Ingeniería de tratamiento de aguas residuales: Contaminación industrial

1. CONTAMINACIÓN

Definición: Impregnación del aire, el agua o el suelo con productos que afectan a la salud del hombre, la calidad de vida o el funcionamiento natural de los ecosistemas.

La contaminación ha ido en aumento desde la Revolución Industrial, pero hasta hace poco sus efectos, como la lluvia ácida, no han producido alarma internacional.

1.1 Emisiones de chimeneas industriales

Cerca de las fábricas, se producen daños adicionales por deposición de partículas de mayor tamaño en forma de precipitación seca.

Las nubes pueden llevar los contaminantes a grandes distancias, dañando bosques y lagos muy alejados de las fábricas en las que se originaron.

Los bosques, lagos, estanques y otros ecosistemas terrestres y acuáticos del mundo sufren graves daños ocasionados por la lluvia ácida.

1.2 Lluvia ácida

Ésta se origina por la combinación, con la humedad atmosférica, de los óxidos de azufre y nitrógeno que se emiten a la atmósfera, originando ácidos sulfúrico y nítrico. La lluvia ácida, además de quemar las hojas de las plantas también acidifica el agua de los lagos dejando sin vida muchos de estos ecosistemas acuáticos.

1.3 Calentamiento global. Efecto Invernadero

Debido al uso de combustibles fósiles y a otros procesos industriales

“Acumulación de gases invernadero (dióxido de carbono, metano, óxido nitroso y clorofluorocarbonos) en la atmósfera”.

1.4 Smog

Mezcla de niebla con partículas de humo, formada cuando el grado de humedad en la atmósfera es alto y el aire está tan quieto que el humo se acumula cerca de su fuente.

El smog reduce la visibilidad natural y, a menudo, irrita los ojos y el aparato respiratorio.

1.5 Vertidos de Petróleo (Mareas Negras)

Rrepresentan un grave problema, ya que una vez producidos, es casi imposible eliminarlos o contenerlos por completo.

Dado que el agua y el petróleo no se mezclan, éste flota sobre el agua y acaba contaminando las costas.

El intento de tratar químicamente o hundir el crudo puede alterar aún más los ecosistemas marinos y costeros.

2. CONTAMINACIÓN DEL AGUA

Cada año mueren unos 10 millones de personas en el mundo por beber agua contaminada.

2.1 Fuentes Contaminación del Agua

Los trabajos agrícolas y ganaderos pueden producir una contaminación muy grave de las aguas de los ríos y los acuíferos. Los principales causantes son los vertidos de aguas cargadas de residuos orgánicos, procedentes de las labores de transformación de productos vegetales, o de los excrementos de los animales.

• Muchas industrias, como la papelera, textil y siderúrgica, necesitan agua para desarrollar su actividad. La consecuencia es el vertido de aguas residuales cargadas de materia orgánica, metales, aceites industriales e incluso radiactividad.
• Para evitar los problemas que pueden causar los contaminantes de las aguas residuales existen sistemas de depuración que sirven para devolverles las características físicas y químicas originales.

2.2 Principales contaminantes del agua

Aguas residuales y otros residuos que demandan oxígeno (en su mayor parte materia orgánica, cuya descomposición produce la desoxigenación del agua).

• Agentes infecciosos
• Nutrientes vegetales que pueden estimular el crecimiento de las plantas acuáticas. Éstas, a su vez, interfieren con los usos a los que se destina el agua y, al descomponerse, agotan el oxígeno disuelto y producen olores desagradables.
• Productos químicos, incluyendo los pesticidas, diversos productos industriales, las sustancias tensioactivas contenidas en los detergentes, y los productos de la descomposición de otros compuestos orgánicos.
• Petróleo, especialmente el procedente de los vertidos accidentales.
• Minerales inorgánicos y compuestos químicos.
• Sedimentos formados por partículas del suelo y minerales arrastrados por las tormentas y escorrentías desde las tierras de cultivo, los suelos sin protección, las explotaciones mineras, las carreteras y los derribos urbanos.
• Sustancias radiactivas procedentes de los residuos producidos por la minería y el refinado del uranio y el torio, las centrales nucleares y el uso industrial, médico y científico de materiales radiactivos.
• El ruido, el calor y el movimiento también son formas de contaminación que alteran los ciclos vitales.
• El calor también puede ser considerado un contaminante cuando el vertido del agua empleada para la refrigeración de las fábricas y las centrales energéticas hace subir la temperatura del agua de la que se abastecen.
• La contaminación de ríos y arroyos por contaminantes químicos
• Se ha convertido en uno de los problemas ambientales más graves

La contaminación química de los ríos y arroyos procede de:

• Fuentes identificables, como fábricas, refinerías o desagües de aguas residuales.
• No puede identificarse con precisión, como las escorrentías de la agricultura o la minería o las filtraciones de fosas sépticas o depuradoras.

2.3 Naturaleza de las aguas residuales

• El origen, composición y cantidad de los desechos están relacionados con los hábitos de vida vigentes.
• Cuando un producto de desecho se incorpora al agua, el líquido resultante recibe el nombre de agua residual.

2.3.1 Origen

Las aguas residuales tienen un origen doméstico, industrial, subterráneo y meteorológico, y estos tipos de aguas residuales suelen llamarse respectivamente, domésticas, industriales, de infiltración y pluv

2.3.2 Cantidad

La cantidad y naturaleza de los vertidos industriales es muy variada, dependiendo del tipo de industria, de la gestión de su consumo de agua y del grado de tratamiento que los vertidos reciben antes de su descarga.

2.3.3 Tipos de vertidos industriales

La clasificación se puede hacer según diferentes criterios:

• Composición en elementos contaminante.
• Características de dichos elementos,
• Los procesos en los que se originan, etc..
• Secuencia de tiempo en la que se generan
• Vertidos Continuos: Provienen de procesos en los que existe una entrada y una salida continua de agua, como son el transporte, lavado, refrigeración….
• Vertidos Discontinuos: Proceden de operaciones intermedias. Son los más contaminados como el caso de los baños de curtido, lejías negras, emulsiones, etc. Al aumentar el tamaño de la industria, algunos vertidos discontinuos pueden convertirse en continuos.

2.3.4 Clasificación de las industrias según sus vertidos.

• Industrias con efluentes principalmente orgánicos.
• Industrias con efluentes orgánicos e inorgánicos.
• Industrias con efluentes principalmente inorgánicos.
• Industrias con efluentes con materias en suspensión.
• Industrias con efluentes de refrigeración.

2.3.5 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
• su incidencia en el medio receptor

Industria Papelera.

• Color
• Materia en suspensión y decantable
• Contaminación orgánica
• pH en algunos casos

La ganadería comercial y las granjas avícolas

• Contaminación orgánica e inorgánica.

Industria Lechera.

• Contaminación orgánica

Industria del Curtido.

• Alcalinidad
• Materia en suspensión y decantable
• Contaminación orgánica
• Sulfuros
• Cromo

Refinerías

• Aceites
• Materia orgánica
• Fenoles
• Amoníaco
• Sulfuros

Industrias de Acabado de Metales.

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

Las características de las aguas residuales industriales pueden diferir mucho tanto dentro como entre las empresas.

El impacto de los vertidos industriales depende no sólo de sus características comunes, como la demanda bioquímica de oxígeno, sino también de su contenido en sustancias orgánicas e inorgánicas específicas.

Hay tres opciones (que no son mutuamente excluyentes) para controlar los vertidos industriales.

El control puede tener lugar allí donde se generan dentro de la planta; las aguas pueden tratarse previamente y descargarse en el sistema de depuración urbana; o pueden depurarse por completo en la planta y ser reutilizadas o vertidas sin más en corrientes o masas de agua.

2.3.6 Composición

La composición de las aguas residuales se analiza con diversas mediciones físicas, químicas y biológicas.

Las mediciones más comunes incluyen:

• El contenido en sólidos
• La demanda bioquímica de oxígeno (DBO5)
• La demanda química de oxígeno (DQO)
• El pH.

2.3.7 Parámetros Medidos

• Caudal.
• DBO: Este parámetro nos define el contenido de sustancias biodegradables presentes en el agua a tratar.
• DQO: Define el contenido en sustancias, ya sean orgánicas o no, susceptibles de oxidación.
• Sólidos en Suspensión: Define la cantidad total de materia en suspensión, ya sean sedimentables o no.
• Sólidos Disueltos.
• Sólidos Totales.
• Sólidos Volátiles: Define la fracción de sólidos orgánicos.
• Sólidos Minerales: Es el residuo fijo, que define la fracción de sólidos minerales.
• pH.
• Conductividad: Medida indirecta del contenido en sales disueltas del efluente.
• Temperatura.
• Acidez /Alcalinidad.
• Nitrógeno y Fósforo total.
• Metales pesados.
• Iones.

Además de estos parámetros, algunos efluentes industriales exigirán la determinación, valoración y clasificación de algunos contaminantes específicos, tales como fenoles, cianuros, grasas, aceites, disolventes, etc.

Para la determinación del PE se emplea un valor medio de 0,077 kg, en 5 días, a 20 C de DBO por persona y día. El equivalente de población de un matadero, por ejemplo, oscilará entre 5 y 25 PE por animal

2.4 Objetivos de la caracterización del Efluente Industrial:

En determinados casos, también será necesario determinar el grado de toxicidad de los efluentes e identificar las sustancias responsables de dicha toxicidad.

La toma de muestra de los efluentes para el análisis de estos parámetros, debe llevarse a cabo en condiciones adecuadas, condiciones que se encuentran recogidas en los manuales estandarizados de analítica.

Los puntos de muestreo han de ser significativos.