con permanganato de potasio como titulante e indicador del punto final. Esta titulación redox no es muy precisa ni reproducible pero da una idea de los mg/L consumidos por la materia orgánica presente en la muestra.

• - Demanda biológica de oxígeno: es la cantidad en mg/L de oxígeno necesaria para degradar la materia orgánica por acción de bacterias aerobias a 20 °C, en oscuridad y durante 5 días. La importancia de su determinación radica en que da una idea de cuán contaminado está con materia orgánica y el potencial consumo de oxígeno cuando se arroje al cuerpo de agua lo que compromete la fauna y flora acuática. Es esencialmente un procedimiento de bioensayo, por lo que se realiza en condiciones lo más semejantes a la naturaleza. Se debe evitar la re-aireación de las muestras a medida que el nivel de oxígeno disuelto disminuye durante el análisis y durante el muestreo. Debido a la limitada solubilidad del oxígeno, las muestras deben diluirse para asegurar que el oxígeno disuelto esté presente en la prueba. No debe haber sustancias tóxicas, nutrientes necesarios, fósforo, nitrógeno y algunos oligoelementos. La demanda biológica es producida por un grupo variado de microorganismos que llevan la oxidación hasta dióxido de carbono y agua. Por lo que en las muestras debe haber una carga de microorganismos "semillas" necesaria para que se produzca la oxidación biológica. Las reacciones oxidativas se derivan de la acción biológica y la velocidad de estas reacciones dependen del número de microorganismos y la temperatura. Los efectos de la temperatura se mantienen constantes a 20 °C que es un promedio de las temperaturas de las aguas naturales. La oxidación biológica a una temperatura de 20 °C y en las demás condiciones de operación (por ejemplo, oscuridad) se considera completa al cabo de 20 días. Como no se puede esperar tanto tiempo para los resultados se analiza durante 5 días. Por lo que la DBO medida es sólo una fracción de la total. El tiempo total para la oxidación biológica dependerá de la semilla y la naturaleza de la materia orgánica, y sólo se determina experimentalmente. La prueba de DBO depende de la medición de oxígeno disuelto. Sirve para medir la capacidad de autopurificación de la corriente y establecer los niveles de DBO para el vuelco al cuerpo de agua. Es una consideración importante para el diseño de los equipos de tratamiento, la elección del método de tratamiento y determinar el tamaño de los equipos de los filtros percoladores y las unidades de lodo activado. Después que las plantas de tratamiento comienzan a operar, los resultados se utilizan para evaluar la eficiencia de los procesos. Para resumir las limitaciones de la DBO: disponer de siembra aclimatada (nutrientes necesarios, evitar re-aireación, semillas), medición de sólo una fracción de lo biodegradable, tiempo (mínimo 5 días), pretratamientos en caso de efluentes tóxicos.

• - Demanda química de oxígeno: la ventaja es que el tiempo de análisis es de 3 horas, la desventaja es que no da idea de la biodegradabilidad. Se deben disponer de datos de DBO/DQO para determinar el grado de biodegradabilidad de la muestra. Es la cantidad en mg/L de oxígeno necesaria para degradar químicamente la materia orgánica contenida en el líquido residual a 150 °C durante 2 horas y mediante un agente oxidante fuerte como el dicromato de potasio. La importancia de su determinación radica en que se puede conocer y modificar los niveles de DQO del efluente antes del vuelco a la cloaca o al cuerpo receptor ya que los niveles altos de DQO indican elevada presencia de sustancias orgánicas y sustancias inorgánicas reductoras que consumen el oxígeno disponible para la fauna y flora acuática provocando su desaparición. El método permite medir la materia orgánica presente en la muestra porque los compuestos orgánicos se oxidan en presencia de un oxidante fuerte como el dicromato de potasio en condiciones ácida. El dicromato de potasio degrada la materia biológicamente oxidable como la materia orgánica biológicamente inerte. No proporciona datos acerca de la velocidad a la que se estabiliza el material biológicamente activo porque degrada lo biológicamente resistente como lo biológicamente oxidable. Todos los agentes oxidantes deben colocarse en exceso, es necesario medir el exceso que queda al final de la reacción para conocer la cantidad original de materia orgánica. La ventaja del dicromato es que el exceso puede medirse con relativa facilidad. Ciertos compuestos orgánicos como ácidos grasos de bajo peso molecular no pueden ser oxidados por el dicromato, por lo cual se utiliza un catalizador. Los resultados se expresan en mg/L necesarios para la oxidación. La determinación de DQO se lleva a cabo en un digestor y luego se determina por titulación o colorimetría. Para efluentes industriales está reglamentado 500<DQO<10000 para cursos contaminados y para cursos no contaminados DQO<20. Conjuntamente con la DBO, la DQO es útil para indicar las condiciones tóxicas y la presencia de sustancias biológicamente resistentes. Con los datos de DBO y DQO se obtiene alguna de estas relaciones:.

DBO/DQO<0,2-->Materia orgánica biológicamente resistente.

DBO/DQO=0,4--> Tanto Materia orgánica biológicamente resistente como materia orgánica biológicamente oxidable.

DBO/DQO>0,6-->Materia orgánica biológicamente oxidable.

• - Serie nitrogenada: son determinaciones colorimétricas las que se realizan, las mido con el espectro o comparación de color con patrones. La química del nitrógeno es compleja ya que tiene varios estados de oxidación los cuales pueden ser inducidos por los organismos vivos. Las bacterias pueden inducir estados positivos o negativos y dependen de que sean organismos aeróbicos o anaeróbicos. Sólo unos pocos estados de oxidación son los que influyen en la calidad del agua. El nitrógeno de amonio se mide en espectro o se compara con un patrón. Para medir nitrógeno de nitritos y nitrógeno de nitratos se compara con un disco con escala de colores. En las aguas de contaminación reciente, el nitrógeno está en forma de nitrógeno orgánico y amoníaco. A medida que el tiempo pasa el nitrógeno se convierte en nitrógeno amoniacal, y si existen condiciones aeróbicas pasa a nitritos y luego a nitratos. Si se realizará un tratamiento aeróbico, tiene que haber suficiente nitrógeno ya que es un elemento fertilizante necesario para el crecimiento de las algas sino debe ser suministrado por fuentes externas. Pero si se vuelca nitrógeno en exceso, principalmente nitrato, se genera eutrofización (superpoblación de algas) y el líquido se putrefacta o contamina por eso es tan importante este análisis. La determinación de nitrógeno se realiza para controlar el grado de purificación en las etapas del tratamiento. Es bien sabido que el amoníaco no ionizado es tóxico y el ión amonio no lo es. El pH es el factor que controla la toxicidad del amoníaco y no es un problema si el pH es menor a 8 y la concentración de amoníaco es menor a 1 mg/L. El control de amoníaco se puede realizar por remoción efectiva del amoníaco o por nitrificación (que se oxide a nitritos y luego a nitratos). En algunos casos, la limitación es la cantidad de nitrógeno total. Las técnicas de determinación de nitritos, nitratos y nitrógeno amoniacal varían para cada parámetro por lo que no sólo puede cuantificarlo sino también identificarlo. El nitrógeno total se determina por el método de Kjeldahl. La determinación de nitratos sirve para saber si el establecimiento cumple con los niveles máximos del contaminante. La determinación de nitrógeno orgánico y amoníaco para saber si hay la cantidad suficiente de nitrógeno disponible para el tratamiento biológico. Si no hay la cantidad suficiente, se debe aportar por fuentes externas.

• - Fósforo: se expresa en mg/L de fósforo de fosfatos. La técnica de análisis se basa en una reacción que da coloración y que se compara con patrones de color. Los polifosfatos se utilizan en abastecimientos de agua públicos como medios para controlar la corrosión. También se utilizan en aguas ablandadas para estabilizar el carbonato de calcio y evitar la necesidad de re-carbonización. Todos los abastecimientos de agua superficiales son base para el crecimiento de organismos acuáticos como las algas o cianobacterias y dicho crecimiento depende de la cantidad de elementos fertilizantes que tenga el agua. El nitrógeno y el fósforo son los elementos fertilizantes para el crecimiento de algas y cianobacterias por lo que sus concentraciones son limitantes de la tasa de crecimiento. Cuando hay abundancia de los dos elementos ocurre el florecimiento de algas y el líquido eventualmente se putrefacta. El agua doméstica tiene altos niveles de fósforo. La mayor parte del fósforo inorgánico es aportado por los desechos humanos, estos provienen de la degradación metabólica de las proteínas y la eliminación de fosfatos por la orina; además de los fuertes detergentes sintéticos. Los compuestos de fosfatos son ampliamente usados en las plantas de vapor para eliminar la formación de costras en las calderas. Se puede medir el ortofosfato a partir de los polifosfatos debido a su estabilidad en condiciones de pH, tiempo y temperatura. Los polifosfatos y las formas orgánicas del fósforo deben convertirse a ortofosfatos los cuales pueden determinarse cualitativamente por métodos gravímetricos, colorimétricos o volumétricos.

• - Detergentes: actualmente los detergentes son biodegradables, tienen tratamientos más sencillos pero tienen otros efectos como la formación de espuma que dificulta el tratamiento y los análisis. Se realiza una determinación colorimétrica tras previa extracción con cloroformo.

• - Grasas y aceites: forman películas y costras en la superficie que tapan las tuberías, afectan la estética de los cuerpo de agua, forman un película en la superficie que impide la transferencia de oxígeno desde el aire hasta el agua por lo que comprometen la fauna y flora acuática. Se determinan por gravimetría mediante el método de sustancias solubles en éter etílico. Son solubles en éter etílico e insolubles en agua.

• - Fenoles: son contaminantes y tóxicos que le imparten olor y sabor al líquido. Se determinan por espectrofotometría.

• - Metales pesados: en donde se destaca el Cu, Ni, Hg, Cd, Cr, Pb y se determinan por espectroscopia de absorción atómica. Son generados por metalúrgicas, siderúrgicas, automotores que generalmente los reciclan y no los deponen.

• - Hidrocarburos: como la nafta y el petróleo. Son determinados por HPLC.

• - Pesticidas: pueden ser clorados y fosforados, se determinan tanto en aguas como en sedimentos. Son muy contaminantes por lo que se admiten en concentraciones muy bajas. Se determinan por HPLC y por cromatografía gaseosa.

• - Sulfuro: su presencia se debe a la descomposición de la materia orgánica presente en el líquido residual. Se generan por la reducción bacteriana de los sulfatos. Se determinan por colorimetría y dan un color azul. Son tóxicos y corrosivos.

• - Cianuro: los cianuros son compuestos potencialmente tóxicos ya que un cambio de pH en el medio puede liberar ácido cianhídrico, compuesto asociado a la máxima toxicidad, por lo que es importante determinar la presencia como ión cianuro de todos los compuestos cianurados que hay en las aguas residuales, residuales tratadas, potables, naturales. Se determina por métodos potenciométricos o por espectroscopia. Se debe mantener a pH alcalino.

Estos son los más básicos y generales. Luego dependerá de cada industria la determinación de otro factor.

Las principales fuentes de contaminación del agua son los establecimientos industriales y los especiales. Dentro de los establecimientos especiales se encuentran las operaciones de fraccionamiento, manipuleo o limpieza de artículos y materiales, no producen ningún tipo de transformación de producto en esencia. Ejemplos son: hospitales, estación de servicio, lavaderos de autos, hiper y supermercados. Dentro de los establecimientos industriales está la manufacturación, elaboración y procesos que producen transformación de la materia prima o materiales empleados o dan origen a nuevos productos. Ejemplos son: curtiembres, frigoríficos, textiles, papeleras, metalúrgicas, siderúrgicas, alimenticias (lácteos, bebidas con/sin alcohol, pescados), destilerías, ingenios azucareros y químicas (pinturas y colorantes, fertilizantes, pesticidas, insecticidas, productos de limpieza).

Los desagües industriales, conjuntamente con los desagües cloacales, constituyen la causa predominante de contaminación de las aguas. Es muy difícil definir las características de los desagües industriales, dado que presentan la particularidad de su gran variedad en cuanto a naturaleza, y cantidad de residuos producidos, verificándose notorias diferencias según los tipos de industrias, concepto que incluye a las similares, ya que depende de la modalidad del proceso fabril desarrollado. Por ejemplo, un frigorífico arroja un efluente con materia orgánica, sólidos, grasas y detergentes.

Las aguas cloacales (residuales) están compuestas principalmente por el desecho de tres grupos principales:.

• - Aguas de uso doméstico: son, simplemente, las que se utilizan para el aseo personal, en la cocina y para limpieza.

• - Residuos humanos: son las que se usan para el transporte de materia fecal y orina hacia las cloacas.

• - Residuos no domiciliarios: provenientes de actividades industriales, comerciales y de servicios. Este grupo suele contener la mayor carga de contaminación por lo que suele exigirse un pretratamiento de las aguas que se vuelcan a la red cloacal (principalmente a las industrias), que en muchos casos no se cumple o es ineficiente.

Para medir los contaminantes físicos utilizaría los parámetros físicos como la turbiedad, color (aparente real), olor, temperatura, conductividad (para determinar que especies inorgánicas tiene el efluente), análisis de sólidos (para evaluar los porcentajes de los distintos tipos de sólidos que pueda contener el agua como sólidos en suspensión, sedimentables, coloidales y disueltos). Para medir los contaminantes químicos utilizaría los parámetros químicos como el pH, alcalinidad (para determinar la presencia de oxhidrilos, carbonatos y bicarbonatos), cloruros, oxígeno disuelto (determina organismos aeróbicos y anaeróbicos), DBO (para determinar el poder contaminante de los residuos), DQO (para medir la cc de materia orgánica), fósforo (desechos comunes, detergentes sintéticos), detergentes, grasas y aceites, sulfatos.

Para medir la turbiedad se utiliza un turbidímetro; el color se mide con el espectrofotómetro; el olor por análisis sensorial; la temperatura se mide con un termómetro; la conductividad con un conductímetro; los sólidos disueltos y suspendidos mediante filtración y gravimetría; los sólidos sedimentables mediante sedimentación en un cono de Imhoff; los sólidos coloidales se miden por espectrofotometría. Para medir pH se utiliza el peachímetro; para medir dureza se utiliza la alcalinidad; cloruros mediante titulación con nitrato de plata; oxígeno disuelto mediante un oxímetro; materia orgánica se mide con DBO, oxígeno consumido, DQO; fósforo mediante fosfatos; nitrógeno mediante nitrógeno amoniacal, nitratos, nitritos; detergentes mediante sustancias reactivas al azul de orto-toluidina; grasas y aceites mediante sustancias solubles en frío en éter etílico.

Características del líquido cloacal

El conocimiento de la naturaleza del agua cloacal, es fundamental tanto para el tratamiento y evacuación como la gestión de calidad medioambiental. Las aguas cloacales se caracterizan por su composición física, química y microbiológica. Las propiedades se relacionan entre sí, por ejemplo la temperatura afecta la actividad microbiológica y los gases disueltos que hay en el agua. Las características físico-químicas son alta alcalinidad, alta turbiedad, gran presencia de sólidos disueltos, gran presencia de sólidos en suspensión, alta cantidad de materia orgánica, detergentes, color negro por la presencia de sulfuros metálicos. Las características microbiológicas son presencia de virus, protozoos y bacterias que se desarrollan cuando el líquido se estabiliza biológicamente. El tratamiento propuesto para depurar un efluente cloacal comienza con una reja que retiene los sólidos en suspensión más grandes, luego posee un desarenador que retiene los sólidos sedimentables a los 10 minutos, luego contiene un sedimentador para retener los sólidos sedimentables que no se separaron en el desarenador, la etapa siguiente es una neutralización donde se adiciona un ácido como el clorhídrico o el sulfúrico para disminuir el pH hasta pH neutro, posteriormente pasa a un tratamiento de barros activados donde se remueve la materia orgánica, sólidos en suspensión y la coloración, luego pasa a una adsorción con carbón activado donde se eliminan partículas que causan olor y color, el resto de la materia orgánica, detergentes.

Las características físicas más importantes de un agua residual son el contenido total de sólidos, el olor, la temperatura, la densidad, el color, la turbiedad y el pH. Para evaluar el aspecto se utiliza la turbiedad con turbidímetro, el color que se mide es el aparente real mediante colorimetría, olor mediante análisis sensorial, temperatura a través de un termómetro, conductividad (para determinar que cantidad de especies inorgánicas tiene el efluente) mediante un eléctrodo, análisis de sólidos (para evaluar los porcentajes de los distintos sólidos que pueden contener el agua, ya sea en suspensión, coloidales, sedimentables y disueltos).

• - Sólidos. Se define el contenido de sólidos como el residuo no volátil después de someter al agua a un proceso de evaporación a 100 °C y a un secado en estufa a 103-105 °C durante una hora. La determinación corresponde con los sólidos disueltos y en suspensión. Los sólidos sedimentables son los sólidos que sedimentan en el fondo de un recipiente con forma de cono (cono de Imhoff) de un litro de líquido residual en el transcurso de 2 horas. La muestra bien agitada se coloca en los cono de Imhoff. La determinación se realiza en ml/L y mg/L. Permite obtener una medida aproximada de la cantidad de barros que se obtendrán en la decantación. Los sólidos sedimentables dan idea del origen orgánico e inorgánico de dichos sólidos. Los sólidos sedimentables a los 10 minutos corresponden a los sólidos inorgánicos, más pesados luego comienza a sedimentar la materia orgánica hasta completar las dos horas. A las 2 horas se estima que se separaron todos los sólidos sedimentables. Los sólidos totales también se clasifican en sólidos filtrables o no. Esto se determina mediante un filtro de fibra de vidrio. Los sólidos filtrables corresponden a los sólidos disueltos y coloidales. Los sólidos no filtrables corresponden a la materia en suspensión. Los sólidos en suspensión pueden ser sedimentables o no. Los sólidos en suspensión sedimentables se separan en un desarenador (sólidos sedimentables a los 10 minutos) o en un sedimentador (sólidos sedimentables a las 2 horas). Los sólidos en suspensión no sedimentables se separan mediante un tratamiento de coagulación-floculación o por oxidación biológica en un tratamiento de lodos activados y en ambos existe una posterior decantación. Un sedimentador puede retener los sólidos sedimentables a los 10 minutos pero no se debe sobrecargarlo. Los sólidos totales se clasifican en volátiles y fijos, en función de su volatilidad a 550 °C, temperatura a la cual los compuestos orgánicos se oxidan y pasan a formar gases y la fracción inorgánica queda en forma de cenizas. Los sólidos volátiles corresponden a la materia orgánica y los sólidos fijos corresponden a la materia inorgánica. Los sólidos filtrables corresponden con los sólidos disueltos totales. Las aguas para consumo humano con alto contenido de sólidos disueltos genera mal agrado al consumidor o puede inducir una reacción fisiológica adversa en él. Los análisis de sólidos sirven como indicadores de la efectividad del tratamiento biológico y físico-químico. La determinación de sólidos totales es un método muy utilizado: determinación de sólidos totales y sus fracciones fijas y volátiles en muestras sólidas o semisólidas provenientes de sedimentos de ríos y lagos, lodos aislados en tratamientos de aguas residuales y aglomeraciones de lodos en centrifugación, filtrado al vacío y otros procesos de deshidratación de lodos. Los sólidos en suspensión son aquellos que se encuentran en el agua sin estar disueltos en ella, y se calculan matemáticamente como la diferencia entre los sólidos totales y los sólidos disueltos. Los sólidos totales pueden ser no filtrables (disueltos) y filtrables (no disueltos) y se determinan por un filtro mediante gravimetría. Los sólidos volátiles y fijos se determinan por incineración en mufla a 550 °C. A esta temperatura, se produce la oxidación de los compuestos orgánicos a dióxido de carbono y agua y resisten los compuestos inorgánicos. La determinación corresponde con la oxidación total de la materia orgánica. Los sólidos coloidales son estables y de difícil separación. Se determinan por espectrofotometría. Para agua potable se indica un valor máximo de 500 ppm de sólidos. En las calderas, producen la formación de espuma. Por la sedimentación excesiva se generan ambientes propicios para la degradación anaerobia. Los sólidos en suspensión interfieren con el normal desarrollo de la vida acuática disminuyendo la profundidad a la que atraviesa la luz solar. Los sólidos sedimentables pueden obstruir conducción, equipos electromecánicos de bombeo y entorpecer el funcionamiento de la planta depuradora.

• - Olores. Normalmente, los olores provienen de los gases liberados por la descomposición de la materia orgánica. El agua residual reciente tiene un olor más tolerable que el agua residual "séptica". Un olor característico del agua residual séptica proviene del sulfuro de hidrógeno que se genera por la reducción de sulfatos mediante bacterias anaerobias. Las aguas residuales industriales también pueden contener compuestos olorosos en sí mismos.

• Efectos de los olores: reducir el apetito, generar náuseas, vómitos, perturbaciones mentales, producir desequilibrios respiratorios. El olor a pescado es característico de las aminas, el olor a huevo podrido es característico del sulfuro de hidrógeno y el olor a materia fecal es característico del eskatol.

• - Temperatura: la temperatura del agua ejerce influencia sobre el desarrollo de la vida acuática, las reacciones químicas y velocidades de reacción, así como la aptitud del agua para determinados usos útiles. El aumento de la temperatura produce el aumento de las reacciones químicas y las velocidad de las reacciones químicas por lo que hay una disminución más rápida del oxígeno disuelto lo que compromete al desarrollo de la fauna y flora acuática. El aumento de la temperatura también produce la disminución de la solubilidad del oxígeno. Produce el deterioro de la red cloacal. La determinación se realiza in situ. Las temperaturas elevadas son características de una descarga cloacal. Los efluentes con temperaturas elevadas se enfrían mediante intercambiadores de calor, torres de enfriamiento, contacto con temperatura ambiente u otros métodos de enfriamiento.

• - Densidad: un lodo denso requiere mayores potencias de bombeo, incluso si es muy denso puede no moverse.

• - Color: es la capacidad que tiene de absorber ciertas radiaciones del espectro visible. El agua pura es azulada. No se puede atribuir a un componente exclusivamente pero si se atribuye los colores a varios contaminantes. Por ejemplo, el color grisáceo-negro se debe a la presencia de sulfuros metálicos. Se dice que el agua está septizada. Sirve, junto con el olor, para determinar cualitativamente la edad de un agua residual. El color grisáceo es característico del agua residual doméstica reciente. Al aumentar el tiempo en las redes del alcantarillado y desarrollarse condiciones más anaerobias se torna más oscura, el color grisáceo-negro se debe a la presencia de sulfuros metálicos que se generan por la reacción entre el sulfuro generado por la descomposición anaerobia y los metales presentes en el agua. Se dice que el agua es séptica. Algunas aguas industriales pueden añadir color a las aguas residuales domésticas. Indica la presencia de sustancias disueltas o coloidales con lo cual se puede intuir la procedencia del efluente. El color natural es causado por partículas coloidales con carga negativa. Se puede remover por coagulación mediante una sal que contenga un ión metálico trivalente como de hierro o de aluminio. El color causado por la materia en suspensión es conocido como color aparente y también puede ser removido por coagulación o por un tratamiento de barros activados. La intensidad del color aumenta con el pH. Por lo que se mide conjuntamente pH con color. El color natural así como la turbiedad se debe a una gran variedad de sustancias y se adopta un estándar arbitrario para su medida, dicho estándar se utiliza para medir directa e indirectamente el color. Hay que separar la materia en suspensión antes de medir el color real. Las aguas que contienen color real tienen apariencia amarillo-marrón y se pueden medir colorimétricamente. Se ha observado que las soluciones de cloroplatino de potasio teñidas con pequeñas cantidades de cloruro de cobalto dan tonos muy parecidos a los naturales. Variando las cantidades de cloruro de cobalto se obtiene la degradación de los tonos. Para medir y describir colores que no están en esta clasificación se utiliza la espectrofotometría que consiste en la medición de la fracción absorbida o transmitida por la muestra.

• - Turbiedad: es una medida de la capacidad de la muestra para transmitir la luz. Se mide en "NTU". Permite estimar la materia coloidal y en suspensión que está presente en la muestra.

• - Conductividad: está relacionado con los sólidos disuelta mediante un factor que es la constante de celda. Es una medida de la capacidad de la solución para transportar la corriente eléctrica. Depende de la cantidad de iones, su naturaleza, su valencia, la temperatura de la solución. Al aumentar la temperatura, aumenta la conductividad. Se determina mediante una celda de conductividad conectada a un circuito mediante un Puente de Wheatstone. Para calibrar el conductímetro se utiliza KCl. La conductividad y la dureza están relacionadas porque las sales de magnesio y calcio son las que más abundan y más contribuyen a la conductividad. Reflejan el grado de mineralización de las agua y su productividad potencial. Las sustancias orgánicas se disuelven formando puentes de hidrógeno por lo que también son sustancias disueltas.

• - pH: el rango de pH permitido en un efluente es de 5,5 a 10. Es el óptimo para el desarrollo de las formas de vida acuáticas. Se determina in situ. Gobierna innumerables procesos químicos incluso algunos que pueden generar condiciones nocivas para el hombre como el contacto de un efluente ácido con cianuro de sodio generando ácido cianhídrico, que es un gas letal. Indica si el efluente es ácido o alcalino. Un pH ácido corroe las cañerías y genera desprendimiento de gases en forma de espuma que dificulta el tratamiento y el análisis posterior. Antes del tratamiento biológico para evitar que los microorganismos no se desarrollen y no se produzca la oxidación biológica. El pH óptimo es 6-8,5. Depende de la concentración de dióxido de carbono esto se produce por la mineralización de las sales presentes en el agua. El pH de las aguas se debe a la composición de los terrenos atravesados son alcalinas si los terrenos son calizos y son ácidos si son silíceos. Los metales pesados se disuelven en medio ácido y precipitan en medio básico. Los electrodos se estandarizan con soluciones buffer de pHs conocidos. Se puede medir en una gran variedad de materiales y en condiciones extremas siempre que se utilice el electrodo adecuado. Para sustancias semisólidas es recomendable el electrodo en forma de lanza. Para sustancias con pH mayor a 10 y elevadas temperaturas son recomendables electrodos de vidrio diseñados para tal fin.

Para el estudio de las características químicas de las aguas cloacales se deben tener en cuenta la materia orgánica presente, la materia inorgánica y los gases disueltos. Más específicamente los sulfatos, carbonatos, bicarbonatos, cloruros, nitratos, nitritos, sulfuros, fosfatos, calcio, magnesio, sodio, potasio, hierro, manganeso, proteínas, glúcidos, lípidos y detergentes. Los parámetros para evaluar las características químicas son pH, alcalinidad (para determinar la presencia de oxhidrilos, carbonatos y bicarbonatos), cloruros, oxígeno disuelto (determina organismos aeróbicos y anaeróbicos), DBO (para determinar el poder contaminante de los residuos), DQO (para medir la cc de materia orgánica), fósforo (desechos comunes, detergentes sintéticos), detergentes, grasas y aceites, sulfuros.

• - Materia orgánica. Cerca del 75% de los sólidos en suspensión y del 40% de los sólidos filtrables de un agua residual son de naturaleza orgánica. Son sólidos que provienen de los reinos animal y vegetal, y de las actividades humanas relacionadas con la síntesis de compuestos orgánicos. Los principales grupos de sustancias orgánicas presentes en un agua residual son las proteínas (entre un 40% y un 60%), los hidratos de carbono (25%-50%), y las grasas y los aceites (aprox. 10%). Otro compuesto con importante presencia es la urea, principal constituyente de la orina, que por su rápido proceso de descomposición raramente está presente en aguas residuales que no sean muy recientes. Junto a los ya mencionados, el agua residual contiene pequeñas cantidades de un gran número compuestos orgánicos cuyas estructuras pueden ser simples como extremadamente complejas. En este grupo se encuentran los detergentes, los contaminantes orgánicos prioritarios, los compuestos orgánicos volátiles y los pesticidas de uso agrícola. Debido al incremento de la síntesis de moléculas orgánicas, el número de ellas presentes en el agua residual aumenta cada año.

• Proteínas. La composición química de las proteínas es muy compleja e inestable, pudiendo adoptar muchos mecanismos de descomposición diferentes. Además, como característica distintiva, contienen una elevada cantidad de nitrógeno y en muchos casos, también contienen azufre, fósforo y hierro. La urea y las proteínas son la principal fuente de nitrógeno de las aguas residuales.

• Hidratos de carbono. Desde el punto de vista del volumen y la resistencia a la descomposición, la celulosa es el hidrato de carbono más importante en el agua residual. La destrucción de la celulosa es un proceso que se da sin dificultad, principalmente, gracias a la actividad de algunos hongos, cuya acción es notable en condiciones ácidas.

• Grasas y aceites. Las grasas y aceites son compuestos de alcohol (ésteres) o glicerol (glicerina) y ácidos grasos. Químicamente son parecidos y los que son sólidos a temperatura ambiente se denominan grasas y aceites aquellos que están en estado líquido. Las grasas se encuentran entre los compuestos orgánicos de mayor estabilidad y no son fáciles de degradar biológicamente. Contaminan los cursos de agua formando una película sobre la superficie que impide el pasaje del oxígeno al agua. Forman costras en la superficie de las tuberías que impiden el pasaje del agua. Consiste en la determinación en peso de las sustancias solubles en frío en éter etílico. A partir de la muestra cruda, llevada a un pH 4.2 con 2 gotas de heliantina, se procede a generar el contacto de la muestra con éter etílico de manera que las grasas y aceites se solubilicen en el mismo, para luego evaporar el éter (bajo punto de ebullición) de la fase etérea, de manera que se pueden obtener la cantidad de grasas y aceites en peso del volumen utilizado en la muestra.

• - Demanda biológica de oxígeno. es la cantidad en mg/L de oxígeno que se requiere para descomponer la materia orgánica contenida en el líquido residual por acción biológica aeróbica en condiciones de 20 °C, en oscuridad y durante 5 días. La importancia de su determinación radica en que su valor da idea de cuán contaminado está el líquido con materia orgánica y su potencia consumo del oxígeno presente en recursos hídricos lo cual resulta perjudicial para el desarrollo de la fauna y flora presente en tales recursos. Es esencialmente un procedimiento de bioensayo que mide el oxígeno consumido por los organismos al utilizar la materia orgánica de un residuo, en condiciones lo más semejantes posibles a la naturaleza. Para hacer que la muestra se cuantitativa, las muestras se deben proteger del aire evitando la re-aireación a medida que el oxígeno disuelto disminuye. Además, debido a la limitada solubilidad del oxígeno en el agua, los residuos concentrados se deben diluir a niveles de demanda que mantengan este valor para asegurar que este valor de oxígeno disuelto esté presente en la prueba. Puesto que es un procedimiento de bioensayo, es de suma importancia que las condiciones ambientales sean apropiadas para que la actividad de los organismos vivos se realice sin obstáculos. Esto significa que no debe haber sustancias tóxicas, y que debe haber disponibilidad de los nutrientes accesorios necesarios para el crecimiento bacteriano, como nitrógeno, fósforo y oligoelementos. La demanda biológica es producida por un grupo diverso de organismos que llevan la oxidación de la materia orgánica hasta casi dióxido de carbono y agua. Por lo que es necesario que en la prueba haya un grupo de microorganismos llamados "semillas". Las reacciones oxidativas que tienen lugar en la prueba de DBO se derivan de la actividad biológica y la velocidad de estas reacciones está dada por la cifra de población de microorganismos y por la temperatura. Los efectos de la temperatura se mantienen constantes realizando la prueba a 20 °C, que es más o menos, el promedio de temperatura ya que se realiza un enfriamiento mínimamente con alguna otra corriente. La velocidad de los procesos metabólicos a 20 °C y en las condiciones de prueba es tal que, el tiempo se debe calcular en días. Teóricamente, se requiere un tiempo infinito para que finalice la oxidación biológica de la materia orgánica, pero para fines prácticos, la reacción se completa en 20 días; sin embargo, en la mayoría de los casos este período es largo y entonces se reduce a 5 días porque se encontró que el porcentaje de DBO que se obtiene es casi el total. En consecuencia se debe recordar que el resultado de la prueba realizada en este tiempo, representa una fracción del total. La cantidad exacta dependerá de la "semilla" y de la naturaleza de la materia orgánica, y sólo se puede determinar experimentalmente. La prueba de DBO se basa en las determinaciones de oxígeno disuelto; por lo que la precisión del resultado está influenciado en gran medida por el cuidado que se tenga en la medida de este último. La DBO es el criterio más importante usado para el control de las contaminación de las corrientes donde la carga orgánica se debe restringir para mantener los niveles adecuados de oxígeno disuelto. La determinación se utiliza en estudio para medir la capacidad de purificación de las corrientes y les permite a las autoridades fijar los valores reglamentados para el vuelco a estas aguas. Además, la información de DBO permite el diseño de los equipos de tratamiento; es un factor para la elección del tratamiento y se utiliza para estimar el tamaño de las unidades, especialmente en los filtros percoladores y en los lodos activados. Se utiliza para evaluar la eficiencia de las etapas. Como síntesis, las limitaciones del test de DBO son: disponer de siembra aclimatada, pretratamientos en caso de efluentes tóxicos, medición sólo de una fracción de DBO, tiempo mínimo de 5 días.

• - Demanda química de oxígeno. La ventaja del análisis es que sólo dura 3 horas, la desventaja es que no da una idea de la biodegradabilidad. Se hacen las determinaciones en muestra bruta y decantada, y se deben disponer de datos de DQO/DBO. Es la cantidad de oxígeno necesaria en mg/L para degradar químicamente la materia orgánica contenida en el líquido residual a 150 °C durante 2 horas con un agente oxidante como el dicromato de potasio en medio ácido. La importancia de su determinación radica en que su valor da idea del contenido de sustancias consumidoras de oxígeno como las orgánicas cuyas presencias en los recursos hídricos resulta perjudicial para el desarrollo de la fauna y flora acuática. Es una forma de medir la concentración de materia orgánica en los residuos domésticos e industriales. Esta prueba permite medir en un residuo la cantidad total de oxígeno que se requiere para oxidar la materia orgánica a dióxido de carbono y agua. La prueba se basa en que todos los compuestos orgánicos, con unas pocas excepciones, pueden ser oxidados por la acción de agentes oxidantes fuertes en condiciones ácidas. Durante la determinación de la DQO, la materia orgánica es convertida a dióxido de carbono y agua, independientemente de la capacidad biológica de la sustancias para ser asimiladas. Los valores de DQO son mayores que los de DBO, y pueden ser mucho mayores cuando existen cantidades significativas de materia orgánica biológicamente resistente. Una de las principales limitaciones de la prueba de DQO es la imposibilidad en diferenciar entre materia biológicamente oxidable y materia biológicamente inerte. Además, no proporcionan ningún dato de la velocidad a la que el material biológicamente activo se estabiliza en las condiciones de la naturaleza. La principal ventaja de la prueba de DQO es el poco tiempo que se requiere para la evaluación; la determinación se hace en 3 horas en vez de 5 días como con la DBO. Se ha observado que el dicromato de potasio es un excelente agente oxidante para la determinación de este parámetro, dado que es capaz de oxidar casi completamente una gran variedad de sustancias orgánicas hasta dióxido de carbono y agua. Debido a que todos los agentes oxidantes deben ser usados en exceso, es necesario medir el exceso que queda al final de la reacción con el objeto de medir cual es la cantidad utilizada en la degradación. Un importante punto a favor del dicromato es que el exceso se puede medir con relativa facilidad. Los ácidos grasos de bajo peso molecular requieren de un catalizador para oxidarse. En las condiciones de la prueba de la DQO, ciertos iones inorgánicos reducidos pueden ser oxidados y, por tanto, llevar a resultados erróneos. Los cloruros ocasionan los mayores problemas porque su concentración es alta en las aguas residuales. Esta interferencia se elimina mediante la adición de sulfato mercúrico a la muestra antes de agregar otros reactivos. El ión mercúrico se combina con iones cloruro para formar un complejo poco ionizado de cloruro mercúrico que no es oxidado por el dicromato. La determinación de la DQO se lleva a cabo en un digestor y luego se determina por colorimetría o por titulación. Para efluentes industriales: 500<DQO<10000. Para cursos no contaminados: DQO<20. Conjuntamente con la DBO, la DQO es útil para indicar las condiciones tóxicas y la presencia de sustancias orgánicas biológicamente resistentes. Si DBO/DQO<0,2 hay materia orgánica no biodegradable principalmente, DBO/DQO=0,4 hay materia orgánica biodegradable y no biodegradable en las mismas proporciones, si DBO/DQO>0,6 hay materia orgánica biodegradable principalmente.

• - Detergentes. Se clasifican como biodegradables y no biodegradables. Para la eliminación de estos últimos debe recurrirse a métodos fisicoquímicos. Los detergentes biodegradables generan espumas que interfieren con el proceso de depuración en las plantas de tratamiento y le dan un mal aspecto a los efluentes líquidos. La formación de espumas también dificulta llevar a cabo los análisis. La espuma genera una barrera al paso del oxígeno hacia el líquido. Esta determinación se realiza con kit colorimétrico para detergentes. Esta técnica se basa en que los detergentes aniónicos se combinan con la o-toluidina blue obteniéndose un complejo de color azul el cual es soluble en cloroformo; entonces a la muestra se le agrega el reactivo del kit y el cloroformo obteniéndose una fase clorofórmica coloreada de manera tal que la intensidad del color es proporcional a la concentración de detergentes que se mide con el comparador del kit.

• - Hidrocarburos: como la nafta y el petróleo. Son determinados por HPLC. Dan al agua un olor y sabor desagradables, lo que permite identificarlos en cantidades de PPB, lo que se intensifica con la cloración. La película superficial impide el intercambio gaseoso agua-aire, con el consiguiente trastorno para la vida acuática.

• - Pesticidas y Productos Químicos de Uso Agrícola. Estos compuestos no son de las aguas residuales, sino que suelen incorporarse a las mismas, como consecuencia de la escorrentía de parques, campos agrícolas y otras causas. La mayoría de estos productos son tóxicos para la mayor parte de las formas de vida, por lo que se consideran peligrosos contaminantes de las aguas superficiales. Las concentraciones de estos productos químicos pueden provocar la muerte de peces, contaminación de la carne del pescado (con lo que se reduce su valor nutritivo), y el empeoramiento de la calidad del agua. Pueden ser clorados y fosforados, y se determinan tanto en aguas como en sedimentos. Son muy contaminantes, por lo que no son aptos en bajas concentraciones (ug/L). Se analiza con HPLC y cromatografía gaseosa.

• - Materia inorgánica. Son varios los componentes inorgánicos de las aguas residuales que tienen importancia para la determinación y control de calidad del agua. Las aguas residuales, salvo el caso de determinados residuos industriales, no se suelen tratar con el objetivo de eliminar los constituyentes inorgánicos.

• - Alcalinidad. En las aguas residuales, está provocada por la presencia de sales de ácidos débiles, bases débiles y fuertes como hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos de calcio, magnesio, sodio, potasio y amonio. De todos ellos, los más comunes son el bicarbonato de calcio y el de magnesio porque se forman en cantidades considerables al reaccionar el dióxido de carbono con la materia básica del suelo. Es la medida de la capacidad para neutralizar ácidos. Normalmente, el agua residual es alcalina. Ocurre en aguas superficiales con algas en crecimiento por la cantidad de hidróxidos y carbonatos. La alcalinidad se debe principalmente a tres grupos de compuestos y de acuerdo a los altos valores de pH se clasifica en: hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos. Aguas muy alcalinas tienen sabor desagradable para el consumidor. La alcalinidad es medida volumétricamente por titulación con ácido sulfúrico N/50 y es expresada en equivalentes de carbonato de calcio (ppm de CaCO3). Este parámetro es fundamental para los procesos de coagulación química, ablandamiento de aguas, control de la corrosión, capacidad de amortiguación y en el tratamiento de residuos industriales, dado que está prohibido verter residuos con alcalinidad cáustica en aguas receptoras y en alcantarillas.

• - Nitrógeno y fósforo. Estos elementos son esenciales para el desarrollo de algunos microorganismos por lo que se conocen como nutrientes. Trazas de otros elementos, tales como el hierro, también son necesarias para el crecimiento biológico. Puesto que el nitrógeno es básico para la síntesis de proteínas, es necesario conocer la cantidad del mismo en las aguas para valorar la posibilidad del tratamiento biológico de las aguas residuales. Cuando la cantidad de nitrógeno es insuficiente, es necesario añadirlo para hacer tratable el agua. Cuando este se encuentra en exceso, puede ser necesaria la reducción de las cantidades de nitrógeno para evitar el crecimiento desmedido de algas. El fósforo también esencial para el crecimiento de las algas por lo que también debe ser controlado a la hora de verter el agua a los cuerpos receptores. Las formas más comunes en los que pueden encontrarse estos componentes son: para el caso del nitrógeno, el nitrógeno orgánico, el amoniaco, nitritos y nitratos. El fósforo se encuentra normalmente como fosfatos, polifosfatos y fosfatos orgánicos. Son determinaciones colorimétricas las que se realizan, las mido con el espectro. El nitrógeno de amonio se mide en espectro y se compara con un patrón. El resultado se expresa en mg/L. El nitrógeno de nitrito y el nitrógeno de nitrato se mide con un kit y se compara con un disco que tiene una escala de colores. Inicialmente el nitrógeno está como nitrógeno orgánico y amoníaco. Luego el nitrógeno orgánico se convierte gradualmente a nitrógeno amoniacal y más tarde, si hay condiciones aeróbicas, ocurre la oxidación a nitratos y nitritos. Al realizar el tratamiento hay que verificar si cuenta con la cantidad suficiente de nitrógeno para los organismos sino hay que agregar, pero si se vuelca en exceso, especialmente nitrato (un nutriente), se produce eutrofización (superpoblación de algas) y eventualmente se putrefacta. También se utiliza para corroborar el grado de purificación obtenida con los tratamientos biológicos. El amoníaco no ionizado es tóxico pero el ión amonio no lo es. La toxicidad por amoníaco no es un problema en aguas receptoras que tengan un pH menor a 8 y con una concentración de nitrógeno amoniacal menor a 1 mg/L. Por estas razones el control de amoníaco se puede efectuar por nitrificación o por remoción efectiva de amoníaco. En algunos casos, las limitaciones se aplican al nitrógeno total (nitrógeno orgánico más nitrógeno inorgánico) que puede existir en el efluente. Las técnicas de determinación de amonio, nitrito y nitrato pueden variar para cada parámetro, así que se puede determinar el tipo de contaminante no sólo cuantificarlo. El nitrógeno total puede determinarse mediante el método de Kjeldahl. La cantidad de nitrógeno amoniacal presente en el agua determina el cloro necesario para obtener residuales de cloro libres de cloración. Las determinaciones de nitratos son importantes para establecer si los abastecimientos de agua cumple con los niveles máximos. Los análisis del amoníaco y el nitrógeno orgánico son importantes para determinar si existe el suficiente nitrógeno para el tratamiento biológico. Si no es el caso, hay que aportar mediante fuentes externas. La cantidad de fósforo se expresa en (mg/L de P-PO4) y es la suma del fósforo orgánico como el inorgánico. La técnica de análisis se basa en una reacción que forma una coloración y es medida en el espectro. Loos polifosfatos se utilizan en algunos abastecimientos de agua públicos para controlar la corrosión. También se emplean en algunas aguas ablandadas para estabilizar el carbonato de calcio, con el fin de eliminar la necesidad de re carbonización. El nitrógeno y el fósforo son esenciales para el crecimiento de algas y las cianobacterias, y la limitación de estos elementos es usualmente el factor que controla la tasa de crecimiento. Cuando hay abundancia de los dos elementos tiene lugar el florecimiento de algas, que produce una variedad de condiciones molestas (eutrofización). El agua residual doméstica tiene altas cantidades de compuestos de fósforo. La mayor parte del fósforo inorgánico es aportado por los desechos humanos, como resultado de la degradación metabólica de las proteínas y la eliminación de los fosfatos presentes en la orina, además de los fuertes detergentes sintéticos. Los compuestos de fosfatos son utilizados en la plantas de generación de vapor para eliminar las incrustaciones. Se puede medir el ortofosfato sin interferencia en condiciones óptimas de pH, tiempo y temperatura. Las formas orgánicas del fósforo así como los polifosfatos se deben transformar a ortofosfatos, los cuales se pueden determinar cualitativamente mediante métodos gravimétricos, colorimétricos y volumétricos.

• - Nitrógeno amoniacal"). Si están aireadas no deben contener normalmente amoníaco porque este se convierte en nitritos y luego a nitratos. Las aguas negras siempre tienen amoníaco proveniente de los tramos de agua debajo de las aglomeraciones humanas. La existencia de amoníaco libre o ión amonio es una prueba de contaminación reciente y peligrosa. A pH elevados el amonio pasa a estado de amoníaco siendo recomendable valores menores a 0,025 mg/L.

• - Nitritos. En las aguas subterráneas se pueden encontrar nitritos como consecuencia de un medio reductor en aguas que ya han sido estabilizadas biológicamente. Cuando el nitrato está en contacto con metales fácilmente atacables ya sea a pH ácido o básico se pueden encontrar nitritos. La presencia de nitritos impotabiliza el agua junto con la presencia de patógenos porque son tóxicos.

• - Nitratos. Provienen de la oxidación bacteriana de los residuos generados por los animales. En las aguas superficiales y subterráneas hay más cantidad de nitratos a aumentar los niveles de nitratos por el aumento del uso de fertilizantes.

Un efluente residual con una concentración de 15 mg/L de fosfato (PO4(-3)), se vuelca a una laguna con un caudal de 30 m3/h ¿Cuál será el aporte diario en kg de fósforo (kg P) a dicho cuerpo?

15mg/L.30m3/h.1000L/m3.kg PO4/1000000mg.31kg P/95kg PO4.24h/día=3,52kg P/día.

• - Cloruros. Le comunican un sabor desagradable al agua. Pueden corroer las canalizaciones y depósitos. Además, para el uso agrícola, los contenidos en cloruros de aguas pueden limitar ciertos cultivos. Los cloruros son muy solubles en agua, no participan en los procesos biológicos, no desempeñan ningún papel en la descomposición, y no sufren pues modificaciones.

• - Azufre. El ion sulfato se encuentra tanto en las aguas de abastecimiento como en la residual. Para la síntesis de las proteínas es necesario disponer de azufre, que posteriormente se libera en el proceso de degradación. Los sulfatos se reducen químicamente a sulfuros y a sulfuros de hidrógeno bajo la acción bacteriana en condiciones anaerobias.

• - Fenoles.") son contaminantes y tóxicos que imparten sabor y olor al líquido, se analiza por espectrofotometría. La contribución a las aguas naturales es despreciable y biodegradable. Provienen de efluentes industriales aunque también de la degradación de los plaguicidas.

• - Metales pesados. Entre ellos se destacan el Ni, Mn, Pb, Cr, Cd, Zn, Cu, Fe, Hg, As. Algunos son imprescindibles para el normal desarrollo de la vida y la ausencia de cantidades suficientes podría limitar el crecimiento de las algas, por ejemplo. Debido a su toxicidad, la presencia en cantidades excesivas de cualquiera de ellos interferirá con el uso que se le pueda dar al agua. Es por ello que es conveniente controlar las concentraciones de dichas sustancias. Algunos de ellos son de uso común en la actividad agrícola y la industrial, por lo que sus límites están legislados. Son determinados por espectroscopia de absorción atómica. Son provocados por metalúrgicas, siderúrgicas, automotores y, generalmente no se reponen sino que se reciclan.

• - Gases. Los gases que con mayor frecuencia se encuentran en las aguas residuales son el nitrógeno, el oxígeno, el dióxido de carbono, el sulfuro de hidrógeno, el amoníaco y el metano. Los tres primeros son gases presentes en la atmósfera, y se encuentran en todas las aguas en contacto con la misma. Los tres últimos son producto de la descomposición (aerobia y anaerobia) de la materia orgánica.

• Oxígeno disuelto"). Es necesario para la respiración de los microorganismos aerobios y otras formas de vida. Es ligeramente soluble en agua y su presencia, al igual que la del resto de los gases, está condicionada por la presión parcial del gas en la atmósfera, la temperatura, la pureza del agua (salinidad, sólidos suspendidos, etc.). Su solubilidad es proporcional a la presión parcial puesto que no reaccionan químicamente y la ley de Henry rige el proceso porque es escasamente soluble. Se ve modificada por la mayor o menor presencia de sal y disminuye con la temperatura. Dado que evita la formación de olores desagradables en las aguas residuales, es deseable y conveniente disponer de oxígeno disuelto. Se mide in situ o se lo fija mediante un reactivo químico para medirlo en laboratorio. Se mide en mg/L. Aumentar la temperatura no produce una oxidación biológica superior a menos que se airee ya que el oxígeno tiene menor solubilidad. En los desechos líquidos, el oxígeno disuelto es el factor que determina que los cambios biológicos sean producidos por organismos aeróbicos o anaeróbicos. Los aeróbicos usan el oxígeno libre para la oxidación de la materia orgánica e inorgánica y forman productos finales inocuos, mientras que los anaeróbicos llevan a cabo la oxidación mediante la reducción de sales como sulfatos y los productos finales generalmente son muy perjudiciales. Se deben mantener condiciones favorables para los microorganismos aeróbicos sino se consideran condiciones nocivas. Consecuentemente para mantener condiciones aeróbicas, hay que realizar mediciones de oxígeno disuelto en los procesos aeróbicos y en los lugares de vuelco. El oxígeno es un factor importante en la corrosión de hierros y aceros, especialmente en sistemas de distribución de agua y en las calderas de vapor. Por lo que la remoción de oxígeno es una práctica común en la industria energética. Los procedimientos volumétricos estándares para determinar el oxígeno disuelto, en caso de que la muestra esté correctamente preservada, son el método de Winkler o yodo métrico y sus modificaciones. También se puede utilizar un oxímetro (electrodo) que permite las mediciones in situ de oxígeno disuelto. Dichos electrodos pueden descender a varias profundidades y las concentraciones de oxígeno disuelto se pueden leer en un micro amperímetro conectado localizado en la superficie. Un líquido contaminado tiene oxígeno disuelto cero.

• Sulfuro de Hidrógeno. Como ya fue mencionado, proviene de la descomposición anaerobia del azufre o la reducción de sulfitos y sulfatos minerales, primer pasaría a sulfito y luego a sulfuro de hidrógeno. Su formación queda inhibida en presencia de grandes cantidades de oxígeno. Es un gas incoloro, inflamable y con un olor típico. El ennegrecimiento de las aguas residuales se debe principalmente a la formación de sulfuro ferroso y otros sulfuros metálicos. Son tóxicos y corrosivos. Se determina por colorimetría, dan un color azul. Las aguas que contengan sulfuro de hidrógeno serán muy tóxicas a pHs ácidos, incluso para las bacterias. La toxicidad disminuirá extraordinariamente a pHs básicos.

• Cianuro. Los cianuros son compuestos potencialmente tóxicos ya que un cambio de pH en el medio puede liberar ácido cianhídrico, compuesto generalmente asociado con la máxima toxicidad de estos compuestos, es por ello que es de suma importancia determinar como ión cianuro (CN-) la presencia de todos los compuestos cianurados en aguas naturales, potables, residuales y residuales tratadas. Se determinan por métodos potenciométricos o por espectroscopia. Se debe mantener a pH alcalino.

• Metano. Es el principal subproducto de la descomposición anaerobia de la materia orgánica. Normalmente no se encuentra en las aguas residuales porque pequeñas cantidades de oxígeno son tóxicas para los microorganismos responsables de su producción.

• Oxígeno consumido").: se mide en (mg/L). Es la cantidad necesario de oxígeno para oxidar las sustancias con propiedades reductoras, presentes en un líquido residual. Entre las sustancias reductoras más comunes están: sales ferrosas, sulfuros, lípidos, glúcidos y algunos aminoácidos. La determinación habitual se realiza utilizando permanganato de potasio como oxidante. Esta titulación redox no es muy precisa ni reproducible pero da una idea de los mg/L consumidos por materia orgánica presente en la muestra.

Tal vez la característica más importante de las aguas residuales en este aspecto es la presencia de organismos patógenos procedentes de desechos humanos que estén infectados o sean portadores de una cierta enfermedad. Los principales grupos de organismos patógenos son las bacterias, los virus, los protozoos y los helmintos. Los organismos bacterianos patógenos que pueden ser excretados por el hombre causan enfermedades del aparato intestinal como la fiebre tifoidea y paratifoidea, la disentería, diarreas") y cólera. Debido a la alta infecciosidad de estos organismos, cada año son responsables de gran número de muertes en países con escasos recursos sanitarios.

Introducción

Como resultados del proceso se obtienen lodos y efluente clarificado. El efluente tratado se vuelca al cuerpo receptor o se reutiliza y los lodos se tratan y se disponen en rellenos sanitarios o se reutilizan (elaboración de biosólidos). La serie de procesos de tratamiento depende de ciertos factores:.

• - Características del efluente: pH, productos tóxicos, sólidos en suspensión, DBO.

• - Calidad de salida del efluente: se fija teniendo en cuenta los objetivos de la empresa y la aptitud del cuerpo receptor.

• - Disponibilidad de terrenos: los terrenos necesarios son grandes y debe poseer bajo costo.

• - Considerar futuras ampliaciones: se deberán realizar ampliaciones porque se requieren límites más estrictos.

Un tratamiento de efluentes es el conjunto de procesos destinados a modificar la composición física, química o biológica de los efluentes líquidos con el objeto de volverlos inocuos para su vuelco y recuperación para otros usos.

Los sólidos suspendidos gruesos se separan por filtración con rejas, los sólidos suspendidos sedimentables por sedimentación, los sólidos suspendidos finos no sedimentables por tamiz de abertura pequeña, los sólidos disueltos o suspendidos biodegradables por tratamiento biológico natural, los sólidos suspendidos biológicamente persistentes por adsorción u oxidación química, los sólidos disueltos inorgánicos se separan por ósmosis inversa, electrodiálisis, intercambio iónico.

Etapas del tratamiento de efluentes

Para un líquido cloacal, los tratamientos que se aplican son primarios (físicos) o secundarios (biológicos). Los tratamientos primarios son sedimentación, filtración y los secundarios son tanque Imhoff, biodigestor, lodos activados. Con los primarios se remueven los sólidos sedimentables y parte de la materia en suspensión, los sólidos disueltos y el resto de los suspendidos se remueve en tratamientos biológicos. Los tratamientos se clasifican según su grado de depuración en primarios (remueven más material), secundarios y terciarios y según los fenómenos involucrados en físicos, químicos y biológicos. Los tratamientos primarios corresponde con los físicos y los tratamientos secundarios corresponden con los biológicos o físico-químicos.

Pretratamiento

El objetivo del pretratamiento es la eliminación de los sólidos gruesos como trapos, ramas y de material inerte como ser arenas, gravas. Estos generan daños en las cañerías, bombas electromecánicas, obstrucciones al paso del fluido.

Esta etapa del proceso puede ser realizada con los siguientes dispositivos:.

• - Rejas: Se utilizan para eliminar sólidos gruesos como plásticos, maderas, trapos que ocasionan obstrucciones o daños en las cañerías, en los equipos electromecánicos de bombeo, evitar acumulación en digestores y decantadores. Se colocan inclinadas 60-80° respecto de la horizontal. Las rejas robotizadas se limpian solas. Las rejillas de finos se utilizan en vez de tanques de sedimentación pero estos se suelen evitar por problemas de estancamiento y porque no se obtienen mayores separaciones que los sedimentadores.

• - Tamizado: Se utilizan para separar partículas más finas que producen obstrucciones o daños en las cañerías o en los equipos electromecánicos de bombeo, acumulación en los digestores o en los decantadores. Se suele colocar luego de un desarenador o de un dispositivo de rejas. La operación se basa en la diferencia de tamaños así como con las rejas, sólo atraviesan las partículas de menor tamaño que la abertura de la malla. Puede ser estático o vibratorio y rotativo. Este último es una rueda que gira donde se van depositando los sólidos más grandes que las aberturas de la malla de la rueda.

• - Desarenado: En estos se separan las arenas, gravas, arcillas que ocasionan las obstrucciones, abrasiones, acumulaciones en digestores o decantadores. Se basa en la separación de partículas menores a un cierto tamaño por la diferencia de densidades entre el líquido y el sólido. Se retienen los sólidos sedimentables a los 10 minutos. El parámetro de diseño de un desarenador es el tiempo de retención que es la relación entre el volumen del sedimentador y el caudal de ingreso. Ocurre una sedimentación discreta donde las partículas mantienen su individualidad.

• - Compensación: se utiliza para atenuar las variaciones de caudal y del resto de los parámetros. Esto permite un sistema unificado y con menores puntos de operación lo que reduce los costos operativos.

• - Separación de aceites y grasas: Si hay material flotante como cerdas, estiércol, tripas, espumas, grasas y aceites se utiliza una cámara que se llama interceptor, este posee pantallas verticales que guían el paso del fluido y bastidores horizontales para retirar el material flotante una vez que llega a la superficie. El material flotante llega a la superficie por flotación natural sin utilizar ningún equipo. En cambio, si las grasas y los aceites están emulsionados, se utiliza un sistema con inyección de aire. El efluente ingresa a un depósito por medio de una bomba presurizadora donde se satura de aire y luego va hacia una válvula reductora de presión y finalmente a una cámara donde se liberan burbujas que encierran las sustancias dispersas y las llevan hacia la superficie. Los componentes de un sistema de inyección de aire son: 1) bomba de presurización 2) inyector de aire 3) depósito de retención 4) válvula reductora de presión 5) cámara de flotación.

• - Neutralización y homogenización: la homogenización consiste en mezcla corrientes que tengan características variadas de pH, sólidos en suspensión, DBO para unificar el sistema de tratamiento y mantener los parámetros en pocos valores, esto reduce los costos operativos. La neutralización consiste en agregar ácido o álcalis a las corrientes del efluente alcalinas y ácidas respectivamente para controlar los valores de pH. Para neutralizar corrientes ácidas se utiliza 1) lechos de caliza 2) soda Solvay 3) sosa cáustica 4) cal 5) amoníaco y la elección se limita a 1) costes de compra 2) velocidad de reacción 3) capacidad de neutralización 4) almacenamiento y vertido de los productos de neutralización. Para neutralizar las corrientes alcalinas, por cuestiones económicas, se emplea ácido sulfúrico o clorhídrico. La neutralización se realiza para mantener el pH favorable para el desarrollo de los microorganismos (el pH óptimo está entre 6 y 8.5), los pHs ácidos corroen las tuberías y generan desprendimiento de gases como espuma que dificulta los análisis y el tratamiento posterior, para unificar el sistema de tratamiento de las aguas de la cloaca, antes de la descarga al cuerpo receptor porque la vida acuática es muy sensible a variaciones del pH neutro.

Tratamiento primario

El objetivo de esta etapa es la remoción física de los sólidos sedimentables y parte de la materia orgánica, sólidos en suspensión. Los métodos para llevar a cabo esta etapa son:.

• - Sedimentación: se utiliza para separar los sólidos en suspensión sedimentables. Se basan en la diferencia de peso específico entre el fluido y el sólido. Dependiendo de la naturaleza de los sólidos en suspensión se clasifica en:.

1.Sedimentación discreta: las partículas mantienen su individualidad. Por ejemplo: deposición de arena, arcilla, grava en desarenadores. Un sedimentador funciona igual que un desarenador pero retiene sólidos sedimentables menos pesados durante un tiempo de retención de 2 horas. Contienen cámara rectangular o circular, paleta barrefondos, fondo inclinado ,tolva de lodos. Este es un equipo de sedimentación primaria.

Si se tiene un efluente con una concentración de sólidos a las 2 horas y a los 10 minutos, que tratamiento propone si la legislación prohibe los sólidos sedimentables en la descarga? Para eliminarlos se debe utilizar un desarenador ya que contiene sólo sólidos en suspensión sedimentables a los 10 minutos como arenas, arcillas, gravas.

2. Sedimentación con floculación. Las partículas se unen a otras para sedimentar como partículas de mayor tamaño y peso. Se considera sedimentación secundaria. Se suele realizar luego del tratamiento biológico.

3. Sedimentación por zonas. Las partículas caen formando una especie de manto como un solo cuerpo.

• - Flotación: separación de la materia dispersa. Se utiliza para separar grasas y aceites que están dispersos. Además se utiliza para espesar las suspensiones de barros biológicos. Mediante una bomba se impulsa el fluido para que se le inyecte aire que va hacia un tanque de presurización donde se consigue la saturación con aire. Luego va hacia a una válvula reductora de presión para pasar a una cámara de flotación donde se liberan las burbujas que encierran la materia dispersa como las grasas y los aceites y llevándolos a la superficie. Los componentes de un desengrasador son: 1) bomba de presión 2) sistema de inyección de aire 3) depósito de retención 4) válvula reductora de presión 5) cámara de flotación. Si la materia está flotante se utiliza un interceptor.

Ambos procesos pueden considerarse como pretratamiento en algunas bibliografías.

Tratamiento secundario

El objetivo en esta etapa es la degradación de la materia orgánica para estabilizarla en estado mineral en un reactor biológico, a través de la actividad microbiológica (generalmente bacteriana) que la utilizan como substrato. Estos reactores son el lugar donde se da la formación de la masa de microorganismos. Parte de esta biomasa se desprende y es arrastrada por el efluente, por lo que, generalmente, los reactores son seguidos por sedimentadores. Los sólidos sedimentados se recirculan al reactor biológico pero parte se descarta, a fin de mantener bajo control la población de microorganismos.

Los sistemas biológicos utilizados a nivel industrial que se aplican por lo general como tratamiento secundario pueden ser de tipo aerobio y anaerobio:.

• - Entre los procedimientos aeróbicos existe una diversidad de tecnologías disponibles como barros activados, lagunas de aireación, lechos percoladores, etc.

• - Los procesos anaeróbicos son fundamentalmente procesos de digestión que pueden aplicarse a residuos líquidos o sólidos e incluyen generalmente separación y aprovechamiento del gas producido. La transformación de la materia orgánica en metano y CO2 se lleva a cabo en tres etapas consecutivas en las cuales intervienen diferentes grupos de bacterias con formación de ácido acético, propiónico, butírico, láctico, fórmico, CO2 e H2 para llegar finalmente a metano y C02.

Se prefieren los procesos anaerobios sobre los aerobios por la reducción de los costos de operación. En los anaerobios, hay presencia de compuestos tóxicos (como el fenol), hay recalcitrantes o xenobióticos, que son aquellos cuya biodegradabilidad es muy dificultosa. En los procedimientos anaerobios hay menos producción de biomasa por unidad de reducción de sustrato por lo que el manejo y evacuación del exceso de lodo es menor, hay un menor requisito de nutrientes (no la materia orgánica), es posible operar a cargas superiores y se produce metano que es un gas que se puede utilizar como biocombustible. En un tratamiento aerobio, hay mayores tiempos de residencia, no hay emisión de malos olores, no se requieren temperaturas mayores (alrededor de 35 °C), la clarificación es más sencilla porque se manejan volúmenes mayores de sedimento, es más fácil controlar. Existen 3 factores predominantes para evaluar el tratamiento biológico de un efluente que contenga compuestos tóxicos o recalcitrantes. Esos factores son:.

• - La naturaleza de la conversión química necesaria, por ejemplo, los derivados halogenados aromáticos son fácilmente atacables por comunidades anaeróbicas, mientras que en el caso de comunidades aeróbicas los compuestos tienden a polimerizarse primero siendo más fácilmente atacables después.

• - La fisiología de los microorganismos comprendidos, la degradación anaeróbica es mas vulnerable que la degradación en paralelo. Algunos compuestos como el amoníaco, sulfitos, sulfatos pueden actuar como inhibidores de las bacterias metanogénicas. En el ciclo del nitrógeno, el nitrógeno se convierte gradualmente a amoníaco, y si hay condiciones aeróbicas, se convierte en nitrito y luego en nitrato. Si hay exceso de nitrógeno, se produce eutrofización, un crecimiento desmedido de algas y el líquido eventualmente se putrefacta. El amoníaco no ionizado es tóxico por lo que se prefiere su oxidación a nitritos y luego a nitratos, sino el amoníaco ionizado se convierte en amoníaco no ionizado por tratarse de una reacción reversible. Además, hay que controlar la cantidad de N porque sino se desarrollan condiciones de eutrofización.

Tratamiento terciario

Este tipo de tratamiento se realiza luego del tratamiento secundario y se realiza para darle un reuso al efluente.

• - Intercambio iónico: consiste en la transferencia de los iones que están en la solución a una resina donde se mantienen fuerzas electrostáticas superiores. Los iones que formaban parte de la resina pasan a formar parte de la solución. Se utiliza para recuperar metales preciosos, eliminar metales tóxicos y eliminar dureza. Ya que la desmineralización completa puede alcanzarse se combina el efluente resultante con la alimentación para generar agua que puede utilizarse como alimentación a la caldera. Existen una gran cantidad de sustancias naturales para el intercambio como las zeolitas pero las resinas sintéticas tienen mayor remoción de los iones. Las resinas son insolubles pero consiguen adherir grupos ácidos y básicos por reacciones químicas. El intercambio es reversible por lo que los iones vuelven al líquido para separarse más fácilmente durante la limpieza. El número de iones determina la capacidad de intercambio y el tipo de iones determina la selectividad iónica y la eficiencia del filtro. El material que compone las resinas es estireno o divini-benceno. Los intercambiadores iónicos pueden ser catiónicos o aniónicos. Los intercambiadores catiónicos separan los cationes que hay en la solución por hidrógenos (ciclo del hidrógeno) o por iones sodio (ciclo del sodio). El intercambiador debe regenerarse. Para remover los sólidos que lleva se hace pasar agua en contracorriente y luego se le hace pasar solución regeneradora concorriente que es salmuera para el ciclo del sodio y ácido sulfúrico para el ciclo del hidrógeno. Se hace pasar agua a contracorriente para remover el regenerante residual. Las resinas de los intercambiadores catiónicos contienen sales de ácidos débiles o fuertes, pero generalmente contienen sales de ácidos fuertes. Los intercambiadores aniónicos se utilizan para remover los aniones de la solución por iones oxhidrilos. Una vez que se saturó la resina se debe regenerar. Para ello se limpia a contracorriente con agua para remover los sólidos que quedaron en la resina. Luego se coloca la solución regeneradora concorriente que puede ser hidróxido de amonio o hidróxido de sodio. Se lava con agua a contracorriente para remover el regenerante residual. Las resinas de los intercambiadores aniónicos contienen bases débiles o fuertes pero suelen contener sales de bases fuertes.

• - Adsorción: es la concentración del soluto en un sólido, cuando se pone en contacto el sólido con la solución. La fase sólida se denomina fase adsorbente y las moléculas de soluto que se adsorben el adsorbato. Las fuerzas responsables de la adsorción son las de Van Der Waals que actúan entre las moléculas de soluto y las superficie del sólido. Es el resultado del desequilibrio de las fuerzas superficiales. En el interior de las moléculas no actúa ninguna fuerza porque las moléculas se rodean de similares. La capacidad de adsorción es proporcional a la superficie de adsorción por lo que al aumentar el área de contacto mayor interacción habrá. Como adsorbentes se utilizan los carbones activos en forma de granos y polvos para adsorber los detergentes, partículas que causan el mal olor y sabor, contaminantes orgánicos, cloro. Se preparan a partir de materia prima como lignito, madera, cáscaras de nuez mediante procedimientos de deshidratación y carbonización, seguido por la aplicación de vapor caliente. Tiene gran posibilidad de regeneración, 30 veces o más. Para regenerar se coloca el carbón a 930 °C en una atmósfera de aire-vapor. La regeneración elimina el material orgánico adherido y el carbón vuelve a su capacidad original. Las relaciones de equilibrio entre el adsorbente y el adsorbato se describen mediante isotermas de adsorción. Los modelos más utilizados son el de BET, Langmuir y Freundlich. Los datos se obtienen en ensayos continuos en laboratorio y se predice el efecto del pH, temperatura y otros parámetros sobre el proceso de adsorción. Se dice que están en equilibrio cuando la concentración del contaminante en la solución se halla en equilibrio dinámico con la concentración del contaminante en el sólido. La isoterma de Langmuir supone que las moléculas se adsorben formando una capa monomolecular y la Isoterma de BET supone que las moléculas se unen a capas previamente adsorbidas y que cada capa se adsorbe siguiendo el modelo de Langmuir. La operación de desorción puede ser continua o discontinua. En la operación discontinua se utiliza carbón en polvo que se mezcla con agua y luego se decanta. En la operación continua se utiliza una columna rellena de carbón granular por la que el fluido percola. A medida que desciende por la columna los contaminantes descienden progresivamente. La eliminación de contaminantes en columnas de carbón activo se lleva a cabo por 3 mecanismos: 1) adsorción 2) fijación de partículas grandes 3) deposición de materia coloidal. La sedimentación es por zonas o sea se forma una capa de transición donde la concentración es máxima en el fondo y es mínima en la parte superior. Esta es la zona activa de la columna y el movimiento progresivo se puede conocer mediante una curva de ruptura. Las ordenadas están en mg/L de DQO y en abscisas se coloca duración de flujo o volúmenes de lecho total. Normalmente las columnas de disponen en serie, cuando el efluente alcanzó la concentración especificada de ruptura en la primera columna se los introduce en la segunda para que no supere la concentración especificada de ruptura mientras se regenera la primera columna. Se ubica al final del tratamiento por ser un tratamiento terciario. Los procesos de adsorción no generan subproductos indeseables al agua, los equipos tienen diseño compactos por lo que ocupan poco espacio y los costos de operación y mantenimiento no son muy altos, flexibilidad ante la variaciones de caudal y concentración.

La desinfección consiste en la remoción de patógenos y algas mediante el agregado de desinfectantes físicos o químicos. Los físicos son las elevadas temperaturas o la radiación como la UV, los químicos son el permanganato de potasio, clorógenos y ozono. Dentro de los clorógenos están las cloraminas, hipoclorito de sodio, hipoclorito de calcio y el cloro gaseoso. Se suelen utilizar el hipoclorito de sodio y el cloro gaseoso por dejar un residual y por su bajo costo. Se debe dosificar al agua filtrada y antes de su consumo de manera que se satisfaga la demanda y quede un residual de 2mg/L. La eficiencia de la desinfección se mide con la presencia de coliformes. Las coliformes pueden ser fecales o totales. Si no hay coliformes entonces el resto de los patógenos tampoco se encuentran. Se aplica a efluentes que ya tuvieron un tratamiento primario y secundario, a efluentes destinados al consumo. La cloración también reduce la DBO porque oxida parte de los compuestos orgánicos, oxidación de los iones metálicos, oxidación de los compuestos que generan olor y sabor en el agua, oxidación de los cianuros a productos inocuos. Se realiza en una cámara de contacto ubicado al final del tratamiento.

Se deben desinfectar 15000 L/h de un efluente industrial cuya demanda de cloro es de 1 ppm con una solución de NaClO cuya concentración es de 8% p/V. ¿Qué dosis de producto en ml/min se requiere para prolongar la desinfección del líquido?

q(ml/min)=15000L/h.1mg/L.100/60.8.1000=3,125ml/min.

Dosificación

Desinfectante: hipoclorito de sodio

Dosis requerida(D): 1 ppm (mg/L)

Caudal del agua a tratar(Q): 10 m3/h

Concentración ClO-(C): 8%p/V

Dosis de trabajo para lograr su desinfección (q): Q.D.100/C.60=10.1.100/8.60=2,1 ml/min.

Tratamiento de lodos

Los lodos que resultan únicamente de los procesos de separación de sólido-líquido (decantación, flotación) se conocen como lodos primarios, y los provenientes de procesos biológicos se designan lodos secundarios. Los primarios consisten en partículas sólidas, básicamente de naturaleza orgánica. Los secundarios son fundamentalmente biomasa en exceso producida en los procesos biológicos. Para el caso de los lodos primarios, se separa entre un 30% y un 50% de la DBO del afluente en el clarificador primario como DBO insoluble. En la planta de lodos activos, alrededor de 2/3 de la DBO soluble separada corresponde a compuestos orgánicos oxidados para producir la energía de mantenimiento, pero el 1/3 restante corresponde a células microbianas que se encuentran en el lodo en exceso de purgas. Estos lodos no pueden evacuarse sin tratamiento previo. Se reducen las cantidades de compuestos orgánicos y volátiles contenidos sometiendo los lodos a una digestión, tanto los procesos de digestión aerobios como los anaerobios. El lodo resultante de la digestión, con un contenido menor en materia orgánica, se conoce como lodo estabilizado. Los objetivos principales de la estabilización son: (1) Reducción o eliminación de olores molestos (2) Reducción del volumen del líquido o peso de sólidos a tratar en operaciones sucesivas (3) Reducción de los microorganismos patógenos. Se deben aumentar el contenido de sólidos en los lodos para ello se hace espesamiento y desecado. En el espesamiento del 2 al 15% y en el secado del 15 al 50%. Para los lodos de difícil secado se hacen necesarios pretratamientos especiales que incluyen coagulación química y tratamientos térmicos. Luego se realiza la evacuación de dos maneras: vertido y aplicación al terreno o incineración.

Es un proceso de aireación, por un período significativo de tiempo, de una mezcla de lodo digerible de la clarificación primaria y lodo del tratamiento biológico aerobio, con una disminución de sólidos en suspensión volátiles (SSV) y la destrucción de células porque las bacterias se desdoblan porque el sustrato no es el suficiente. El objetivo principal es la reducción del lodo y para ello transforma las sustancias orgánicas en sustancias volátiles. Cuando la cantidad de lodo a digerir es pequeña se utiliza digestión en discontinuo, seguida de descarga intermitente de lodo digerido. La velocidad de destrucción de las células disminuye cuando la relación alimentación/microorganismo (A/M) disminuye. En consecuencia, a mayor proporción de lodos del primario en el proceso, más lenta es la digestión, ya que los lodos del primario tienen una DBO relativamente alta (alto A) y bajo SSV (bajo M), significando altos valores de la relación A/M. La curva para la DBO residual se hace casi plana al tiempo que la MLVSS alcanza su máximo. Teniendo en cuenta que la digestión aerobia de lodos tiene lugar en la fase de respiración endógena, no hay disminución prácticamente de la DBO soluble. El objetivo principal es la reducción de lodo a evacuar, más que la reducción de la DBO soluble. En caso de la digestión aerobia, los tiempos de residencia son menores que en los procesos anaerobios, lo que significa menores inversiones en capacidad o volumen de digestor. Por otro lado, sin embargo, los costes de energía por aireación suelen ser importantes. Esto hace a que se utilice en unidades pequeñas los digestores aeróbicos.

Control de calidad

El control de calidad puede ser interno o externo (también llamado evaluación de calidad). Un buen programa de control de calidad interno se compone de al menos 7 elementos: certificación de competencia del operador, recuperación de adiciones conocidas, análisis de estándares suministrados de forma interna, análisis de blancos de reactivos, análisis de duplicados, calibrado mediante estándares y análisis de gráficas de control.

La evaluación de calidad consiste en la utilización de medidas de control interno y externo con la intención de evaluar los datos obtenidos en el laboratorio. Incluye apartados tales como muestras de evaluación de rendimientos, muestras de comparación entre laboratorios y verificaciones de rendimiento de forma análoga al control de calidad interno.

Debo cumplir estándar de calidad, cuantas más etapas controlo, aumenta la calidad pero aumento el costo. Cuando existen desechos o subproductos no hace falta controlar la calidad salvo que exista uno que se puede utilizar.

De un producto o servicio es la percepción que el cliente tiene del mismo, es la capacidad de un producto o servicio para satisfacer necesidades, conjunto de características inherentes que le confieren capacidad para satisfacer necesidad implícitas y explícitas. Aunque la calidad no puede definirse fácilmente, uno sabe lo que es. Significar estar en un estándar más elevado, en vez de estar satisfecho con el mediocre. También podría definirse como cualidad innata, característica absoluta y universalmente reconocida.

La calidad tiene muchas definiciones que dependen del punto de vista que uno considere. Una definición desde la perspectiva del laboratorio de química la es la de ISO 9000: "la calidad es el grado con el que un conjunto de características inherentes cumplen los requisitos".

Desde una perspectiva de producto: es la capacidad de diferenciar cuali y cuantitativamente respecto de algún atributo requerido. Cantidad de un atributo no cuantificable monetariamente que tiene cada unidad.

Desde una perspectiva de usuario: la calidad se caracteriza según ciertos parámetros, la calidad de responder a una necesidad, la calidad de adecuarse al uso, la calidad de responder a las preferencias de los clientes.

Desde una perspectiva de producción: la calidad es el grado con el que un producto (o servicio) cumple con las especificaciones de diseño. Es conformidad con las especificaciones.

Desde una perspectiva de valor: calidad es superar las expectativas del cliente en cuanto a condiciones de uso y a un precio acorde. Grado con el que las características inherentes de un producto satisfacen las necesidades.

Los factores relacionados con la calidad tienen una dimensión técnica que engloban los aspectos científicos y técnicos que afectan al producto o servicio, dimensión humana que busca cuidar las buenas relaciones entre clientes y empresas y una dimensión económica que intenta minimizar costes tanto para los clientes como para la empresa. Otros factores relacionados con la calidad son: cantidad justa y deseada de producto que hay que fabricar y se ofrece, precio exacto según la oferta y demanda, rapidez de distribución del producto o de atención al cliente.

Determinaciones en el laboratorio

Las propiedades generales mensurables antes de procesar la muestra son el pH y la conductividad.

El pH es el logaritmo de la actividad del ión hidrógeno. Indica a una temperatura dada si una sustancia es ácida o básica. En el método potenciométrico se utiliza un electrodo para determinar el pH. Para medir se sumerge el electrodo, apoyado en su soporte si tuviere, en la solución donde se quiere medir el pH. Se agita suavemente para homogeneizar la muestra y se evita la entrada de dióxido de carbono. No se ve intervenido por oxidantes, reductores, turbidez, color. Recubrimientos de material graso o partículas pueden intervenir con la respuesta del electrodo. Para limpiarlo se frota suavemente el electrodo con papel o utilizando detergentes, luego se enjuaga varias veces con agua destilada. Además, se puede enjuagar con soluciones de ácido clorhídrico 0,1N e hidróxido de sodio 0,1N y luego guardarlo en solución tampón de pH 7 por una noche. Se lava varias veces antes y después de su uso. Cuidar de no apoyar el electrodo sobre el fondo o las paredes. Luego de utilizarlo se guarda en una solución para que su funcionamiento siempre sea el óptimo. El pH se ve afectado por la temperatura por efectos mecánicos y químicos. Debe medirse in situ.

Es directamente proporcional a la temperatura. Se mide a través del método potenciométrico por medio de un electrodo. El conductímetro se calibra con soluciones de KCl de conductividad conocida. No se ve afectada por el color, turbiedad, oxidante, reductor. Hay que lavarlo varias veces antes y después de su uso. Para las mediciones se sumerge el electrodo en la solución. Se homogeneiza la muestra por agitación durante la medición. Durante la medición no debe tocar las paredes o el fondo. Los resultados se ven afectados por material graso y partículas adheridas al electrodo. Para limpiar el electrodo se frota suavemente con papel el electrodo o se aplica solución de detergentes, seguido de un enjuague con agua destilada. Debe medirse in situ.

• - Utilizar guantes, gafas, guardapolvos, barbijos, pantalones largos, zapatos cerrados para evitar el contacto de los ácidos o de la muestra con la piel, ojos y boca.

• - No correr en el laboratorio.

• - No distraer a los demás.

• - Cada grupo se responsabilizará de su zona de trabajo y material.

• - No dejar útiles en el suelo.

• - Conocer donde están ubicados y el modo de uso de los elementos de protección químicos (antisépticos, alcohol, yodo), matafuegos, botiquín, duchas de emergencia, salidas de emergencia.

• - Cuando se estén trabajando con productos tóxicos trabajar bajo campana.

• - Mantener los reactivos en lugares seguros teniendo en cuenta su compatibilidad para guardarlos con otros.

• - Conocer las frases R y S de los reactivos. Las frases R son las advertencias o los riesgos y las frases S recomendaciones o consejos de trabajo.

Análisis de parámetros

Del análisis de un efluente de un establecimiento fabril se obtuvieron los siguientes resultados:.

Oxígeno consumido = 950 mg/L.

Residuo total a 105 °C = 1720 mg/L.

Residuo total a 600 °C = 210 mg/L.

Sólidos sedimentables totales = 560 mg/L.

Con estos datos ¿ Cuál o cuáles considera serían los principales efectos contaminantes si este efluente se arrojara a un arroyo sin ser previamente tratado?

Los parámetros muestran que hay una gran cantidad de materia orgánica por lo que si se vuelca sin ser tratado, el oxígeno disuelto disminuirá porque lo consumirá la materia orgánica y comprometerá la fauna y flora acuática. La materia en suspensión afecta a la vida acuática porque no deja que la luz solar los atraviese. Además, afecta el aspecto del cuerpo receptor por lo que causa un impacto socio-económico negativo.

Indique 3 contaminantes mayoritarios de las aguas residuales provenientes de un frigorífico y señale que parámetros emplearía para medir cada uno de ellos.

Un efluente proveniente de un frigorífico posee sólidos, grasas y aceites, detergentes y materia orgánica. La materia orgánica la mediría con oxígeno consumido, los sólidos con residuo total por evaporación, los detergentes con los fosfatos o el método de azul de o-toluidina proporciona una medición más directa, las grasas y aceites con sustancias solubles en frío en eter etílico.

Se determinan los siguientes parámetros para una industria textil: pH=10.2, T=60 °C, sólidos sedimentables a las 2 hs=0,8 ml/L. ¿Qué tratamientos aplicaría al efluente para que estos parámetros se ajusten a lo expresado por la normativa?.

Al principio se aplica una sedimentación para eliminar la materia sedimentable (no se permiten sólidos sedimentables a las 2 horas), luego se lo introduce en una cámara de contacto donde se lo neutraliza con ácido sulfúrico o clorhídrico (el pH permitido está entre 5,5 y 10). Se lo introduce en una torre de enfriamiento para que la temperatura de trabajo en el reactor biológico sea la correcta. Además, la temperatura de vuelco reglamentada es menor a 40 °C. Finalmente se lo introduce en un reactor biológico para degradar la materia orgánica no sedimentable. Una opción más económica es dejar enfriar la carga en un cámara por el ambiente hasta la temperatura objetivo con la desventaja que tomaría más tiempo.

¿Cuáles son los componentes mayoritarios de un líquido cloacal?¿Que tratamiento propone para eliminarlos?

Los componentes mayoritarios son sólidos sedimentables a los 10 minutos, grasas y aceites y materia orgánica. Para separar las grasas y los aceites, una parte de los sólidos sedimentables utilizaría una trampa de grasas, luego se coloca un desarenador para separar el resto de los sólidos sedimentables a los 10 minutos, luego se coloca un sedimentador donde se remueven los sólidos sedimentables que no se retuvieron en el desarenador, de carácter orgánico y menos pesados y finalmente se coloca un tratamiento de barros activados donde se separa el resto de la materia orgánica, el resto de los sólidos en suspensión y la coloración.