Ingeniería de tratamiento de aguas residuales: Características de las aguas residuales

NECESIDAD DE CONTROLAR ANALÍTICAMENTE EL AGUA

Parece evidente que las características de un determinado tipo de agua que va a ser utilizada para un uso concreto serán diferentes, o cuanto menos, no tienen por qué ser idénticas para el agua destinada a otro fin.

En cualquier caso, el control analítico exhaustivo, sistemático y periódico de un agua viene impuesto por dos condicionantes de tipo general:

• Contrastación y comprobación de sus características físicas.
• Complementando y apoyando lo anterior con fuerza para ser exigido legalmente, se encuadra el aspecto relativo a regulaciones, normativas y leyes de diferentes ámbito territorial de aplicación que han de ser inexcusablemente cumplidas en cuanto al control de la calidad del producto “agua”.

Además, debe controlarse el agua bruta no tratada (agua natural de ríos, embalses y lagos) que pueda ser susceptible de diferentes usos ( potabilización, cría de peces, moluscos, riegos, usos recreativos) a fin de determinar la posibilidad o no del uso previsto, así como el grado de tratamiento industrial necesario para lograr su adecuación de calidad. Para esta faceta también se dispone de las correspondientes normativas nacionales, derivadas a su vez, en el caso de España de la Directiva de la CEE.

Otro aspecto a considerar: el de las aguas negras o vertidos residuales líquidos domésticos y/o industriales. También han de ser sistemáticamente analizados y controlados debido, de una parte a la valoración de su posible incidencia negativa sobre el medio ambiente, y la necesidad ulterior de su depuración antes de su expedición a aquel. Se intentaría evitar de este modo en lo posible, el alto grado de polución provocado por estas aguas residuales.

En segundo lugar, existen otras regulaciones y normativas (nacionales, autonómicas y municipales) que imponen un control de emisiones encaminado a la preservación del cada vez más degradado medio ambiente.

Finalmente, otro aspecto justifica la necesidad del control sistemático del agua: los procesos de potabilización y/o depuración de agua La única forma razonable, coherente y lógica de asegurarse el explotador de una ETAP (Estación de Tratamiento de Agua Potable) o EDAR (Estación Depuradora de Aguas Residuales) que el Rendimiento del proceso aplicado es o no el esperado, es decir;- que deben o no acometerse modificaciones en las diferentes fases del tratamiento industrial de un agua, pasa por la comprobación vía laboratorio, vía instrumentación de planta en continuo, de algunas características “claves” de calidad del agua en fase de tratamiento.

CLASIFICACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES

AGUA RESIDUAL: Aquella que procede de haber utilizado un agua natural, o de la red, en un uso determinado. Las A.R. cuando se desaguan se denominan VERTIDOS y éstos pueden clasificarse en función:

• Del uso prioritario u origen
• De su contenido en determinados contaminantes

Los vertidos residuales arrastran compuestos con los que las aguas han estado en contacto. Estos compuestos pueden ser:
a) Según su Naturaleza:

i) Conservativos: Su concentración en el río depende exactamente de la ley de la dilución del caudal del vertido al del río.
Generalmente: Compuestos Inorgánicos y estables (C1 ,SO4 )
ii.) No Conservativos: Su concentración en el río no está ligada directamente a la del vertido. Son todos los compuestos orgánicos e inorgánicos que pueden alterarse en el río por vía Física, Química o Biológica (NH4 , fenoles, Materia Orgánica. . .)

Además, entre los compuestos existen fenómenos de tipo:

• Antagonismo: (1 Efecto) Ej. Dureza (al Zn)
• Sinergismo: (1 Efecto) Ej. Escasez de O(al Zn)

A continuación se va a realizar una descripción de los principales tipos de A.R.

AGUAS RESIDUALES URBANAS

Procedencia de la contaminación en los núcleos urbanos:

• Servicios domésticos y públicos
• Limpieza de locales
• Drenado de Aguas Pluviales

Tipos de contaminantes:

• Materia Orgánica (principalmente) en suspensión y disuelta
• N; P; NaCl y otras sales minerales
• Microcontaminantes procedentes de nuevos productos
• Las A.R. de lavado de calles arrastran principalmente materia sólida inorgánica en suspensión, además de otros productos (fenoles, plomo -escape vehículos motor-, insecticidas -jardines-…)

Características Físico-Químicas

La Temperatura de las A.R. oscila entre 10-20 oC (15 oC) · Además de las cargas contaminantes en Materias en suspensión y Materias Orgánicas, las A.R. contienen otros muchos compuestos como nutrientes (N y P), Cloruros, detergentes… cuyos valores orientativos de la carga por habitante y día son:

• N amoniacal: 3-10 gr/hab/d
• N total: 6.5-13 gr/hab/d
• P (PO43-) ; 4-8 gr/hab/d
• Detergentes : 7-12 gr/hab/d

En lugares donde existen trituradoras de residuos sólidos las A.R.(aguas residuales)Urbanas están mucho más cargadas (100 % más)

Características Biológicas

En las A·R. van numerosos microorganismos., unos patógenos y otros no. Entre los primeros cabe destacar los virus de la Hepatitis. Por ej. en 1 gr. de heces de un enfermo existen entre 10-106 dosis infecciosas del virus de la hepatitis.

El tracto intestinal del hombre contiene numerosas bacterias conocidas como Organismos COLIFORMES. Cada individuo evacua de 105-4×105 millones de coliformes por día, que aunque no son dañinos, se utilizan como indicadores de contaminación debido a que su presencia indica la posibilidad de que existan gérmenes patógenos de más difícil detección.

Las A.R.Urbanas contienen: l06 colif. totales / 100 ml

AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES

Son las que proceden de cualquier taller o negocio en cuyo proceso de producción, transformación o manipulación se utilice el agua, incluyéndose los líquidos residuales, aguas de proceso y aguas de refrigeración.

Líquidos Residuales: Los que se derivan de la fabricación de productos, siendo principalmente disoluciones de productos químicos tales como lejías negras, los baños de curtido de pieles, las melazas de la producción de azúcar, los alpechines…

Se debe intentar la recuperación de subproductos A.R. de Proceso: Se originan en la utilización del agua como medio de transporte, lavado, refrigeración directa… y que puede contaminarse con los productos de fabricación o incluso de los líquidos residuales.

Generalmente su contaminación es <10% de la de los líquidos residuales aunque su volumen es 10-50 veces mayor. Aguas de Refrigeración Indirecta: No han entrado en contacto con los productos y por tanto la única contaminación que arrastran es su temperatura.

Ahora bien, hoy día hay que considerar también la existencia de productos que evitan problemas de explotación ( estabilizantes contra las incrustaciones y corrosiones, algicidas…) que pueden ser contaminantes.

Tipos de Vertidos Industriales

i) Continuos: Provienen de procesos en los que existe una entrada y una salida continua de agua (Procesos de Transporte, lavado, refrigeración…)

ii ) Discontinuos: Proceden de operaciones intermedias. Son los más contaminados ( Baños de decapado, baños de curtidos, lejías negras, emulsiones…)

Al aumentar el tamaño de la industria, algunos vertidos discontinuos pueden convertirse en continuos.

Clasificación de las Industrias según sus Vertidos

Se clasifican en 5 grupos de acuerdo con los contaminantes específicos que arrastran las A.R.
CLASIFICACIÓN DE LAS INDUSTRIAS SEGÚN SUS VERTIDOS:

INDUSTRIAS CON EFLUENTES PRINCIPALMENTE ORGÁNICOS

• Papeleras
• Azucareras
• Mataderos
• Curtidos
• Conservas ( vegetales, carnes, pescado…)
• Lecherías y subproductos [leche en polvo, mantequilla, queso…)
• Fermentación ( fabricación de alcoholes,levaduras…)
• Preparación de productos alimenticios ( aceites y otros )
• Bebidas
• Lavanderías

INDUSTRIAS CON EFLUENTES ORGÁNICOS E INORGÁNICOS

• Refinerías y Petroquímicas
• Coquerias
• Textiles
• Fabricación de productos químicos, varios

INDUSTRIAS CON EFLUENTES PRINCIPALMENTE INORGÁNICOS

• Limpieza y recubrimiento de metales
• Explotaciones mineras y salinas
• Fabricación de productos químicos, inorgánicos

INDUSTRIAS CON EFLUENTES CON MATERIAS EN SUSPENSIÓN

• Lavaderos de mineral y carbón
• Corte y pulido de mármol y otros minerales
• Laminación en caliente y colada continua

INDUSTRIAS CON EFLUENTES DE REFRIGERACIÓN

• Centrales térmicas
• Centrales nucleares

Contaminación Característica de la Industria

Cada actividad industrial aporta una contaminación determinada por lo que es conveniente conocer el origen del vertido industrial para valorar su carga contaminante e incidencia en el medio receptor. Cuando se conoce el origen del vertido, el número de parámetros que definen la carga contaminante del mismo es reducido.

Valoración de la Carga Contaminante que vierte la industria

Para superar la dificultad que supone generalizar esta valoración (pues no existen 2 industrias iguales), al menos cuando se trata de estimar la carga contaminante contenida en las A.R. con vistas al dimensionamiento de su planta depuradora, se ha recurrido al concepto de “POBLACION EQUIVALENTE”. Este valor se deduce dividiendo los Kgr. de DBO(demanda biológica de oxígeno) contenidos en el A.R., correspondiente a la producción de una unidad determinada, por la DBO que aporta un habitante por día, valor para el que en Europa se considera un valor medio de 60 gr. Ahora bien, dado que el término “Población Equivalente” sólo se refiere a una contaminación de carácter orgánico, a la hora de dimensionar la planta depuradora seria necesario, al menos, tener en cuenta además de la DBO, los Sólidos en Suspensión (SS).

En Francia se basaron en los parámetros de DQO, DBO y SS para el cálculo del canon de vertido. · En Francia y Cataluña existen tablas que establecen el canon de vertido industrial en función de la producción de la actividad o el número de operarios. Estos valores los aplican las Agencias Financieras de Cuenca.

Posterior se han introducido además Sólidos Disueltos (medidos por la conductividad en mho/cm); N y P

Características Medias Típicas de las Aguas Residuales de algunas Industrias

No obstante las dificultades apuntadas para establecer unos valores para las características de las A.R., a continuación señalamos como orientación los valores más frecuentes para algunas industrias.

CONTAMINACIÓN CARACTERÍSTICA DE LA INDUSTRIA

AGUAS RESIDUALES DE LA INDUSTRIA PAPELERA

• Color
• Materia en suspensión y decantable
• DBO5 u otra que nos defina la materia orgánica
• En algunos casos ( muy pocos ) el pH –

INDUSTRIA LECHERA

• DBO5 u otra determinación que nos defina la materia orgánica

INDUSTRIA DEL CURTIDO

• Alcalinidad
• Materia en suspensión y decantable
• DBO5 u otra que nos defina la materia orgánica
• Sulfuros
• Cromo

REFINERÍAS

• Aceites
• DBO5 u otra que nos defina la materia orgánica
• Fenoles
• Amoniaco
• Sulfuros

INDUSTRIAS DE ACABADO DE METALES

• pH
• Cianuros
• Metales, según el proceso de acabado

LAVADEROS DE MINERAL

a) Si son de hierro:

• Sólidos sedimentables
• Sólidos en suspensión después de decantación

b) Si son de otros materiales habrá que detectarlos así como a los productos tóxicos orgánicos que pueden emplearse como agentes humectantes o flotantes

SIDERURGIAS INTEGRAL

• Fenoles
• Alquitranes
• Cianuros libres y complejos
• DBO5
• Sulfuros
• Materias en suspensión
• pH
• Hierro
• Aceites y grasas

LAMINACIÓN EN CALIENTE

• Aceites y grasas
• Sólidos en suspensión

PLANTAS DE ACIDO SULFURICO

• Ácidos
• Sólidos sedimentables
• Arsénico, selenio y mercurio

CONTAMINANTES ESPECÍFICOS

Son microcontaminantes derivados principalmente de los adelantos de las tecnologías industriales y que a muy escasa concentración ( ppm) tienen un efecto perjudicial.

Son por ej: Agentes Tensoactivos, Pesticidas, Derivados Halogenados o Fosforados de Hidrocarburos, Compuestos Orgánicos específicos, Sales Metálicas, Compuestos eutrofizantes…

Valoración y Clasificación de los Contaminantes Específicos

La evaluación de los riesgos potenciales ocasionados por los Contaminantes Específicos requiere conocer aspectos tales como los que aparecen a continuación:

• Tipo y estructura del compuesto químico
• Propiedades físicas y químicas fundamentales, biodegradabilidad
• Producción total
• Orígenes y vías de distribución, funciones para las que se utiliza y lugares de aplicación
• Condiciones prácticas en las que se realizan a los cauces, los vertidos que contienen esos contaminantes químicas, microbiológicas, radiológicas y toxicológicas en general, así como evaluación periódica de su estado de calidad.
• Cumplimiento de las normativas legales impuestas por las autoridades en materias de aguas, que imponen unos determinados y secuenciales controles analíticos.

En el campo del agua potable de consumo público, los dos puntos anteriores se explicitan y concretan teniendo en cuenta el suministrador de agua potable (pública de red o bien envasada) que ha de asegurarse con un límite razonable de confianza de que el producto servido “siempre” es potable, es decir, puede ser ingerido sin peligro de provocar ningún tipo de intoxicaciones (microbiológicas y/o fisico-químicas) en el potencial consumidor.

Esto podría venir marcado por, la “ética” y la “honestidad” de cada suministrador.

• Cantidades que se vierten según condiciones de utilización
• Efectos tóxicos u otros efectos nefastos de los contaminantes sobre la calidad de las aguas y su ecología ( persistencia, bioacumulación )
• Medios técnicos existentes de lucha contra la contaminación