guías técnicas y económicas para la selección y diseño de

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

T E S I S

GUÍAS TÉCNICAS Y ECONÓMICAS PARA LA SELECCIÓN Y DISEÑO DE PLANTAS DE

TRATAMIENTO DE AGUA

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO INDUSTRIAL

PRESENTA

HUESCAS AYALA JOSÉ CÉSAR

Asesor: M. en C. Saúl Cardoso Sánchez

México, D.F. Septiembre de 2013

JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA


AGRADECIMIENTOS

A MI ESCUELA:

Ya que gracias a esta excelente

Institución de enseñanza, he

realizado una de mis metas más

difíciles hasta el momento…

Mi Titulación.

A MIS PROFESORES Y COMPAÑEROS:

Que fueron parte esencial

de mi formación y

realización profesional,

Gracias.

AL M. EN C. SAÚL CARDOSO SÁNCHEZ:

Por la invaluable cooperación y paciencia,

al compartir y transmitirme

sus conocimientos y experiencia

para el desarrollo de la presente.

A MIS PADRES:

El señor Ernesto y la señora Tere,

que gracias a su carácter

y apoyo incondicional,

me enseñaron que luchando

se obtiene un futuro mejor.

¡Espero no haberlos defraudado!

A MI ABUELITO:

Ruperto Huescas Venegas (†),

que me apoyo en todo momento

brindándome su cariño,

sin esperar nada a cambio.


A MI ESPOSA:

María Guadalupe Hernández Ramírez,

por estar conmigo en los momentos

más difíciles, siendo un estimulo

para mi vida profesional y personal,

sabiendo que siempre podré contar

con sus consejos, paciencia, pero

sobre todo su amor incondicional.

A MIS HERMANOS:

Edgar y Gustavo,

por haberme apoyado

directa o indirectamente

en el cumplimiento de esta etapa

de mi vida.

A MIS SOBRINOS:

Iveth, Liam Isaí, Alison Itzel y Óscar,

por inyectarle alegría,

ternura y niñez a mi vida.

JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA i

CONTENIDO

CONTENIDO …..…………………………….…………………………………..…….… i

ÍNDICE DE TABLAS …………….……………………………………………………… iii

ÍNDICE DE FIGURAS …………………………………………………………………... iv

RESUMEN …………………………………………………………………….……..…… v

INTRODUCCIÓN ..……………………………………….……………….……..……..... vi

1. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS AGUAS …….……………......……. 1

1.1. Aguas naturales .…………………………………….………………….…….….. 1

1.1.1. Características físicas .……………………….…………………….…… 2

1.1.2. Características químicas .…………………….……………………...…. 2

1.1.3. Características biológicas ……………………………………………… 3

1.2. Aguas residuales ………………………………………………………………… 4

1.2.1. Características físicas ……………………………….…………………. 6

1.2.2. Características químicas ……………………………………………...... 7

1.2.3. Características biológicas ……………………………………………… 9

2. LEGISLACIÓN AMBIENTAL EN MATERIA DE AGUA ……...….……….…….. 10

2.1. Leyes mexicanas en materia de agua ……………………………………….…… 10

2.2. Reglamentos …………………………………………………………………….. 16

2.3. Normas Oficiales Mexicanas ……………………………………………………. 16

2.4. Normas Mexicanas …………………………………………………………….… 26

3. PROCESOS UTILIZADOS EN EL TRATAMIENTO DE AGUA ………...……….. 29

3.1. Tratamiento preliminar ……………………………………………………….…. 30

3.1.1. Cribado ……………………………………………………………….… 30

3.1.2. Desarenadores ……………………………………………………….…. 31

3.2. Tratamiento primario ………………………………………………………....…. 32

3.2.1. Sedimentación …………………………………………………...….….. 32

3.2.2. Coagulación/floculación ……………………………………………...... 34

3.2.3. Flotación ……………………………………………………………….. 35

3.3. Tratamiento secundario ……………………………………………………....….. 36

3.3.1. Filtración ………………………………………………………...….….. 36

3.3.2. Lodos activados ……………………………………………………....... 37

3.3.3. Aireación prolongada (o proceso de oxidación total) …………….……. 39

3.3.4. Contacto-estabilización ……………………………………………….... 40

3.3.5. Lagunas aireadas ………………………………………………..….…... 41

3.3.6. Balsas de estabilización ……………………………………….…….…. 42

3.3.7. Filtros percoladores ………………………………………….……….… 43

3.3.8. Biodiscos (RBC) ………………………………………….……………. 44

3.3.9. Tratamiento anaerobio ………………………………….……………… 46

JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA ii

3.4. Tratamiento terciario o avanzado ………………………………….……………. 47

3.4.1. Carbón activado ……………………………………….…………….…. 47

3.4.2. Intercambio iónico ………………………………….……………….…. 48

3.4.3. Ósmosis inversa ………………………………….………………….…. 49

3.4.4. Cloración ……………………………………………………………..... 49

3.4.5. Ozonización ………………………………….………………………… 50

3.4.6. Luz ultravioleta …………………………….……………………….….. 52

4. SELECCIÓN TÉCNICO-ECONÓMICO DEL PROCESO DE TRATAMIENTO .… 53

CONCLUSIONES ...………………………………………………………………….…... 60

BIBLIOGRAFÍA ……...………………………………………………………….………. 61

JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA iii

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla No. Nombre Página

1.1 Límites permisibles de características físicas y organolépticas ………….…….. 2

1.2 Constituyentes químicos expresados en mg/L (excepto cuando se indique

otra unidad) …………………………………………………………………….. 3

1.3 Límites permisibles de características bacteriológicas ………………………… 4

1.4 Características físicas, químicas y biológicas del agua residual y su

procedencia …………………………………………………………………….. 4

1.5 Límites máximos permisibles para metales pesados y cianuros, en las

descargas de aguas residuales en agua y bienes nacionales …………………… 5

2.1 Frecuencia de muestreo a la zona que genera descargas de aguas

Residuales ……………………………………………………………………… 17

2.2 Límites permisibles para contaminantes básicos en descargas de aguas

residuales a el alcantarillado …………………………………………………… 17

2.3 Límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas

residuales a los sistemas de alcantarillado ……………………………………... 20

2.4 Frecuencia de muestreo a un proceso generador ………………………………. 20

2.5 Fechas de cumplimiento de acuerdo al rango de población …………………… 21

2.6 Límites máximos permisibles de contaminantes según el promedio

mensual ………………………………………………………………………… 21

2.7 Especificaciones organolépticas y físicas del agua purificada envasada …….… 22

2.8 Especificaciones fisicoquímicas del agua purificada envasada …………...…… 22

2.9 Especificaciones microbiológicas del agua purificada envasada ……………… 23

2.10 Especificaciones para plaguicidas del agua purificada envasada ……………… 23

2.11 Límites permisibles de las características bacteriológicas del agua para

su potabilización ……………………………………………………………….. 24

2.12 Límites permisibles de características físicas y organolépticas del agua

para su potabilización ………………………………………………………….. 24

2.13 Límites permisibles de características químicas del agua para su

potabilización ………………………………………………………………….. 24

2.14 Límites permisibles de características radioactivas del agua para su

potabilización ………………………………………………………………….. 25

2.15 Tratamientos para la potabilización del agua ………………………………….. 25

4.1 Calidad de las fuentes de agua cruda …………………………………………... 56

JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA iv

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura No. Nombre Página

1.1 Representación diagramática del ciclo del agua ………………...……….…….. 2

3.1 Rejilla rotativa para tratamiento de agua ……………………………………….. 30

3.2 Rejilla fina para tratamiento de agua …….…………………..………………… 31

3.3 Corte un desarenador-desengrasador …………………………………………… 31

3.4 Desarenador-desengrasador vacío ……………………………………………… 32

3.5 Cisterna de sedimentación de corriente horizontal …..………………………… 32

3.6 Cisterna de sedimentación de corriente vertical ……..………………………… 33

3.7 Coagulación-floculación ……………………………………………………..… 34

3.8 Técnica de flotación …………………………….……………...………………. 35

3.9 Equipo de flotación …………………………………………..………………… 35

3.10 Técnica de filtración ....………………………………………………………… 36

3.11 Filtro anaeróbico ………………………………………………………….….… 37

3.12 Diagrama convencional de lodos activados ……………………..………...…… 38

3.13 Diagrama de aireación prolongada ……………………………..……………… 39

3.14 Equipo de aireación prolongada …………………………………...…………… 40

3.15 Laguna aireada …...…………………………………………………………….. 41

3.16 Esquema del ciclo natural en una laguna facultativa .………………………….. 41

3.17 Proceso general de lagunaje …...……………………………………………….. 42

3.18 Balsas de estabilización ………………………………………………………... 42

3.19 Esquema de filtro percolador ……….………………………………………….. 44

3.20 Filtro percolador ……………………………………………………………….. 45

3.21 Biodiscos ……………………………………………………………………….. 43

3.22 Tratamiento anaerobio …………………………………………………………. 46

3.23 Filtros de carbón activado ……………………………………………………… 47

3.24 Intercambio iónico ……………………………………………………………... 48

3.25 Lecho mixto ……………………………………………………………………. 48

3.26 Ósmosis inversa ………………………………………………………………... 49

3.27 Cloración-desinfección ………………………………………………………… 50

3.28 Cámara de contacto con deflectores …………………………………………… 51

3.29 Difusor de turbina ……………………………………………………………… 51

3.30 Radiación ultravioleta ………………………………………………………….. 52

JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA v

RESUMEN

Para la realización del presente trabajo, se realizó estudio un bibliográfico del agua y sus

características, sus tratamientos y legislación aplicable, así como de los aspectos básicos (pero no

únicos) a considerar para el desarrollo de proyectos relacionados al tema.

En el Capítulo I se presentan las características del agua, que permitan a toda persona

interesada, conocer lo básico y primordial del tema agua. Posteriormente, se mencionan las Leyes,

Reglamentos y Normas referentes al agua y su tratamiento, considerando que el lector deberá

mantenerse actualizado respecto a los cambios continuos en pro de una mejora de este tema.

En el Capítulo III se presentan los métodos de tratamiento recomendados para cada finalidad

en forma general, recordando que el conocimiento de las bases teóricas y la experiencia de trabajo

en el área, harán del lector un especialista en el tema.

Por último, se incluyen recomendaciones técnicas del proceso de tratamiento, para cumplir

con el objetivo económico del proyecto y se concluye con algunos tópicos y recomendaciones.

JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA vi

INTRODUCCIÓN

El agua es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de

oxígeno. Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida. El término agua

generalmente se refiere a la sustancia en su estado líquido, pero ésta misma puede hallarse en su

forma sólida llamada hielo, y en forma gaseosa denominada vapor. El agua es un elemento común

del sistema solar, hecho confirmado en descubrimientos recientes. Puede ser encontrada,

principalmente, en forma de hielo; de hecho, es el material base de los cometas y el vapor que

compone sus colas. Desde el punto de vista físico, el agua circula constantemente en un ciclo de

evaporación o transpiración (evapotranspiración), precipitación, y desplazamiento hacia el mar.

Se estima que aproximadamente el 70% del agua dulce es usada para agricultura. El agua en

la industria absorbe una media del 20% del consumo mundial, empleándose en tareas de

refrigeración, transporte y como disolvente de una gran variedad de sustancias químicas. El

consumo doméstico absorbe el 10% restante. El agua es esencial para la mayoría de las formas de

vida conocidas por el hombre, incluida la humana. El acceso al agua potable se ha incrementado

durante las últimas décadas en la superficie terrestre, sin embargo, estudios de la FAO, estiman que

uno de cada cinco países en vías de desarrollo tendrá problemas de escasez de agua antes de 2030;

en esos países es vital un menor gasto de agua en la agricultura modernizando los sistemas de riego.

[46]

En ingeniería ambiental, el término tratamiento de aguas es el conjunto de operaciones

unitarias de tipo físico, químico o biológico cuya finalidad es la eliminación o reducción de la

contaminación o las características no deseables de las aguas, bien sean naturales, de abastecimiento,

de proceso o residuales —llamadas, en el caso de las urbanas, aguas negras—. La finalidad de estas

operaciones es obtener unas aguas con las características adecuadas al uso que se les vaya a dar, por

lo que la combinación y naturaleza exacta de los procesos varía en función tanto de las propiedades

de las aguas de partida como de su destino final.

Debido a que las mayores exigencias en lo referente a la calidad del agua se centran en su

aplicación para el consumo humano y animal estos se organizan con frecuencia en tratamientos de

potabilización y tratamientos de depuración de aguas residuales, aunque ambos comparten muchas

operaciones. [47]

El punto de la contaminación no es solo conocer el problema, sino empaparse del tema, es

decir, tener las bases y la información necesaria que sirvan de apoyo para entender y comprender la

magnitud del tema del que se está hablando.

Es por esto que se ha desarrollado el presente trabajo para establecer las bases técnico-

económicas, para la sustentación y la factibilidad en la selección, construcción y operación de una

planta de tratamiento de aguas.

http://es.wikipedia.org/wiki/Sustancia_qu%C3%ADmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula_de_agua

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno

http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno

http://es.wikipedia.org/wiki/Vida

http://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3n_de_la_materia

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquido

http://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lido

http://es.wikipedia.org/wiki/Hielo

http://es.wikipedia.org/wiki/Gas

http://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_de_agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_solar

http://es.wikipedia.org/wiki/Cometa

http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_del_agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Evaporaci%C3%B3n_(hidrolog%C3%ADa)

http://es.wikipedia.org/wiki/Transpiraci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Evapotranspiraci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Precipitaci%C3%B3n_(meteorolog%C3%ADa)

http://es.wikipedia.org/wiki/Mar

http://es.wikipedia.org/wiki/Agricultura

http://es.wikipedia.org/wiki/Refrigeraci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Transporte

http://es.wikipedia.org/wiki/FAO

http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_ambiental

http://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Aguas_negras

http://es.wikipedia.org/wiki/Estaci%C3%B3n_de_tratamiento_de_agua_potable

http://es.wikipedia.org/wiki/Estaci%C3%B3n_de_tratamiento_de_agua_potable

http://es.wikipedia.org/wiki/Depuraci%C3%B3n_de_aguas_residuales

JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA vii

Para tratar de evitar un poco el problema, se crearon normas ambientales para el cuidado del

recurso vital; de esta manera, las industrias y/o sociedades se vieron en la necesidad de incluir

tratamiento de agua en sus descargas para el cumplimiento de las normas ambientales establecidas.

Las etapas que se desarrollaron fueron diversas, por lo que los tratamientos no siempre serán

los mismos debido a la forma en que se obtiene la fuente de agua, así como las características finales

a las que se requiera la misma. Pero no sólo es establecer un tratamiento y ya, sino de igual manera

se debe tomar en cuenta el aspecto económico para llegar a un equilibro con la parte técnica.

El presente material, servirá de apoyo para toda persona interesada en el tema de tratamiento

de agua, teniendo o no conocimientos de éste; con la cual podrá señalar los diversos procesos que

pueden ser partícipes en un proyecto de tratamiento de agua; identificar las leyes, reglamentos y

normas a cumplir para la instalación u operación de la planta y fijar los procedimientos para la

selección del proceso más adecuado, de acuerdo a la evaluación económica realizada.

Así, los Ingenieros Químicos que no llevaron algún curso o materia relacionado a Ingeniería

Ambiental o aún los que llevaron dicha área, cuando se les asigna una tarea o supervisión de una

planta de tratamiento de agua, no se puede decir que no, por lo que como Ingeniero Químico se tiene

la obligación de conocer y entender el tema o tarea que se le ha asignado, en pocas palabras, tendría

que empezar desde cero.

Por tal motivo, este material está orientado a este tipo de proyectos, ya sea cuando se

requiera la implementación de una planta de tratamiento o en dado caso, modificar una ya existente.

Es decir, tener un punto de referencia hacia los tratamientos de agua, identificar el amplio panorama

en que se puede realizar el tratamiento, así como la identificación de las bases que se tienen que

seguir o cumplir, tanto técnica como legislativamente, pero al mismo tiempo la comparación con la

parte económica.

JOSÉ CÉSAR HUESCAS AYALA 1

CAPÍTULO 1

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS AGUAS

El agua es probablemente el recurso natural más importante del mundo, ya que sin ella no

podría existir la vida. A diferencia de muchas otras materias primas, el agua no tiene sustituto en

otras aplicaciones. El agua tiene un papel vital en el desarrollo de las comunidades, ya que es

indispensable que su abastecimiento sea seguro para que una población se establezca

permanentemente. Sin embargo, los desechos líquidos y sólidos de la sociedad tienen un potencial

considerable para contaminar el ambiente.

En las civilizaciones primitivas el remedio para el problema de la contaminación era

simplemente trasladar la comunidad en otro lugar; en las civilizaciones más avanzadas tal mudanza

es impracticable y se deben tomar medidas de proteger y aumentar el abastecimiento de agua y

eliminar satisfactoriamente los materiales de desechos. El concepto de agua como un recurso natural

que debe administrarse cuidadosamente es muy necesario ya que las poblaciones en desarrollo y los

complejos industriales tienen demandas de agua crecientes. [1]

1.1. Aguas naturales

El agua es un líquido insípido, incoloro e inodoro; se trata de un compuesto químico

representado por la fórmula H2O, la cual indica que es la combinación de dos átomos de hidrógeno y

uno de oxígeno. El agua químicamente pura es un líquido extremadamente escaso y difícil de

obtener, debido a que es un solvente casi universal y en el que prácticamente todas las sustancias

son solubles hasta cierto grado. A causa de esta propiedad, el agua se contamina frecuentemente por

las sustancias con las que entra en contacto. La mayor fuente de agua está constituida por los

océanos y eventualmente todas las aguas regresan a estos depósitos.

El ciclo del agua empieza a causa del calor solar, como se puede observar en la Figura 1.1, el

vapor de agua asciende de las superficies de depósitos de agua terrestre, formando ocasionalmente

nubes cargadas de humedad que se condensan al ponerse en contacto con corrientes de aire frío y

producen lluvia o nieve, las cuales al precipitarse formarán lagunas, arroyos, ríos, etc., y estos

posteriormente desembocarán en mares u océanos que originarán el vapor de agua ascendente. [2]


Figura 1.1. Representación diagramática del ciclo del agua. [48]

1.1.1. Características físicas

Son aquellas que se detectan sensorialmente. Para efectos de evaluación, el sabor y olor se

ponderan por medio de los sentidos, y el color y la turbiedad se determinan por medio de métodos

analíticos de laboratorio, indicados en la Tabla 1.1.

Tabla 1.1. Límites permisibles de características físicas y organolépticas. [3]

CARACTERISTICA LIMITE PERMISIBLE

Color 20 unidades de color verdadero en la escala de platino-cobalto.

Olor y sabor

Agradable (se aceptarán aquellos que sean tolerables para la mayoría de los consumidores,

siempre que no sean resultados de condiciones objetables desde el punto de vista biológico o

químico).

Turbiedad 5 unidades de turbiedad nefelométricas (UTN) o su equivalente en otro método.

1.1.2. Características químicas

Son aquellas debidas a elementos o compuestos químicos, que como resultado de

investigación científica se ha comprobado que pueden causar efectos nocivos a la salud humana. En

la Tabla 1.2, se presentan los límites máximos permisibles:


Tabla 1.2. Constituyentes químicos expresados en mg/L, excepto cuando se indique

otra unidad. [3]

CARACTERISTICA LMP

Aluminio 0.20

Arsénico 0.05

Bario 0.70

Cadmio 0.005

Cianuros (como CN-) 0.07

Cloro residual libre 0.2-1.50

Cloruros (como Cl-) 250.00

Cobre 2.00

Cromo total 0.05

Dureza total (como CaCO3) 500.00

Fenoles o compuestos fenólicos 0.001

Fierro 0.30

Fluoruros (como F-) 1.50

Manganeso 0.15

Mercurio 0.001

Nitratos (como NO3-) 10.00

Nitritos (como NO2-) 0.05

Nitrógeno amoniacal (como NH3) 0.50

pH (potencial de hidrógeno) en unidades de pH 6.5-8.5

Plaguicidas en µg/L: Aldrín y dieldrín (separados o combinados) 0.03

Clordano (total de isómeros) 0.30

DDT (total de isómeros) 1.00

Gamma-HCH (lindano) 2.00

Hexaclorobenceno 0.01

Heptacloro y epóxido de heptacloro 0.03

Metoxicloro 20.00

2,4 – D 50.00

Plomo 0.025

Sodio 200.00

Sólidos disueltos totales 1000.00

Sulfatos (como SO4=) 400.00

Sustancias activas al azul de metileno (SAAM) 0.50

Trihalometanos totales 0.20

Zinc 5.00

LMP: Límite Máximo Permisible

1.1.3. Características biológicas

Son aquellas debidas a microorganismos nocivos a la salud humana (Tabla 1.3), que para

efectos de control sanitario se determina el contenido de indicadores generales de contaminación

microbiológica, específicamente organismos coliformes totales y organismos coliformes fecales.


Tabla 1.3. Límites permisibles de características bacteriológicas. [3]

CARACTERISTICA LMP

Organismos coliformes totales

2 NMP/100 mL

2 UFC/100 mL

Organismos coliformes fecales

No detectable NMP/100 mL

Cero UFC/100 mL

Los resultados de los exámenes bacteriológicos se deben reportar en unidades de NMP/100

mL (número más probable por 100 mL), si se utiliza la técnica del número más probable o UFC/100

mL (unidades formadoras de colonias por 100 mL), si se utiliza la técnica de filtración por

membrana.

1.2. Aguas residuales

La ciencia y tecnología del agua es un tema interdisciplinario que comprende la aplicación de

principios biológicos, químicos y físicos asociados con las técnicas de ingeniería. El agua para beber

debe ser adecuada para el consumo humano, es decir, potable y agradable al paladar; en pocas

palabras, estéticamente atractiva. [1]

La contaminación del agua es un término poco preciso, ya que no dice nada acerca del tipo

de material contaminante ni de su fuente. La contaminación de los recursos hidráulicos puede ser

consecuencia directa del desagüe de aguas negras o de descargas industriales (fuentes puntuales) o

indirecta de la contaminación del aire o de desagües agrícolas o urbanos (fuentes no puntuales). Los

residuos que excretan los humanos se conocen como aguas negras sanitarias. Las aguas residuales

de áreas residenciales, se describen como aguas negras domésticas, incluyen residuos provenientes

de cocinas, baños, lavado de ropa y drenaje de pisos. Éstas, junto con los residuos líquidos de los

establecimientos comerciales e industriales, se designan como aguas residuales municipales

(también llamadas aguas negras), las cuales normalmente se recogen en un sistema de alcantarillado

público (alcantarillas, registros, estaciones de bombeo, etc.). [4]

La Tabla 1.4 indica que características presentan las aguas residuales dependiendo de su

origen.

Tabla 1.4. Características físicas, químicas y biológicas del agua residual y su procedencia. [5]

CARACTERÍSTICAS PROCEDENCIA

Propiedades físicas:

Color Aguas residuales domésticas e industriales, degradación natural de

materia orgánica

Olor Agua residual en descomposición, residuos industriales

Sólidos Agua de suministro, aguas residuales domésticas e industriales,

erosión del suelo, infiltración y conexiones incontroladas

Temperatura Aguas residuales domésticas e industriales


Continuación de la Tabla 1.4. Características físicas, químicas y biológicas del agua residual y su

procedencia. [5]

CARACTERÍSTICAS PROCEDENCIA

Constituyentes químicos:

Orgánicos:

Carbohidratos Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales

Grasas animales, aceites y grasa Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales

Pesticidas Residuos agrícolas

Fenoles Vertidos industriales

Proteínas Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales

Contaminantes prioritarios Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales

Agentes tensoactivos Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales

Compuestos orgánicos volátiles Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales

Otros Degradación natural de materia orgánica

Inorgánicos:

Alcalinidad Aguas residuales domésticas, agua de suministro, infiltración de

agua subterránea

Cloruros Aguas residuales domésticas, agua de suministro, infiltración de

agua subterránea

Metales pesados Vertidos industriales

Nitrógeno Residuos agrícolas y aguas residuales domésticas

pH Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales

Fósforo Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales; aguas de

escorrentía

La Tabla 1.5 obtenida de la NOM-001-SEMARNAT-1996 ―Que establece los límites

máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en agua y bienes

nacionales‖, nos indica:

Tabla 1.5. Límites máximos permisibles para metales pesados y cianuros. [6]

Ríos Embalses naturales y artificiales

Parámetros

(*)

(mg/L)

Uso en riego

agrícola

(A)

Uso público

urbano

(B)

Protección de vida

acuática

(C)

Uso en riego

agrícola

(B)

Uso público

urbano

(C)

P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D.

Arsénico 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2

Cadmio 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2

Cianuro 1.0 3.0 1.0 2.0 1.0 2.0 2.0 3.0 1.0 2.0

Cobre 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4 6.0

Cromo 1 1.5 0.5 1.0 0.5 1.0 1 1.5 0.5 1.0

Mercurio 0.01 0.02 0.005 0.01 0.005 0.01 0.01 0.02 0.005 0.01

Níquel 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4

Plomo 0.5 1 0.2 0.4 0.2 0.4 0.5 1 0.2 0.4

Zinc 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20


Continuación de la Tabla 1.5. Límites máximos permisibles para metales pesados y cianuros. [6]

Aguas costeras Suelo

Parámetros

(*)

(mg/L)

Explotación pesquera, navegación

y otros usos

(A)

Recreación

(B)

Estuarios

(C)

Uso en riego

agrícola

(A)

Humedales

naturales

(B)

P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D.

Arsénico 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2

Cadmio 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.05 0.1 0.1 0.2

Cianuro 1.0 2.0 2.0 3.0 1.0 2.0 2.0 3.0 1.0 2.0

Cobre 4 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4 6.0 4.0 6.0

Cromo 0.5 1.0 1 1.5 0.5 1.0 0.5 1.0 0.5 1.0

Mercurio 0.01 0.02 0.01 0.02 0.01 0.02 0.005 0.01 0.005 0.001

Níquel 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4

Plomo 0.2 0.4 0.5 1 0.2 0.4 5 10 0.2 4.0

Zinc 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20

(*) Medidos de manera total (A), (B), y (C): Tipo de Cuerpo Receptor, según la Ley Federal de Derechos

P.D. Promedio Diario

P.M. Promedio Mensual

N.A. No es aplicable

1.2.1. Características físicas

Las características físicas son en muchos casos fáciles de medir, algunas de las cuales pueden

ser: el contenido de sólidos (engloba a la materia en suspensión, la materia sedimentable, materia

coloidal y materia disuelta), el sabor, el olor, la temperatura, la densidad, el color y la turbiedad. [5]

El contenido de sólidos totales (ST) es la materia que se obtiene como residuo después de

someter al agua a un proceso de evaporación entre 103 y 105 ºC. Se dividen en materia orgánica e

inorgánica; los sólidos disueltos totales (SDT) se deben a materiales solubles, mientras que los

sólidos en suspensión son partículas discretas que se pueden medir al filtrar una muestra a través de

un papel fino.

Los sólidos sedimentables (SS) son aquellos removidos en un procedimiento estándar de

sedimentación con el uso de un cilindro de 1 litro. Se determinan como la diferencia entre los SS en

el sobrenadante y los SS originales en la muestra. [1]

Los olores y los sabores, son debidos a los gases liberados durante el proceso de

descomposición de la materia orgánica; son propiedades subjetivas que son difíciles de medir. El

agua residual tiene un olor peculiar, algo desagradable, que resulta más tolerable que el del agua

residual séptica. El olor más característico del agua residual séptica es debido a la presencia del

sulfuro de hidrógeno que se produce al reducirse los sulfatos a sulfitos por acción de

microorganismos anaerobios.

La temperatura del agua residual suele ser siempre más elevada que a del agua de

suministro, hecho principalmente debido a la incorporación de agua caliente procedente de las casas

y los diferentes usos industriales. Dado que el calor específico del agua es mucho mayor que el del


aire, las temperaturas registradas de las aguas residuales son más altas que las temperaturas del aire

durante la mayor parte del año y sólo son menores que ella durante los meses calurosos de verano.

El agua pura no es incolora; tiene un tinte azul verdoso pálido en grandes volúmenes. Es

necesario diferenciar entre el color verdadero debido al material en solución y el color aparente

debido a la materia suspendida. El término de color se refiere a la edad del agua residual, que puede

ser determinada cualitativamente en función de color y de su olor. El agua residual reciente suele

tener un color grisáceo, sin embargo al aumentar el tiempo de transporte en las redes de

alcantarillado y al desarrollarse en condiciones más próximas a las anaerobias, el color del agua

residual cambia gradualmente de gris a gris oscuro, para finalmente adquirir color negro. [1]

La densidad del agua residual es una característica importante, dada que de ella depende la

potencial formación de corrientes de densidad de fangos de sedimentación y otras instalaciones de

tratamiento. La densidad de las aguas residuales domésticas que no contengan grandes cantidades de

residuos industriales es prácticamente la misma que la del agua a la misma temperatura.

La turbiedad es otro parámetro que se emplea para indicar la calidad de las aguas vertidas o

de las aguas naturales en relación con la materia coloidal y residual en suspensión. La presencia de

sólidos coloidales le da al líquido una apariencia poco nebulosa que es poco atractiva y puede ser

dañina. La medición de la turbiedad se lleva a cabo mediante la comparación entre la intensidad de

la luz dispersada en la muestra y la intensidad registrada en una suspensión de referencia en las

mismas condiciones. [5]

1.2.2. Características químicas

Las características químicas tienden a ser más específicas en su naturaleza que algunos de los

parámetros físicos y por eso son más útiles para evaluar las propiedades de una muestra de

inmediato.

La materia orgánica son sólidos que provienen de los reinos animal y vegetal, así como las

actividades humanas relacionadas con la síntesis de compuestos orgánicos. Los compuestos

orgánicos están formados normalmente por combinaciones de carbono, hidrógeno y oxígeno, con la

presencia, en determinados casos, de nitrógeno. De igual manera pueden estar presentes otros

elementos como azufre, fósforo o hierro. Los principales grupos de sustancias orgánicas presentes

en el agua residual son las proteínas (40-60%), hidratos de carbono (25-50%) y grasas y aceites

(10%). Otro compuesto orgánico con importante presencia en el agua residual es la urea, principal

constituyente de la orina.

Se han ido desarrollando diferentes ensayos para la determinación del contenido orgánico de

las aguas residuales. Pueden clasificarse en dos grupos, para determinar concentraciones de

contenido orgánico mayores a 1 mg/L y los empleados para determinar las concentraciones a nivel

de traza (0.001 mg/L a 1 mg/L). El primer grupo incluye los siguientes ensayos de laboratorio:

demanda bioquímica de oxígeno (DBO), demanda química de oxígeno (DQO) y carbono orgánico

total (COT). Como complemento, se emplea la demanda teórica de oxígeno (DTeO).


La DBO mide la cantidad de oxígeno que requieren los microorganismos mientras

descomponen la materia orgánica y la DQO es la oxidación química que usa una mezcla hirviendo

de dicromato de potasio y ácido sulfúrico concentrado.

Con respecto a la materia inorgánica, son varios los componentes inorgánicos de las aguas

residuales y naturales que tienen importancia para la determinación y control de calidad del agua.

Las concentraciones de las sustancias inorgánicas en el agua aumentan tanto por el contacto del agua

con las diferentes formas geológicas, como por las aguas residuales, tratadas o sin tratar, que a ella

se descargan. Puesto que las concentraciones de los diferentes constituyentes inorgánicos pueden

afectar mucho a los usos del agua, conviene examinar la naturaleza de algunos de ellos. [5]

El pH es la intensidad de acidez o alcalinidad de una muestra, pero que en realidad mide la

concentración de iones de hidrógeno presentes. El pH controla muchas reacciones químicas y la

actividad biológica normalmente se restringe a una escala bastante estrecha de pH entre 6 y 8. Las

aguas muy ácidas o muy alcalinas son indeseables debido a que son corrosivas o presentan

dificultades en su tratamiento.

El cloruro es responsable por el sabor salobre en el agua, es un indicador posible de

contaminación residual debido al contenido de cloruro de la orina. Los cloruros se encuentran en el

agua natural procedente de la disolución de suelos y rocas que los contengan y que están en contacto

con el agua. [1]

La alcalinidad del agua residual está provocada por la presencia de hidróxidos, carbonatos y

bicarbonatos de elementos como el calcio, el magnesio, el sodio, el potasio o el amoniaco, los más

comunes son el bicarbonato de calcio y el bicarbonato de magnesio. La alcalinidad ayuda a regular

los cambios de pH producidos por la adición de ácidos.

Los elementos de nitrógeno y fósforo son esenciales para el crecimiento de protistas y

plantas, razón por la cual reciben el nombre de nutrientes o bioestimuladores. Trazas de otros

elementos como el hierro, son necesarios para el crecimiento biológico. El nitrógeno y el fósforo son

en la mayoría de los casos, los principales elementos nutritivos. Cuando el contenido de nitrógeno

sea insuficiente, será preciso añadirlo para hacer tratable el agua residual. [5]

Existen cuatro formas principales: nitrógeno amoniacal (nitrógeno en la forma de proteínas,

aminoácidos y urea), nitrógeno amoniacal (nitrógeno con sales de amoniaco); nitrógeno de nitritos

(etapa intermedia de oxidación que normalmente no se presenta en grandes cantidades y nitrógeno

de nitritos (producto final de la oxidación). A la oxidación de los compuestos de nitrógeno se le

lama nitrificación y a la reducción del nitrógeno se le llama desnitrificación.

El fósforo también es esencial para el crecimiento de algas y otros organismos biológicos.

Debido a que en aguas superficiales tienen lugar nocivas proliferaciones incontroladas de algas,

actualmente existe mucho interés en limitar la cantidad de fósforo que alcanzan las aguas

superficiales por medio de aguas residuales domésticas, industriales y a través de escorrentías

naturales.

El ion sulfato se encuentra, de forma natural, tanto en la mayoría de las aguas de

abastecimiento como en el agua residual. Para la síntesis de proteínas, es necesario disponer de

azufre, elemento que posteriormente será liberado en el proceso de degradación de las mismas. Los


sulfatos se reducen químicamente a sulfuros y a sulfuros de hidrógeno (H2S) bajo la acción

bacteriana en condiciones anaerobias. [1]

Los gases que con mayor frecuencia se encuentran en aguas residuales brutas son el

nitrógeno (N2), el oxígeno (O2), el dióxido de carbono (CO2), el sulfuro de hidrógeno (H2S), el

amoniaco (NH3) y el metano (CH4). El oxígeno disuelto es necesario para la respiración de los

microorganismos aerobios, así como para otras formas de vida. Sin embargo, el oxígeno es sólo

ligeramente soluble en agua.

El sulfuro de hidrógeno se forma durante los procesos de descomposición de la materia

orgánica que contiene azufre o en la reducción de sulfitos y sulfatos de minerales, mientras que su

formación queda inhibida en presencia de grandes cantidades de oxígeno.

El principal subproducto de la descomposición anaerobia de la materia orgánica del agua

residual es el gas metano. El metano es un hidrocarburo combustible de alto valor energético,

incoloro e inodoro. En las plantas de tratamiento, el metano se genera en los procesos de tratamiento

anaeróbicos empleados para la estabilización de los fangos de aguas residuales. [5]

1.2.3. Características biológicas

Dondequiera que hay alimento adecuado, suficiente humedad y una temperatura idónea, los

microorganismos prosperan. Las aguas negras proporcionan un ambiente ideal para una inmensa

colección de microbios, sobre todo bacterias, más algunos virus y protozoarios. La mayor parte de

los microorganismos de las aguas residuales son inofensivos y se pueden emplear en procesos

biológicos para transformar materia orgánica en productos finales estables. No obstante, las aguas

negras también pueden contener patógenos (organismos causantes de enfermedades) provenientes de

los excrementos de personas con enfermedades infecciosas susceptibles de transmitirse en el agua

contaminada. [1]

Los principales grupos de microorganismos presentes tanto en aguas residuales como

superficiales se clasifican en organismos eucariotas, eubacterias y arquebacterias. Las categorías de

la mayoría de los organismos eucariotas pertenecen al grupo de la eubacterias. La categoría protista,

dentro de los organismos eucariotas, incluye las algas, los hongos y los protozoos. Las plantas tales

como los helechos, los musgos, las plantas hepáticas y las plantas de semillas están clasificadas

como eucariotas multicelulares. Los vertebrados y los invertebrados están clasificados como

animales eucariotas multicelulares. [5]


CAPÍTULO 2

LEGISLACIÓN AMBIENTAL EN MATERIA DE AGUA

En el presente capítulo, se tratará de enunciar solo algunas normas y legislaciones que se

consideran más importantes, sin menospreciar otras referentes al tema de tratamiento de agua; cabe

señalar que existen más normas, legislaciones y reglamentos en materia de agua, pero los puntos que

se van a manejar, serán los referidos al tratamiento de agua potable y residual, es decir, mencionar

los puntos claves a seguir para el establecimiento de una planta de tratamiento de agua, o bien, para

cumplir con los límites establecidos para los diferentes tipos de agua y que por consecuencia siga en

operación una tratadora ya existente.

La Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos, en referencia al agua, señala en

el Artículo 27: ―La propiedad de las tierras y aguas comprendidas dentro de los límites del territorio

nacional, corresponde originariamente a la Nación, la cual ha tenido y tiene el derecho de transmitir

el dominio de ellas a los particulares, constituyendo la propiedad privada (…), se dictarán las

medidas necesarias para ordenar los asentamientos humanos y establecer adecuadas provisiones,

usos, reservas y destinos de tierras, aguas y bosques, a efecto de ejecutar obras públicas y de planear

y regular la fundación, conservación, mejoramiento y crecimiento de los centros de población, para

preservar y restaurar el equilibrio ecológico (...)‖. [49]

Por tanto, a continuación se enuncian las principales Leyes, Reglamentos y Normas al

respecto.

2.1. Leyes mexicanas en materia de agua

En materia de agua, en la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente

(LEGEEPA), se puede encontrar un apartado referido al agua, ubicado en el Título Segundo:

Biodiversidad, Capítulo III: Flora y Fauna Silvestres, Título Tercero, el cual a la línea dice:

Título Tercero: Aprovechamiento Sustentable de los Elementos Naturales

Capítulo I: Aprovechamiento del agua y los ecosistemas acuáticos

Artículo 88. Para el aprovechamiento sustentable del agua y los ecosistemas acuáticos se

considerarán los siguientes criterios:


I.- Corresponde al Estado y a la sociedad la protección de los ecosistemas acuáticos y del

equilibrio de los elementos naturales que intervienen en el ciclo hidrológico;

II.- El aprovechamiento sustentable de los recursos naturales que comprenden los

ecosistemas acuáticos debe realizarse de manera que no se afecte su equilibrio ecológico;

III.- Para mantener la integridad y el equilibrio de los elementos naturales que intervienen en

el ciclo hidrológico, se deberá considerar la protección de suelos y áreas boscosas y

selváticas y el mantenimiento de caudales básicos de las corrientes de agua, y la capacidad

de recarga de los acuíferos, y

IV.- La preservación y el aprovechamiento sustentable del agua, así como de los ecosistemas

acuáticos es responsabilidad de sus usuarios, así como de quienes realicen obras o

actividades que afecten dichos recursos.

Artículo 89. Los criterios para el aprovechamiento sustentable del agua y de los ecosistemas

acuáticos, serán considerados en:

I.- La formulación e integración del Programa Nacional Hidráulico;

II.- El otorgamiento de concesiones, permisos, y en general toda clase de autorizaciones para

el aprovechamiento de recursos naturales o la realización de actividades que afecten o

puedan afectar el ciclo hidrológico;

III.- El otorgamiento de autorizaciones para la desviación, extracción o derivación de aguas

de propiedad nacional;

IV.- El establecimiento de zonas reglamentadas, de veda o de reserva;

V.- Las suspensiones o revocaciones de permisos, autorizaciones, concesiones o

asignaciones otorgados conforme a las disposiciones previstas en la Ley de Aguas

Nacionales, en aquellos casos de obras o actividades que dañen los recursos hidráulicos

nacionales o que afecten el equilibrio ecológico;

VI.- La operación y administración de los sistemas de agua potable y alcantarillado que

sirven a los centros de población e industrias;

VII.- Las previsiones contenidas en el programa director para el desarrollo urbano del

Distrito Federal respecto de la política de reuso de aguas;

VIII.- Las políticas y programas para la protección de especies acuáticas endémicas,

amenazadas, en peligro de extinción o sujetas a protección especial;

IX.- Las concesiones para la realización de actividades de acuacultura, en términos de lo

previsto en la Ley de Pesca, y

X.- La creación y administración de áreas o zonas de protección pesquera.


Artículo 90. La Secretaría, en coordinación con la Secretaría de Salud, expedirán las normas

oficiales mexicanas para el establecimiento y manejo de zonas de protección de ríos,

manantiales, depósitos y en general, fuentes de abastecimiento de agua para el servicio de las

poblaciones e industrias, y promoverá el establecimiento de reservas de agua para consumo

humano.

Artículo 91. El otorgamiento de las autorizaciones para afectar el curso o cauce de las

corrientes de agua, se sujetará a los criterios ecológicos contenidos en la presente Ley.

Artículo 92. Con el propósito de asegurar la disponibilidad del agua y abatir los niveles de

desperdicio, las autoridades competentes promoverán el ahorro y uso eficiente del agua, el

tratamiento de aguas residuales y su reuso.

Artículo 93. La Secretaría, realizará las acciones necesarias para evitar y en su caso,

controlar procesos de eutrofización, salinización y cualquier otro proceso de contaminación

en las aguas nacionales.

Artículo 94. La exploración, explotación, aprovechamiento y administración de los recursos

acuáticos vivos y no vivos, se sujetará a lo que establece la LEGEEPA, la Ley de Pesca, las

normas oficiales mexicanas y las demás disposiciones aplicables. [8]]

La Ley de Aguas Nacionales, en el Título Primero: Disposiciones Preliminares, Capítulo

Único, Artículo 1, señala que esta ley es reglamentaria del Artículo 27 de la Constitución Política de

los Estados Unidos Mexicanos en materia de aguas nacionales.

En el Artículo 2, señala que las disposiciones de esta ley son aplicables a todas las aguas

nacionales, sean superficiales o del subsuelo. Estas disposiciones también son aplicables a los bienes

nacionales que la presente dicha ley.

En el Título Sexto: Usos del Agua, Capítulo I: Uso Público Urbano, Artículo 44, indica que

la explotación, uso o aprovechamiento de aguas nacionales superficiales o del subsuelo por parte de

los sistemas del Distrito Federal, estatales o municipales de agua potable y alcantarillado, se

efectuarán mediante asignación que otorgue la ―la Autoridad del Agua‖ (órgano administrativo

desconcentrado de la Secretaría de Agricultura y Recursos Humanos), en la cual se consignará en su

caso la forma de garantizar el pago de las contribuciones, productos y aprovechamientos que se

establecen en la legislación fiscal y la forma prevista para generar los recursos necesarios para el

cumplimiento de estas obligaciones, lo anterior en los términos dispuestos en Título Cuarto de la

presente ley.

El Artículo 45, señala las asignaciones de aguas nacionales a centros de población que se

hubieran otorgado a los ayuntamientos o a las entidades federativas que administren los respectivos

sistemas de agua potable y alcantarillado, subsistirán aún cuando estos sistemas sean administrados

por entidades paraestatales o paramunicipales, o se concesionen a particulares por la autoridad

competente.

En el Título Séptimo: Prevención y Control de la Contaminación de las Aguas y

Responsabilidad por Daño Ambiental, Capítulo I, Artículo 85, menciona que es de interés público la


promoción y ejecución de las medidas y acciones necesarias para proteger la calidad del agua, en los

términos de la ley.

El Artículo 86, indica que ―la Autoridad del Agua‖, tendrá a su cargo:

I. Promover y, en su caso, ejecutar y operar la infraestructura federal y los servicios

necesarios para la preservación, conservación y mejoramiento de la calidad del agua en las

cuencas hidrológicas y acuíferos, de acuerdo con las normas oficiales mexicanas

respectivas y las condiciones particulares de descarga, en los términos de ley;

II. Formular programas integrales de protección de los recursos hidráulicos en cuencas

hidrológicas y acuíferos, considerando las relaciones existentes entre los usos del suelo y la

cantidad y calidad del agua;

III. Establecer y vigilar el cumplimiento de las condiciones particulares de descarga que deben

satisfacer las aguas residuales que se generen en bienes y zonas de jurisdicción federal, de

aguas residuales vertidas directamente en aguas y bienes nacionales, o en cualquier terreno

cuando dichas descargas puedan contaminar el subsuelo o los acuíferos; y en los demás

casos previstos en la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente;

IV. Autorizar, en su caso, el vertido de aguas residuales en el mar, y en coordinación con la

Secretaria de Marina cuando provengan de fuentes móviles o plataformas fijas;

V. Vigilar, en coordinación con las demás autoridades competentes, que el agua suministrada

para consumo humano cumpla con las normas de calidad correspondientes, y que el uso de

las aguas residuales cumpla con las normas de calidad del agua emitidas para tal efecto;

VI. Promover o realizar las medidas necesarias para evitar que basura, desechos, materiales y

sustancias tóxicas, y lodos producto de los tratamientos de aguas residuales, contaminen las

aguas superficiales o del subsuelo y los bienes que señala el artículo 113;

VII. Ejercer las atribuciones que corresponden a la Federación en materia de prevención y

control de la contaminación del agua y de su fiscalización y sanción, en los términos de la

Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente, salvo que corresponda a

otra dependencia conforme a la Ley Orgánica de la Administración Pública Federal.

En el Artículo 87, ―la Autoridad del Agua‖ determinará los parámetros que deberán cumplir

las descargas, la capacidad de asimilación y dilución de los cuerpos de aguas nacionales y las cargas

de contaminantes que éstos pueden recibir, así como las metas de calidad y los plazos para

alcanzarlas, mediante la expedición de Declaratorias de Clasificación de los Cuerpos de Aguas

Nacionales, las cuales se publicarán en el Diario Oficial de la Federación, lo mismo que sus

modificaciones, para su observancia. Las declaratorias contendrán:

I. La delimitación del cuerpo de agua clasificado;

II. Los parámetros que deberán cumplir las descargas según el cuerpo de agua clasificado

conforme a las períodos previstos en el reglamento de esta ley;

III. La capacidad del cuerpo de agua clasificado para diluir y asimilar contaminantes; y

IV. Los límites máximos de descarga de los contaminantes analizados, base para fijar las

condiciones particulares de descarga.

Las personas físicas o morales requieren permiso por "la Autoridad del Agua" para descargar

en forma permanente, intermitente o fortuita aguas residuales en cuerpos receptores que sean aguas

nacionales o demás bienes nacionales, incluyendo aguas marinas, así como cuando se infiltren en

terrenos que sean bienes nacionales o en otros terrenos cuando puedan contaminar el subsuelo o los


acuíferos. "La Autoridad del Agua" mediante acuerdos de carácter general por cuenca, acuífero,

zona, localidad o por usos podrá sustituir el permiso de descarga de aguas residuales por un simple

aviso; tal como lo indica el Artículo 88.

El Artículo 89, señala a "la Autoridad del Agua‖ para otorgar los permisos deberá tomar en

cuenta la clasificación de los cuerpos de aguas nacionales a que se refiere el artículo 87, las normas

oficiales mexicanas correspondientes y las condiciones particulares que requiera cumplir la

descarga. "La Autoridad del Agua" deberá contestar la solicitud de permiso de descarga presentada

en los términos del reglamento, dentro de los sesenta días hábiles siguientes a su admisión. En caso

de que no se conteste dentro de dicho lapso, estando integrado debidamente el expediente el

solicitante podrá efectuar las descargas en los términos solicitados, lo cual no será obstáculo para

que "la Autoridad del Agua" expida el permiso de descarga al que se deberá sujetar el permisionario

cuando considere que se deben de fijar condiciones particulares de descarga y requisitos distintos a

los contenidos en la solicitud. Cuando el vertido o descarga de las aguas residuales afecten o puedan

afectar fuentes de abastecimiento de agua potable o a la salud pública, "la Autoridad del Agua‖ lo

comunicará a la autoridad competente y dictará la negativa del permiso correspondiente o su

inmediata revocación y, en su caso, la suspensión del suministro del agua en tanto se eliminan estas

anomalías.

"La Autoridad del Agua" en los términos del reglamento expedirá el permiso de descarga de

aguas residuales, en el cual se deberá precisar por lo menos la ubicación y descripción de la descarga

en cantidad y calidad, el régimen al que se sujetará para prevenir y controlar la contaminación del

agua y la duración del permiso. Cuando las descargas de aguas residuales se originen por el uso o

aprovechamiento de aguas nacionales, los permisos de descarga tendrán, por lo menos, la misma

duración que el título de concesión o asignación correspondiente y se sujetarán a las mismas reglas

sobre la prórroga o terminación de aquéllas. Los permisos de descarga se podrán transmitir en los

términos del Capítulo V, Título Cuarto, siempre y cuando se mantengan las características del

permiso; indicado lo anterior en el Artículo 90.

En el Artículo 91, señala que la infiltración de aguas residuales para recargar acuíferos,

requiere permiso de "la Autoridad del Agua" y deberá ajustarse a las normas oficiales mexicanas

que al efecto se emitan.

―La Autoridad del Agua", en el ámbito de su competencia, podrá ordenar la suspensión de

las actividades que den origen a las descargas de aguas residuales, como lo indica el Artículo 92,

según:

I. Cuando no se cuente con el permiso de descarga de aguas residuales en los términos de esta

ley;

II. Cuando la calidad de las descargas no se sujete a las normas oficiales mexicanas

correspondientes, a las condiciones particulares de descarga o a lo dispuesto en esta ley y su

reglamento;

III. Cuando se deje de pagar el derecho por el uso o aprovechamiento de bienes del dominio

público de la Nación como cuerpos receptores de las descargas de aguas residuales; o

IV. Cuando el responsable de la descarga utilice el proceso de dilución de las aguas residuales

para tratar de cumplir con las normas oficiales mexicanas respectivas o las condiciones

particulares de descarga. La suspensión será sin perjuicio de la responsabilidad civil, penal

o administrativa en que se hubiera podido incurrir. Sin perjuicio de lo anterior, cuando


exista riesgo de daño o peligro para la población o los ecosistemas, "la Autoridad del Agua"

a solicitud de autoridad competente podrá realizar las acciones y obras necesarias para

evitarlo, con cargo a quien resulte responsable.

El Artículo 93, determina que son causas de revocación del permiso de descarga de aguas

residuales:

I. Efectuar la descarga en un lugar distinto del autorizado por "la Autoridad del Agua".

II. Realizar los actos u omisiones que se señalan en las fracciones II, III y IV del artículo

anterior, cuando con anterioridad se hubieren suspendido las actividades del permisionario

por "la Autoridad del Agua" por la misma causa; o

III. La revocación de la concesión o asignación de aguas nacionales, cuando con motivo de

dicho título sean éstas las únicas que con su explotación, uso o aprovechamiento originen la

descarga de aguas residuales. Cuando proceda la revocación, "la Autoridad del Agua",

previa audiencia al interesado, dictará y notificará la resolución respectiva, la cual deberá

estar debidamente fundada y motivada. El permiso de descarga de aguas residuales

caducará cuando en los términos de la presente ley caduque el título de concesión o

asignación de las aguas nacionales origen de la descarga.

Cuando la paralización de una planta de tratamiento de aguas residuales pueda ocasionar

graves perjuicios a la salud o la seguridad de la población o graves daños al ecosistema, "la

Autoridad del Agua", a solicitud de autoridad competente y por razones de interés público, ordenará

la suspensión de las actividades que originen la descarga y, cuando esto no fuera posible o

conveniente, nombrará un interventor para que se haga cargo de la administración y operación

temporal de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales, hasta que se suspendan las

actividades o se considere superada la gravedad de la descarga. Los gastos que dicha intervención

ocasione serán con cargo al titular o titulares del permiso de descarga. En caso de no cubrirse dentro

de los quince días hábiles siguientes a su requerimiento por "la Autoridad del Agua", los gastos

tendrán el carácter de crédito fiscal para su cobro; lo anterior manifestado en el Artículo 94.

El Artículo 95, indica que "la Autoridad del Agua" en ámbito de la competencia federal,

realizará la inspección o fiscalización de las descargas de aguas residuales con el objeto de verificar

el cumplimiento de la ley. Los resultados de dicha fiscalización o inspección se harán constar en

acta circunstanciada, producirán todos los efectos legales y podrán servir de base para que "la

Autoridad del Agua" y las demás dependencias de la Administración Pública Federal competentes,

puedan aplicar las sanciones respectivas previstas en la ley.

En el Artículo 96, señala que en las zonas de riego y en aquellas zonas de contaminación

extendida o dispersa, el manejo y aplicación de sustancias que puedan contaminar las aguas

nacionales superficiales o del subsuelo, deberán cumplir las normas, condiciones y disposiciones

que se desprendan de la presente ley y su reglamento. "la Autoridad del Agua" promoverá en el

ámbito de su competencia, las normas o disposiciones que se requieran para hacer compatible el uso

de los suelos con el de las aguas, con el objeto de preservar la calidad de las mismas dentro de un

ecosistema, cuenca o acuífero. [9]


2.2. Reglamentos

En lo que respecta al Reglamento de las Leyes de Aguas Nacionales, se pueden enunciar solo

algunos capítulos, los cuales nos ayudarán al presente trabajo en cuestión.

Título Primero.- Disposiciones Preliminares

Capítulo Único

Artículo 1o. El presente ordenamiento tiene por objeto reglamentar la Ley de Aguas

Nacionales. Cuando en el mismo se expresen los vocablos "Ley", "Reglamento", "La

Comisión" y "Registro", se entenderá que se refiere a la Ley de Aguas Nacionales, al

presente Reglamento, a la Comisión Nacional del Agua y al Registro Público de

Derechos de Agua, respectivamente.

Título Segundo.- Administración del Agua

Capítulo III.- Consejos de Cuenca

Artículo 17. "La Comisión", una vez constituido un Consejo de Cuenca, adecuará su

funcionamiento para el debido ejercicio de sus atribuciones en el ámbito territorial

correspondiente.

Título Cuarto.- Derechos de uso o aprovechamiento de aguas nacionales

Capítulo I.- Aguas Nacionales

Artículo 28. Para efectos del artículo 17 de la "Ley", es libre la explotación, uso o

aprovechamiento de aguas superficiales por medios manuales para uso doméstico o

abrevadero, siempre y cuando no exista una disminución significativa de su caudal.

Se presumirá que existe disminución cuando la extracción se efectúe mediante

sistemas de bombeo, equipo o cualquier otro medio mecánico o eléctrico que haga

presuponer un consumo mayor al que se requiere normalmente para uso doméstico o

abrevar el ganado, que conforme a la Ley Agraria se puede tener en los terrenos

colindantes con la ribera o zona federal respectiva. [10]

2.3. Normas Oficiales Mexicanas

En esta apartado, las normas existentes en el país se subdividen en:

- Normas Oficiales Mexicanas (NOM)

- Normas Mexicanas (NMX)

Las Normas Oficiales Mexicanas (NOM) referentes al tratamiento de agua se dividen en:

- Normas emitidas por la Comisión Nacional del Agua, CNA

- Normas emitidas por la Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales,

SEMARNAT

- Normas emitidas por la Secretaria de Salud, SSA

Las Normas Mexicanas (NMX) en:


- Análisis para las diversas determinaciones a realizarse al agua

- Tipos de muestreos

- Protección al ambiente referida a la calidad del agua

A continuación, se enlistarán las normas emitidas por la Secretaria de Medio Ambiente y

Recursos Naturales, SEMARNAT, en materia de agua, que servirán de apoyo y de gran importancia

para el presente trabajo.

NOM-001-SEMARNAT-1996. Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en

las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales.

Establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas

residuales vertidas a aguas y bienes nacionales, con el objeto de proteger su calidad y posibilitar sus

usos, las cuales son obligaciones para los responsables de dichas descargas. No aplica a las

descargas de aguas provenientes de drenajes pluviales independientes. El límite máximo permisible

es aquel valor o rango asignado a un parámetro, el cual no debe ser excedido en la descarga de aguas

residuales.

En la Tabla 2.1, indica la frecuencia de los muestreos que se tendrán que realizar a la zona o

al que genera las descargas de aguas residuales, señalando el número de muestras simples así como

el intervalo entre estas.

Tabla 2.1. Frecuencia de muestreo [6]

HORAS POR DÍA QUE OPERA EL PROCESO GENERADOR DE LA

DESCARGA

NÚMERO DE MUESTRAS

SIMPLES

INTERVALO ENTRE

TOMA DE MUESTRAS

SIMPLES (horas)

Mínimo Máximo

Menor que 4

De 4 a 8

Mayor que 8 y hasta 12

Mayor que 12 y hasta 18 Mayor que 18 y hasta 24

Mínimo 2

4

4

6 6

-

1

2

2 3

-

2

3

3 4

La Tabla 2.2, señala los límites máximos establecidos para los contaminantes básicos en

descargas de aguas residuales a el alcantarillado, donde contaminantes básicos se definen como

aquellos compuestos y parámetros que se presentan en las descargas de aguas residuales y que

pueden ser removidos o estabilizados mediante tratamientos convencionales.

Tabla 2.2. Límites máximos permisibles para contaminantes básicos [6]

PARÁMETROS RÍOS

mg/L Uso en riego agrícola Uso público urbano Protección de vida acuática

P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D.

Temperatura [ºC] N.A. N.A 40 40 40 40

Grasas y Aceites 15 25 15 25 15 25

Materia Flotante * * * * * *

Sólidos Sedimentables [mg/L] 1 2 1 2 1 2


Continuación de la Tabla 2.2. Límites máximos permisibles para contaminantes básicos [6]

PARÁMETROS RÍOS

mg/L Uso en riego agrícola Uso público urbano Protección de vida acuática


Sólidos Suspendidos Totales 150 200 75 125 40 60

Demanda Bioquímica de Oxígeno 5 150 200 75 150 30 60

Nitrógeno Total 40 60 40 60 15 25

Fósforo Total 20 30 20 30 5 10

P.D.: Promedio Diario P.M.: Promedio Mensual N.A.: No Aplica (*) Ausente


PARÁMETROS EMBALSES NATURALES Y ARTIFICIALES

mg/L Uso en riego agrícola Uso público urbano

P.M. P.D. P.M. P.D.

Temperatura [ºC] 40 40 40 40

Grasas y Aceites 15 25 15 25

Materia Flotante * * * *

Sólidos Sedimentables [mg/L] 1 2 1 2

Sólidos Suspendidos Totales 75 125 40 60

Demanda Bioquímica de Oxígeno 5 75 150 30 60

Nitrógeno Total 40 60 15 25

Fósforo Total 20 30 5 10



PARÁMETROS AGUAS COSTERAS

mg/L

Explotación pesquera,

navegación y otros usos Recreación Estuarios


Temperatura [ºC] 40 40 40 40 40 40

Grasas y Aceites 15 25 15 25 15 25

Materia Flotante * * * * * *

Sólidos Sedimentables [mg/L] 1 2 1 2 1 2

Sólidos Suspendidos Totales 100 175 75 125 75 125

Demanda Bioquímica de Oxígeno 5 100 200 75 150 75 150

Nitrógeno Total N.A. N.A N.A. N.A. 15 25

Fósforo Total N.A. N.A. N.A. N.A. 5 10




PARÁMETROS SUELO

mg/L Uso en riego agrícola Humedales naturales

P.M P.D. P.M. P.D.

Temperatura [ºC] N.A. N.A. 40 40

Grasas y Aceites 15 25 15 25

Materia Flotante * * * *

Sólidos Sedimentables [mg/L] N.A. N.A. 1 2

Sólidos Suspendidos Totales N.A. N.A. 75 125

Demanda Bioquímica de Oxígeno 5 N.A. N.A. 75 150

Nitrógeno Total N.A. N.A. N.A. N.A.

Fósforo Total N.A. N.A. N.A. N.A.


Los contaminantes básicos en esta Norma Oficial Mexicana sólo se consideran los

siguientes: grasas y aceites, materia flotante, sólidos sedimentables, sólidos suspendidos totales,

demanda bioquímica de oxígeno 5 (DBO5), nitrógeno total (suma de las concentraciones de

nitrógeno ―Kjeldahl‖ de nitritos y de nitratos, expresadas como mg/L de nitrógeno), fósforo total,

temperatura y pH.

La concentración de contaminantes básicos, metales pesados y cianuros para las descargas de

aguas residuales a aguas y bienes nacionales de esta Norma Oficial Mexicana, indicado en la Tabla

1.5 (Página 5 y 6), señala que no debe exceder el valor indicado como límite máximo permisible

para las descargas de aguas residuales a el sistema de alcantarillado normal, referenciando el uso y

los principales cuerpos receptores.

La muestra simple es la que se toma en el punto de descarga, de manera continua, en día

normal de operación que refleje cuantitativa y cualitativamente el o los procesos más representativos

de las actividades que generan la descarga, completando un volumen suficiente para llevar a cabo

los análisis necesarios para conocer su composición, aforando el caudal descargado en el sitio y en

el momento del muestreo.

El rango permisible del potencial hidrógeno (pH) es de 5 a 10 unidades. El conjunto de

metales pesados y cianuros para la presente norma, son: arsénico, cadmio, cianuro, cobre, cromo,

mercurio, plomo, níquel y zinc.

NOM-002-SEMARNAT-1996. Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en

las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal.

Esta Norma Oficial Mexicana establece los límites máximos permisibles de contaminantes

en las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal con el fin de

prevenir y controlar la contaminación de las aguas y bienes nacionales, así como la protección de la

infraestructura de dichos sistemas.

Esta Norma no se aplica a la descarga de las aguas residuales domésticas, pluviales, ni a las

generadas por la industria, que sean distintas a las aguas residuales de proceso y conducidas por

drenaje separado.


La Tabla 2.3, indica los valores de los límites máximos permisibles que se deben de cumplir

en un promedio mensual, diario y una columna en la cual es instantáneo.

Los límites establecidos en la columna instantáneo, son valores de referencia, en el caso de

que el valor de cualquier análisis exceda el instantáneo, el responsable de la descarga quedará

obligado a presentar a la autoridad competente en el tiempo y forma que establecen los

ordenamientos legales locales, los promedios diario y mensual, así como los resultados de

laboratorio de los análisis que los respaldan.

El rango permisible de pH en las descargas de aguas residuales es de 10 y 5.5 para cada una

de las muestras simples. El pH no debe estar fuera del intervalo permisible, en ninguna de las

muestras simples.

Tabla 2.3. Límites máximos permisibles [11]

PARÁMETROS P.M. P. D. Instantáneo

mg/L

Grasas y aceites 50 75 100

Sólidos sedimentables [mL/L] 5 7.5 10

Arsénico total 0.5 0.75 1

Cadmio total 0.5 0.75 1

Cianuro total 1 1.5 2

Cobre total 10 15 20

Cromo hexavalente 0.5 0.75 1

Mercurio total 0.01 0.015 0.02

Níquel total 4 6 8

Plomo total 1 1.5 2

Zinc total 6 9 12

P.D.: Promedio Diario P.M.: Promedio Mensual

La Tabla 2.4, nos indica la frecuencia y el número de muestras simples que se deben realizar

al proceso generador, así como el intervalo entre estas.

Tabla 2.4. Frecuencia de muestreo [11]

Horas por día que opera el

proceso generador de la

descarga

Número de

muestras simples

Intervalo máximo entre toma de muestras

simples [Horas]

Mínimo Máximo

Menor que 4

De 4 a 8




Mínimo 2

4

4

6

6

-

1

2

2

3

-

2

3

3

4

Los responsables de las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano

o municipal deben cumplir los límites máximos permisibles establecidos en esta Norma, en las

fechas establecidas en la Tabla 2.5.

El cumplimiento es gradual y progresivo, conforme al rango de población, tomando como

referencia el XI Censo General de Población y Vivienda, 1990.


Tabla 2.5. Fechas de cumplimiento de acuerdo al rango de población [11]

Fecha de cumplimiento, a partir de: Rango de población

1 de Enero de 1999 Mayor de 50,000 habitantes

1 de Enero de 2004 De 20,001 a 50,000 habitantes

1 de Enero de 2009 De 2,501 a 20,000 habitantes

NOM-003-SEMARNAT-1997. Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes

para las aguas residuales tratadas que sé reusen en servicios al público.

Esta Norma se refiere a dos puntos principales:

- Reuso en servicios al público con contacto directo

Se destina a actividades donde el público usuario esté expuesto directamente o en

contacto físico. En lo que corresponde a esta Norma, se consideran los siguientes

reusos: llenado de lagos y canales artificiales recreativos con paseos en lancha,

remo, canotaje y esquí; fuentes de ornato, lavado de vehículos, riego de parques y

jardines.

- Reuso en servicios al público con contacto indirecto u ocasional

Se destina a actividades donde el público en general esté expuesto indirectamente

o en contacto físico incidental y que su acceso es restringido, ya sea por barreras

físicas o personal de vigilancia. En esta Norma, se consideran los siguientes

reusos: riego de jardines y camellones en autopistas, camellones en avenidas,

fuentes de ornato, campos de golf, abastecimiento de hidrantes de sistemas contra

incendio, lagos artificiales no recreativos, barreras hidráulicas de seguridad y

panteones.

La Tabla 2.6, señala los límites máximos permisibles de contaminantes según los promedios

mensuales que deben cumplir los dos reusos antes mencionados de acuerdo a los contaminantes,

tales como: coliformes fecales, huevos de helminto, grasas y aceites, DBO5 y sólidos suspendidos

totales (SST).

Tabla 2.6. Límites máximos permisibles de contaminantes [12]

TIPO DE REUSO

PROMEDIO MENSUAL

Coliformes

fecales

[NMP/100 mL]

Huevos de

Helminto

[h/L]

Grasas y

Aceites

[mg/L]

DBO5

[mg/L]

SST

[mg/L]

Contacto directo 240 1 15 20 20

Contacto indirecto u ocasional 1,000 5 15 30 30

La materia flotante debe estar ausente en el agua residual tratada, de acuerdo al método de

prueba establecido en la Norma Mexicana NMX-AA-006-SCFI-2000. [13]

El agua residual tratada reusada en servicios al público, no deberá contener concentraciones

de metales pesados y cianuros mayores a los límites máximos permisibles establecidos en la


columna que corresponde a embalses naturales y artificiales con uso en riego agrícola de la Tabla

1.5.

A continuación, se mencionan las normas que emite la Secretaría de Salud (SSA) en materia

de agua que nos apoyaran al presente trabajo.

NOM-041-SSA1-1993. Bienes y servicios. Agua purificada envasada. Especificaciones sanitarias.

Esta norma establece las especificaciones sanitarias del agua purificada envasada, a fin de

reducir los riesgos de transmisión de enfermedades gastrointestinales y las derivadas de su consumo.

El objeto de este ordenamiento, es cumplir con las especificaciones sanitarias tales como las

organolépticas y físicas que se detallan en la Tabla 2.7; las fisicoquímicas de la Tabla 2.8,

microbiológicas en la Tabla 2.9 o en caso que contengan plaguicidas, como se indica en la Tabla

2.10.

Tabla 2.7. Especificaciones organolépticas y físicas [14]

Olor Inodoro

Sabor Insípido

LÍMITE MÁXIMO

Color 15 unidades de color verdadero* en la escala de platino cobalto

Turbiedad 5 unidades de UTN

(*) Únicamente el producido por sólidos disueltos en agua

Tabla 2.8. Especificaciones fisicoquímicas [14]

pH 6.5 8.5

LÍMITE MÁXIMO [mg/L]

Alcalinidad total como CaCO3 300.00

Aluminio 0.20

Arsénico 0.05

Bario 0.70

Cadmio 0.005

Cianuros como CN- 0.05

Cloro residual libre después de un tiempo de

contacto mínimo de 30 minutos 0.10

Cloros como Cl- 250.0

Cobre 1.00

Cromo total 0.05

Dureza total como CaCO3 200.0


Fierro 0.30

Fluoruros como F- 0.70


Continuación de la Tabla 2.8. Especificaciones fisicoquímicas [14]

pH 6.5 8.5

LÍMITE MÁXIMO [mg/L]

Alcalinidad total como CaCO3 300.00

Aluminio 0.20

Arsénico 0.05

Bario 0.70

Cadmio 0.005

Cianuros como CN- 0.05

Cloro residual libre después de un tiempo de

contacto mínimo de 30 minutos 0.10

Cloros como Cl- 250.0

Cobre 1.00

Cromo total 0.05

Dureza total como CaCO3 200.0


Fierro 0.30

Fluoruros como F- 0.70

Sustancias activas al azul de metileno 0.50

Trialometanos totales 0.10

Zinc 3.00

Tabla 2.9. Especificaciones microbiológicas [14]

Mesofílicos aerobios [UFC/mL] 100

Coliformes totales* [NMP/100 mL] No detectable

Coliformes totales** [UFC/100 mL] Cero

Vibrio cholerae*** Negativo

(*) Técnica de número más probable (**) Método de filtración por membrana

(***) Bajo situaciones de emergencia sanitaria la Secretaría de Salud

Tabla 2.10. Especificaciones para plaguicidas [14]

LÍMITE MÁXIMO [ g/L]

Aldrín y dieldrín (Separados o combinados) 0.03

Clordano (Total de isómeros) 0.30

DDT (Dicloro difenil tricloro etano) (Total de isómeros) 1.00

Gamma-HCH (Lindano) 2.00

Hexaclorobenceno 0.01

Heptacloro y epóxido de heptacloro 0.03

Metoxicloro (1,1,1-tricloro, 2,2, bis (p-metoxi-fenil) etano) 20.0

2,4-D (ácido 2,4-(diclorofenoxiacético) (p-metoxi-fenil) etano) 30.0


NOM-127-SSA1-1994. Salud ambiental, agua para uso y consumo humano. Límites permisibles de

calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización.

Esta Norma establece los límites permisibles de calidad y los tratamientos de potabilización

del agua para uso y consumo humano, que deben cumplir los sistemas de abastecimiento públicos y

privados y a cualquier persona física o moral que la distribuya en todo el territorio nacional. Las

siguientes tablas, nos indican los límites permisibles para la calidad del agua, referidas a las

características: bacteriológicas (Tabla 2.12), físicas y organolépticas (Tabla 2.13), químicas (Tabla

2.14), radiactivas (Tabla 2.15), así como los tratamientos para la potabilización del agua (Tabla

2.16).

Tabla 2.11. Límites permisibles de las características bacteriológicas [3]

CARACTERÍSTICA LÍMITE PERMISIBLE

Organismos coliformes totales Ausencia o no detectables

E. coli o coliformes fecales u organismos

termotolerantes Ausencia o no detectables

Tabla 2.12. Límites permisibles de características físicas y organolépticas [3]


Color 20 unidades de color verdadero en la escala de platino-cobalto

Olor y sabor

Agradable (se aceptarán aquellos que sean tolerables para la mayoría

de los consumidores, siempre que no sean resultado de condiciones

objetables desde el punto de vista biológico o químico)

Turbiedad 5 unidades de turbiedad nefelométricas (UTN) o su equivalente en

otro método

Tabla 2.13. Límites permisibles de características químicas [3]

CARACTERÍSTICA

LÍMITE

PERMISIBLE

[mg/L]

CARACTERÍSTICA

LÍMITE

PERMISIBLE

[mg/L]

Aluminio 0.20 Nitritos (Como N) 1.00

Arsénico 0.025 Nitrógeno amoniacal (Como N) 0.50

Bario 0.70 pH (potencial de hidrógeno) 6.5 8.5

Cadmio 0.005 Plaguicidas en µg/L:

Cianuros (Como CN-) 0.07 Aldrín y dieldrín (Separados o combinados) 0.03

Cloro residual libre 0.2 1.50 Clordano (Total de isómeros) 0.20

Cloruros (Como Cl-) 250.00 DDT (Total de isómeros) 1.00

Cobre 2.00 Gamma-HCH (lindano) 2.00

Cromo total 0.05 Hexaclorobenceno 1.00

Dureza total (Como CaCO3) 500.00 Heptacloro y epóxido de heptacloro 0.03

Fenoles o compuestos fenólicos 0.001 Metoxicloro 20.00

Fierro 0.30 2,4 – D 30.00

Fluoruros (Como F-) 1.50 Plomo 0.01


Continuación de la Tabla 2.13. Límites permisibles de características químicas [3]

CARACTERÍSTICA

LÍMITE

PERMISIBLE

[mg/L]

CARACTERÍSTICA

LÍMITE

PERMISIBLE

[mg/L]

Hidrocarburos aromáticos en µg/L: Sodio 200.00

Benceno 10.00 Sólidos disueltos totales 1000.00

Etilbenceno 300.00 Sulfatos (como SO4=) 400.00

Tolueno 700.00 Sustancias activas al azul de metileno (SAAM) 0.50

Xileno (tres isómeros) 500.00 Trihalometanos totales 0.20

Manganeso 0.15 Yodo residual libre 0.2 – 0.5

Mercurio 0.001 Zinc 5.00

Nitratos (Como N) 10.00

Tabla 2.14. Límites permisibles de características radioactivas [3]


(Becquerel por Litro, [Bq/L])

Radiactividad alfa global 0.56

Radiactividad beta global 1.85

Tabla 2.15. Tratamientos para la potabilización del agua [3]

Tipo de tratamiento

Contaminación biológica

Bacterias, helmintos, protozoarios y virus

Desinfección con cloro, compuestos de cloro, yodo, ozono, luz

ultravioleta; plata iónica o coloidal; coagulación-sedimentación-

filtración; filtración en múltiples etapas.

Características físicas y organolépticas

Color, olor, sabor y turbiedad

Oxidación-coagulación-floculación-sedimentación-filtración;

adsorción en carbón activado.

Constituyentes químicos

Arsénico

Coagulación-floculación-sedimentación-filtración; intercambio iónico u ósmosis inversa.

Aluminio, bario, cadmio, cianuros, cobre,

cromo total y plomo

Coagulación-floculación-sedimentación-filtración; intercambio iónico

u ósmosis inversa.

Cloruros Intercambio iónico, ósmosis inversa o evaporación.

Dureza Ablandamiento químico o intercambio iónico.

Fenoles o compuestos fenólicos

Oxidación-coagulación-floculación-sedimentación-filtración;

adsorción en carbón activado u oxidación con ozono.

Fierro y/o manganeso Oxidación-filtración, intercambio iónico u ósmosis inversa.

Fluoruros Alúmina activada, carbón de hueso u ósmosis inversa.


Continuación de la Tabla 2.15. Tratamientos para la potabilización del agua [3]

Tipo de tratamiento

Hidrocarburos aromáticos Oxidación-filtración o adsorción en carbón activado.

Mercurio

Coagulación-floculación-sedimentación-filtración; adsorción en

carbón activado granular u ósmosis inversa cuando la fuente de

abastecimiento contenga hasta 10 µg/L. Adsorción en carbón activado

en polvo cuando la fuente de abastecimiento contenga más de 10 g/L.

Nitratos y nitritos

Intercambio iónico o coagulación-floculación-sedimentación-filtración.

Nitrógeno amoniacal

Coagulación-floculación-sedimentación-filtración, desgasificación o

desorción en columna.

pH (potencial de hidrógeno) Neutralización.

Plaguicidas Adsorción en carbón activado granular.

Sodio Intercambio iónico.

Sólidos disueltos totales

Coagulación floculación sedimentación filtración y/o intercambio iónico.

Sulfatos Intercambio iónico u ósmosis inversa.

Sustancias activas al azul de metileno Adsorción en carbón activado.

Trihalometanos

Oxidación con aireación u ozono y adsorción en carbón activado

granular.

Zinc Evaporación o intercambio iónico

2.4. Normas Mexicanas

En este apartado, se mencionarán solamente el título de las normas más importantes (sin

menospreciar a las demás) que se utilizan para los diversos análisis a realizar y que se aplican hacia

el sector agua. [50]

NMX-AA-003-1980. 25/03/1980. Aguas residuales. Muestreo. [15]

NMX-AA-004-SCFI-2000. 18/12/2000. Análisis de agua. Determinación de sólidos

sedimentables en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [16]

NMX-AA-006-SCFI-2000. 18/12/2000. Análisis de agua. Determinación de materia flotante

en aguas residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [13]

NMX-AA-007-SCFI-2000. 18/12/2000. Análisis de agua. Determinación de temperatura en

aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [17]

NMX-AA-008-SCFI-2000. 18/12/2000. Análisis de agua. Determinación de pH. Método de

prueba. [18]


NMX-AA-012-SCFI-2001. 17/04/2001. Análisis de agua. Determinación de oxígeno

disuelto en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [19]

NMX-AA-017-1980. 11/07/1980. Aguas. Determinación de color. [20]

NMX-AA-026-SCFI-2001. 17/04/2001. Análisis de agua. Determinación de nitrógeno total

Kjeldahl en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [21]

NMX-AA-028-SCFI-2001. 17/04/2001. Análisis de agua. Determinación de la demanda

bioquímica de oxígeno en aguas naturales, residuales (DBO5) y residuales tratadas.

Método de prueba. [22]

NMX-AA-029-SCFI-2001. 17/04/2001. Análisis de agua. Determinación de fósforo total en


NMX-AA-033-SCFI-2001. 17/04/2001. Análisis de agua. Determinación de la demanda de

oxígeno en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [24]

NMX-AA-034-SCFI-2001. 01/08/2001. Análisis de agua. Determinación de sólidos y sales

disueltas en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [25]

NMX-AA-036-SCFI-2001. 01/08/2001. Análisis de agua. Determinación de acidez y

alcalinidad en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [26]

NMX-AA-038-SCFI-2001. 01/08/2001. Análisis de agua. Determinación de turbiedad en


NMX-AA-039-SCFI-2001. 01/08/2001. Análisis de agua. Determinación de sustancias

activas al azul de metileno (SAAM) en aguas naturales, potables, residuales y residuales

tratadas. Método de prueba. [28]

NMX-AA-042-1987. 22/06/1987. Calidad de agua. Determinación del número más probable

(NMP) de coliformes totales, coliformes fecales (termotolerantes) y escherichia coli

presuntiva. [29]

NMX-AA-044-SCFI-2001. 01/08/2001. Análisis de agua. Determinación de cromo

hexavalente en aguas naturales, potables, residuales y residuales tratadas. Método de

prueba. [30]

NMX-AA-045-SCFI-2001. 01/08/2001. Análisis de agua. Determinación de color platino-

cobalto en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [31]

NMX-AA-046-1981. 21/04/1982. Análisis de agua. Determinación de arsénico (método

espectrofotométrico). [32]

NMX-AA-050-SCFI-2001. 01/08/2001. Análisis de agua. Determinación de fenoles totales

en aguas naturales, potables, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [33]


NMX-AA-058-SCFI-2001. 13/08/2001. Análisis de agua. Determinación de cianuros totales

en aguas naturales, potables, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [34]

NMX-AA-072-SCFI-2001. 13/08/2001. Análisis de agua. Determinación de dureza total en


NMX-AA-073-SCFI-2001. 13/08/2001. Análisis de agua. Determinación de cloruros totales

en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [36]

NMX-AA-079-SCFI-2001. 13/08/2001. Análisis de agua. Determinación de nitratos en

aguas naturales, potables, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. [37]

NMX-AA-083-1982. 02/21/1982. Análisis de agua. Determinación de olor. [38]

NMX-AA-108-SCFI-2001. 13/08/2001. Calidad del agua. Determinación de cloro libre y

cloro total. Método de prueba. [39]

NMX-AA-113-SCFI-1999. 05/08/1999. Análisis de agua. Determinación de huevos de

helminto. Método de prueba. [40]

NMX-AA-115-SCFI-2001. 17/04/2001. Análisis de agua. Criterios generales para el

control de la calidad de resultados analíticos. [41]


CAPÍTULO 3

PROCESOS UTILIZADOS EN EL TRATAMIENTO DE

AGUA

Las actuales plantas de tratamiento de agua se proyectan para suministrar de manera continua

agua que satisface los estándares de agua potable y residuales. Para conseguir esto intervienen

cuatro consideraciones principales: selección de fuentes, protección de la calidad del agua, métodos

de tratamiento por aplicar y prevención de la contaminación.

Las principales operaciones unitarias que intervienen en el tratamiento de agua son las de

tamizado, coagulación/floculación, sedimentación, filtración y desinfección. Las operaciones de

tratamiento de agua llevan a cabo una o más de tres tareas fundamentales: separación de sustancias

particuladas como arena, arcilla, materia orgánica, bacterias y algas; extracción de sustancias

disueltas como las que causan color y dureza; y extracción o destrucción de bacterias y virus

patógenos. [4]

Son muchos los métodos que se usan para el tratamiento de aguas, los cuales se pueden

dividir de la siguiente manera:

3.1. Tratamiento preliminar

3.1.1. Cribado

3.1.2. Desarenadores

3.2. Tratamiento primario

3.2.1. Sedimentación

3.2.2. Coagulación/floculación

3.2.3. Flotación

3.3. Tratamiento secundario

3.3.1. Filtración

3.3.2. Lodos activados

3.3.3. Aireación prolongada (o proceso de oxidación total)

3.3.4. Contacto-estabilización

3.3.5. Lagunas aireadas

3.3.6. Balsas de estabilización

3.3.7. Filtros percoladores


3.3.8. Biodiscos (RBC)

3.3.9. Tratamiento anaerobio

3.4. Tratamiento terciario o avanzado

3.4.1. Carbón activado

3.4.2. Intercambio iónico

3.4.3. Ósmosis inversa

3.4.4. Cloración

3.4.5. Ozonización

3.4.6. Luz ultravioleta [42]

3.1. Tratamiento preliminar

El objetivo del tratamiento preliminar consiste en separar aquellos constituyentes

que pudiesen obstruir, dañar el equipo o interferir con los procesos subsecuentes del

tratamiento. Se diseñan principalmente para:

i. Separar o disminuir el tamaño de los sólidos orgánicos grandes que flotan o

están suspendidos, como trozos de madera, telas, papel, basura y material

fecal.

ii. Separar los sólidos inorgánicos pesados como la arena, la grava e incluso

objetos metálicos; a todo lo que se llama arena.

iii. Separar cantidades excesivas de aceites y grasas. [43]

3.1.1. El cribado (o desbrozo)

Se emplea para la reducción de sólidos en suspensión de tamaños

distintos. La distancia o las aberturas de las rejillas dependen del objeto de las

mismas, y su limpieza se realiza manualmente o mecánicamente (Figura 3.1).

Las materias sólidas se clasifican en finos y gruesos.

Figura 3.1. Reja rotativa para tratamiento de agua. [51]


Las rejillas de finos tiene aberturas de 5 cm o menos, se usan muchas

veces en lugar de tanques de sedimentación. Puede llegarse a eliminar entre un

5 y un 25% de sólidos en suspensión, de un 40 a un 60% se eliminan por

sedimentación. Por tal razón, el atascamiento es normalmente un problema, el

uso de tamices finos o con abertura pequeña no es muy normal. Las rejillas o

cribas de gruesos tienen aberturas que pueden oscilar entre los 4 y 8 ó 9 cm.

Se usan como elementos de protección para evitar que sólidos de grandes

dimensiones dañen las bombas y otros equipos mecánicos, como se visualiza

en la Figura 3.2. [42]

Figura 3.2. Reja fina para tratamiento de agua. [52]

3.1.2. Desarenadores

Figura 3.3. Corte de un desarenador-desengrasador. [53]


Las aguas negras, por lo general, contienen cantidades relativamente

grandes de sólidos inorgánicos como arena, cenizas y grava, a los que

generalmente se les llama grava.

Por esta razón es práctica común eliminar este material por medio de

las cámaras desarenadoras. (Figura 3.3.) Estas se localizan antes de las

bombas y su limpieza se lleva a cabo mecánicamente, deben de ser precedidas

por cribas de barras y rastrillo gruesos. Los desarenadores se diseñan

generalmente en forma de grandes canales (Figura 3.4). [43]

Figura 3.4. Desarenador-desengrasador vacío. [53]

3.2. Tratamiento primario

3.2.1. Sedimentación

Los dispositivos que se usan en el tratamiento primario, están

diseñados para retirar de las aguas negras los sólidos orgánicos e inorgánicos

sedimentables, mediante el proceso físico de sedimentación. Esto se lleva a

cabo reduciendo la velocidad del flujo (Figura 3.5 y 3.6).

Figura 3.5. Cisterna de sedimentación de corriente horizontal. [54]


La sedimentación, es la forma de tratamiento de agua más antigua y de

uso más extendido, emplea el asentamiento por gravedad para separar sólidos

en suspensión, que descienden depositándose sobre el fondo del agua.

Figura 3.6. Cisterna de sedimentación de corriente vertical. [54]

Es un método relativamente sencillo y económico que se puede aplicar

a estanques redondos, cuadrados o rectangulares, y pueden construirse de

tierra, madera, concreto o acero. En algunos casos, la sedimentación es el

único tratamiento al que se somete el agua en tratamiento. [4]

El agua que contiene materia particulada fluye con lentitud a través de

un tanque de sedimentación, de esta manera se retiene el tiempo suficiente

para que las partículas más grandes se asienten en el fondo antes de que el

agua clarificada salga del tanque por un vertedero en el extremo de salida.

Cuando el agua contiene grandes cantidades de sólidos, los depósitos cuentan

casi siempre con rastras mecánicas que mueven los lodos sedimentados hacia

un foso colector, del cual los hace salir la carga hidráulica de depósito. [44]

Pueden considerarse tres tipos de mecanismos o procesos de

sedimentación, dependiendo de la naturaleza de los sólidos presentes en

suspensión.

3.2.1.1. Sedimentación discreta

Las partículas que se depositan mantienen su

individualidad, es decir, no se somete a un proceso de

coalescencias con otras partículas. En este caso, las propiedades

físicas de las partículas (tamaño, forma, peso específico) no

cambian durante los procesos. El fundamento para la

sedimentación de partículas discretas es la Ley de Newton, que

se basa en la suposición de que las partículas sean esféricas con

diámetros homogéneos.

3.2.1.2. Sedimentación por floculación

La aglomeración de las partículas va acompañada de

cambios en la densidad y en la velocidad de sedimentación o


precipitación. Los criterios de diseño para sistemas en los que

se hace una sedimentación con floculación se establecen a

través de ensayos de laboratorio.

3.2.1.3. Sedimentación por zonas

Las partículas forman una especie de manta (o lodo) que

se sedimenta como una masa total presentando una interfase

distinta con la fase líquida. La capa de lodos presenta varias

zonas perfectamente diferenciadas. Cada zona se caracteriza

por una concentración específica en lodos y por una velocidad

de sedimentación determinada. [42]

3.2.2. Coagulación/floculación

La coagulación/floculación es un procedimiento químico y físico por

el cual las partículas que son demasiado pequeñas para separarse por

sedimentación simple se desestabilizan y se aglomeran para acelerar su

asentamiento (Figura 3.7). Un porcentaje significativo de partículas en

suspensión en el agua es tan pequeño que su sedimentación hasta el fondo del

tanque tomaría días o semanas. Estas partículas coloidales nunca se asentarían

por sedimentación simple.

Figura 3.7. Coagulación-Floculación. [55]

La coagulación es un proceso químico que se utiliza para

desestabilizar partículas coloidales. El concepto general consiste en agregar un

producto químico que aporta iones con carga positiva al agua que contiene

coloides con carga negativa. Se requiere de un mezclado rápido de alrededor

de 30 segundos para dispersar al coagulante. Enseguida, se lleva a cabo un

mezclado suave de la suspensión, llamado floculación, a fin de favorecer el

contacto entre partículas. Esto se consigue por mezclado mecánico. Por medio

del proceso químico y físico combinado de coagulación/floculación, las


partículas coloidales que no se asienten por sedimentación simple se

aglomeran para formar sólidos más grandes llamados flóculos. [4]

3.2.3. Flotación

La flotación es un proceso para separar sólidos de baja densidad o

partículas líquidas de una fase líquida. La separación se lleva a cabo

introduciendo un gas (normalmente aire) en una fase líquida, en forma de

burbujas, como se ve en la Figura 3.8.

Figura 3.8. Técnica de flotación. [56]

Figura 3.9. Equipo de flotación. [57]

La fase líquida se somete a un proceso de presurización para alcanzar

una presión de funcionamiento, en presencia del suficiente aire para


conseguirla saturación en aire del agua, luego, este líquido saturado de aire se

somete a un proceso de despresurización llevándolo hasta la presión

atmosférica por paso a través de una válvula reductora de presión. En esta

situación, y debido a la despresurización se forman pequeñas burbujas de aire

que se desprenden de solución (Figura 3.9). Los sólidos en suspensión o las

partículas líquidas flotan, debido que estas pequeñas burbujas, asociándose a

los mismos, les obligan a elevarse hacia la superficie en forma de espuma. Los

sólidos en suspensión concentrados pueden separarse de la superficie por

sistemas mecánicos. [42]

3.3. Tratamiento secundario

En muchos casos resulta adecuado, para satisfacer los requerimientos de las

aguas receptoras, el tratamiento primario con su eliminación de 40 a 60% de sólidos

suspendidos, así como la eliminación del material que flota en las aguas negras. Sin

embargo, si un tratamiento primario completo no es suficiente, existen métodos

básicos de tratamiento que pueden aplicarse, los cuales se describirán a continuación.

[43]

3.3.1. Filtración

La filtración es un proceso en donde el agua pasa a través de un lecho

filtrante compuesto de arena fina dispuesta sobre una capa de grava de

soporte. En la actualidad son comunes otro tipo de medios filtrantes y

soportes. [4]

Figura 3.10 Técnica de filtración. [58]


Para filtrar el agua, ya sea a presión o por gravedad, se utilizan

unidades que contienen arena graduada, calcita, magnitita, entracita, carbón o

materiales insolubles, finamente dividido, tales como tierra diatomácea

(Figura 3.10).

Los filtros a presión se diseñan casi siempre para velocidades de

efluente de 2 a 3 Gal/min/pie2 de área filtrante y para un flujo de retrolavado

de 18 Gal/min. El medio filtrante se especifica en básela tamaño efectivo de

sus partículas y a su coeficiente de uniformidad El tamaño efectivo se

encuentra entre 1.0 y 1.65 . [44]

Los mecanismos que intervienen en la filtración incluyen el colado de

las partículas de mayor tamaño que los poros, la floculación, que se produce

cuando las partículas entran en contacto más estrecho dentro el filtro y la

sedimentación de las partículas en los poros del filtro. Con el tiempo, los

poros del filtro, en particular los de la superficie, se obstruyen y se hace

necesario limpiar el filtro mediante un lavado a contracorriente (Figura 3.11).

[4]

Figura 3.11. Filtro anaeróbico. [59]

3.3.2. Lodos activados

Es un proceso biológico de contacto, en el que los organismos vivos

aerobios y los sólidos orgánicos de las aguas negras, se mezclan íntimamente

en un medio ambiente favorable para la descomposición aeróbica de los

sólidos. La eficacia del proceso depende de que se mantenga continuamente

oxígeno disuelto en las aguas durante el tratamiento. El medio ambiente, por

sí mismo, no logra mucho, a no ser que esté poblado por suficientes operarios

vivos.

Las aguas comunes contienen algunos de estos operarios biológicos,

pero su número es demasiado chico para que puedan llevar a cabo el trabajo

requerido. Es necesario, agregar mucho más organismos y distribuirlos bien


por todas las aguas negras, antes de que el proceso de lodos activados pueda

empezar a funcionar con eficacia.

El proceso de lodos activados se emplea generalmente después de la

sedimentación simple. Las aguas negras contienen algo de sólidos

suspendidos y coloidales, de manera que cuando se agitan en presencia de

aire, los sólidos suspendidos forman núcleos sobre los cuales se desarrolla la

vida biológica pasando gradualmente a formar partículas más grandes de

sólidos que se conocen como lodos activados (Figura 3.12).

Figura 3.12. Diagrama convencional de lodos activados. [60]

Los lodos activados están formados por flóculos parduscos que

consisten, principalmente, en materia orgánica procedente de las aguas,

poblados por bacterias y otras formas de vida biológica. Estos lodos activados,

con sus organismos vivos, tienen la propiedad de absorber o de adsorber la

materia orgánica coloidal y disuelta, incluyendo el amoniaco con lo que

disminuye la cantidad de sólidos suspendidos. Los organismos biológicos

utilizan como alimento al material absorbido convirtiéndolo en sólidos

insolubles no putrescibles. Algunas bacterias atacan las sustancias complejas

originales, produciendo como desecho compuestos más simples. Otras

bacterias usan estos desechos, produciendo compuestos aún más simples,

continuando así el proceso hasta que los productos finales de desecho no

pueden ya ser usados como alimento por las bacterias.

La generación de lodos activados o flóculos es un proceso lento, de

manera que la cantidad así formada en cualquier volumen de aguas negras,

durante su período de tratamiento es muy corta e inadecuada para tratar rápida

y eficazmente las aguas, pues se requiere de una gran concentración de lodos

activados.

Esta gran concentración se logra recolectando los lodos producidos por

cada volumen de aguas tratadas y usándolos nuevamente para el tratamiento

de volúmenes subsecuentes de aguas. Los lodos que se vuelven a emplear es


esta forma se conocen como lodos recirculados. Este es un proceso

acumulativo por el que, eventualmente se producirá mayor cantidad de lodos

activados de los que se requieren.

Los lodos activados deben mantenerse en suspensión durante su

período de contacto con las aguas a tratar, mediante algún método de

agitación. Por tanto, el proceso de los lodos activados consta de las siguientes

etapas:

Mezclado de lodos activados con las aguas a tratar.

Aeración y agitación de este licor mezclado durante el tiempo que

sea necesario.

Separación de los lodos activados, del licor mezclado.

Recirculación de la cantidad adecuada de lodos activados, para

mezclarlos con las aguas.

Disposición del exceso de lodos activados. [43]

3.3.3. Aireación prolongada (o proceso de oxidación total)

Este proceso es una modificación del proceso de lodos activados. La

idea fundamental de la aireación prolongada al compararla con el proceso

convencional de lodos activados, es disminuir la cantidad de lodo residual.

Esto se consigue aumentando el tiempo de residencia; de esta forma el

volumen de reactor es comparativamente mayor que el requerido en el proceso

convencional de lodos activados, como se ve en la Figura 3.13 y Figura 3.14.

Figura 3.13. Diagrama de aireación prolongada. [61]

Existen cuatro características básicas que distinguen la aireación

prolongada del proceso convencional de lodos activados:

Mayor tiempo de retención en el reactor.


Cargas orgánicas menores.

En el proceso de aireación prolongada, la carga orgánica

(expresada como relación de sustrato a microorganismos, A/M)

se encuentra normalmente comprendida entre 0.10 y 0.25 d-1

,

frente a los valores de 0.3 a 0.7 d-1

del proceso convencional de

lodos activados.

Mayores concentraciones de sólidos biológicos en el reactor.

Estos valores varían entre 3.500 y 5.000 mg/L en la

aireación prolongada contra 2.000-3.000 mg/L de lodos

activados.

Mayor consumo de oxígeno en el proceso de aireación

prolongada.

Para el tratamiento de aguas residuales urbanas, se

indica que para el proceso de aireación prolongada un consumo

de oxígeno es aproximadamente el doble del requerido para el

proceso de lodos activados.

Figura 3.14. Equipo de aireación prolongada. [62]

3.3.4. Contacto-estabilización

El sistema de contacto-estabilización es otra modificación de los lodos

activados. El afluente se mezcla con el lodo estabilizado y esta mezcla se

somete a aireación en el tanque de contacto inicial. Durante el contacto inicial

se separa una fracción apreciable de demanda biológica de oxígeno, en

suspensión y disuelta, mediante bio-absorción después de estar en contacto

con el lodo activado suficientemente aireado.

El efluente mezcla procedente del tanque de contacto inicial fluye al

clarificador. Se separa el efluente al clarificador. Se separa el efluente


clarificado y la descarga del clarificador se lleva a un tanque de estabilización

en donde es aireada.

Durante este período de estabilización los productos orgánicos

absorbidos se rompen mediante degradación aerobia. El lodo estabilizado que

abandona el tanque de estabilización lo hacen en condiciones de ―inanición‖ y

dispuesto por lo tanto a adsorber residuos orgánicos.

3.3.5. Lagunas aireadas

Figura 3.15. Laguna aireada. [63]

Son balsas con profundidades de 1 a 4 m en las que la oxigenación de

las aguas en tratamiento se realiza mediante unidades de aireación, ya sean

superficiales, turbinas o difusores. La diferencia fundamental entre las lagunas

aireadas y el sistema de lodos activados es que en éste se lleva a cabo la

recirculación del lodo como forma de controlar la cantidad de lodo biológico

en el reactor de aireación.

Figura 3.16. Esquema del ciclo natural en una laguna facultativa. [64]

http://2.bp.blogspot.com/-1wNVrDblgv0/Tsnk7HrWJJI/AAAAAAAAAGI/zYhq6vk9pzM/s1600/Bavaro3.JPG


Las lagunas aireadas son sistemas sin reciclado de lodos (Figura 3.15).

La concentración de sólidos en las lagunas es función de las características del

agua residual y del tiempo de residencia.

El nivel de turbulencia en las lagunas es la base para su clasificación

en dos categorías. La primera son las lagunas de mezcla completa, en donde el

nivel de turbulencia es suficiente para mantener los sólidos en suspensión y

para proporcionar oxígeno disuelto en todo el volumen de líquido. La segunda

son las lagunas facultativas, el nivel de turbulencia es insuficiente para

mantener todos los sólidos en suspensión, contándose exclusivamente con el

necesario para suministrar oxígeno disuelto en todo el volumen de líquido.

Parte de los sólidos decanta en el fondo de la laguna donde sufren

descomposición anaerobia (Figura 3.16 y Figura 3.17). [42]

Figura 3.17. Proceso general de lagunaje. [64]

3.3.6. Balsas de estabilización

Figura 3.18. Balsas de estabilización. [63]

http://3.bp.blogspot.com/-S1mTy6W7Row/Ts8QE00MJXI/AAAAAAAAAGc/xu2UuNZdKe0/s1600/DSC04913.JPG


En las balsas de estabilización no se utiliza equipo de aireación. El

oxígeno necesario, se obtiene de la superficie natural de aireación y de las

algas que producen oxígeno por fotosíntesis. El oxígeno liberado por las algas

por la fotosíntesis se utiliza por las bacterias para la degradación aerobia de la

materia orgánica (Figura 3.18). Los productos de esta degradación (dióxido

de carbono (CO2), amoniaco, fosfatos) son utilizados de nuevo por las algas.

Lo anterior es una relación simbiótica entre algas y bacterias.

Durante el día, en presencia de la luz solar, se produce la fotosíntesis y

la obtención de oxígeno como consecuencia de ello. Aunque parte del oxígeno

producido en la fotosíntesis se utiliza en la respiración, durante el día se puede

estar en situación de obtener una cantidad adicional importante de oxígeno

que haga que los valores de oxígeno disuelto excedan a los de saturación.

Durante la noche no hay producción de oxígeno aunque las algas y

bacterias lo utilizan, lo que da lugar a una disminución de oxígeno disuelto.

Asimismo durante la noche la liberación de CO2 hace disminuir el pH.

Durante el día el amoniaco resultante de la degradación de los

compuestos orgánicos nitrogenados contribuye al aumento del pH. En

consecuencia, las balsas de estabilización de aguas pueden ser ácidas durante

la noche y básicas en el día.

Las balsas de estabilización de aguas residuales son factibles cuando se

dispone de grandes superficies de terreno a bajo coste y cuando la calidad

exigida al efluente no es muy estricta. Las balsas en las que las capas

superiores son aerobias y las inferiores son anaerobias se denominan

facultativas.

Todos los reactores biológicos aerobios descritos anteriormente

suponen la presencia de un crecimiento biológico que se mantiene en

suspensión dentro del reactor. Por esta razón se denominan reactores de

crecimiento biológico en suspensión.

Se ha desarrollado un tipo de reactor en el que se utiliza algún tipo de

soporte del crecimiento biológico, que se mantiene fijo en él, a los cuales se

les denomina reactores de crecimiento biológico asistido.

3.3.7. Filtros percoladores

Es un relleno cubierto de limo biológico a través del cual sé percola el

agua residual. Normalmente el agua se distribuye en forma de pulverización

uniforme sobre el lecho de relleno mediante un distribuidor rotativo de flujo.

El agua residual percola en forma descendente a través del relleno y el

efluente se recoge en el fondo, tal como se observa en la Figura 3.19.


Figura 3.19. Esquema de filtro percolador. [65]

En los filtros percoladores la materia orgánica y coloidal se separa

mediante oxidación aerobia, biosorción, coagulación y descomposición

anaerobia. En esencia, no existe disminución de las cargas orgánica por

filtración mecánica (Figura 3.20).

Figura 3.20. Filtro percolador. [66]

3.3.8. Biodiscos (RBC)

Los biodiscos (Rotating Biological Contactors Contactores

biológicos rotativos , RBC) son sistemas que fueron desarrollados para

obtener el tratamiento biológico aerobio de las aguas residuales (Figura 3.21).

En los RBC, la biomasa se presenta simultáneamente en la forma de

crecimiento asistido (como en el caso de los filtros percoladores) y de

crecimiento en suspensión (como en el caso de las unidades de lodos

activados).

http://www.monografias.com/trabajos81/tratamiento-biologico-medio-adherido/image003.jpg


Normalmente están fabricados de poliestireno o polietileno con

diámetros comprendidos entre 3-4 metros. Estos discos se mantienen paralelos

entre sí y unidos con diámetros a un eje horizontal que pasa a través de sus

centros.

Figura 3.21. Biodiscos. [67]

Los ejes tienen longitudes de 7.5 metros aproximadamente, pudiendo

alojar de esta forma un gran número de discos.

Estas unidades se disponen en tanques divididos por paredes. La

alimentación de agua residual pasa a través de estos tanques en serie de forma

tal que los ejes se mantienen ligeramente por encima de la superficie del

líquido. Esto significa que la superficie de los discos está aproximadamente el

40% sumergida en todo momento.

Los ejes giran continuamente a una velocidad comprendida entre 1 y 2

revoluciones por minuto. Se forma gradualmente un limo biológico de 1 mm a

3 mm de espesor que comienza a depositarse en las superficies de los discos.

Algunas de las ventajas de los sistemas RBC sobre el proceso de los

lodos activados son:

Bajo consumo de energía y mantenimiento más sencillo.

Ya que es posible tener en cada etapa un cultivo biológico

diferente se cuenta con un grado adicional de flexibilidad en el

proceso. Puede conseguirse bastante nitrificación desarrollando

cultivos de bacterias nitrificantes selectivas en las últimas etapas.


3.3.9. Tratamiento anaerobio

Se utiliza tanto para las aguas residuales como para la digestión de los

lodos. Los productos finales de la degradación anaerobia son gases,

principalmente metano, CH4; dióxido de carbono, CO2 y pequeñas cantidades

de sulfuro de hidrógeno, H2S; mercaptano, RSH e hidrógeno, H2, (Figura

3.22).

El proceso comprende dos etapas:

Etapa de fermentación ácida

Los compuestos orgánicos complejos del agua residual

(proteínas, grasas e hidratos de carbono) se hidrolizan en primer

lugar para producir unidades de moleculares menores, las cuales

a su vez son sometidas a bio-oxidación, convirtiéndose

principalmente en ácidos orgánicos de cadena corta, tales como

ácido acético (CH3-COOH), ácido propiónico (CH3-CH2-COOH)

y ácido butírico (CH3-CH2-CH2-COOH).

Figura 3.22. Tratamiento anaerobio. [68]

Etapa de fermentación metánica (microorganismos

metanogénicos)

Son estrictamente anaerobios, convierten los ácidos de

cadenas más largas a metano, dióxido de carbono y ácidos

orgánicos de cadenas más cortas. Las moléculas ácidas se

rompen rápidamente dando lugar finalmente a ácido acético que

se convierte en dióxido de carbono y metano. [42]


3.4. Tratamiento terciario o avanzado

3.4.1. Carbón activado

Es un material muy adsorbente que se utiliza en el tratamiento de agua

para extraer contaminantes orgánicos (Figura 3.23). El carbón activado se

produce en un proceso de dos etapas. Primero, un material idóneo, como

madera, turba, material vegetal o hueso, se carboniza calentándolo en ausencia

de aire. Después, el material carbonizado se activa calentándolo en presencia

de aire, dióxido de carbono o vapor de agua para quemar los alquitranes que

contiene y aumentar el tamaño de los poros.

La adsorción concentración de un soluto en la superficie de un

sólido de gases, líquidos y sólidos por el carbón activado está influida por la

temperatura y el pH del agua, así como la complejidad de las sustancias

orgánicas que se extraen.

El carbón activado en polvo se puede agregar al agua inmediatamente

después de las bombas de carga baja o en cualquier punto delante de los

filtros. Este material generalmente se ha utilizado para extraer sustancias

orgánicas que causan sabores y olores. [4]

La gran ventaja del carbón activado como adsorbente descansa en la

posibilidad de reactivación (hasta 30 veces o más) sin pérdida apreciable de

poder de adsorción. Usualmente la reactivación se lleva calentando el carbón

agotado hasta 930 ºC aproximadamente en una atmósfera aire-vapor

(reactivación térmica).

Los productos orgánicos se queman y el carbón activado se restaura

básicamente hasta su capacidad inicial de adsorción.

Figura 3.23. Filtros de carbón activado. [69]


3.4.2. Intercambio iónico

Es un proceso en que los iones que se mantienen unidos a grupos

funcionales sobre la superficie de un sólido por fuerzas electrostáticas se

intercambian por iones de una especie diferente en disolución (Figura 3.24 y

Figura 3.25).

Ya que la desmineralización completa puede alcanzarse mediante

intercambio iónico, es posible utilizar procesos de tratamiento de corriente

partida, en los que la parte del agua residual efluente se desmineraliza y se

combina después con parte del afluente que ha sido desviado del tratamiento

para producir un efluente de calidad específica. [42]

Figura 3.24. Intercambio iónico. [70]

Figura 3.25. Lecho mixto. [71]

http://dardel.info/IX/images/MB.png


3.4.3. Ósmosis inversa

En la ósmosis inversa el agua se fuerza a pasar a través de una

membrana semipermeable en sentido opuesto al que se presenta en la ósmosis

natural. Puesto que la membrana quita las sales disueltas, la aplicación de la

ósmosis inversa se ha dado en la desalinización. Sin embargo, el proceso

también elimina materiales orgánicos, bacterias y virus, tal como se

ejemplifica en la Figura 3.26.

Figura 3.26. Ósmosis inversa. [72]

3.4.4. Cloración

Para asegurar que el agua está libre de bacterias perjudiciales es

necesario desinfectarla, la cloración es el método más común para desinfectar

el agua, donde se agregan cantidades considerables de cloro gaseoso o

hipocloritos al agua tratada para matar las bacterias patógenas (Figura 3.27).

La cloración es un método de desinfección confiable, relativamente

económica y fácil de aplicar. Otros desinfectantes incluyen cloraminas,

dióxido de cloro, otros halógenos, ozono, luz ultravioleta y alta temperatura.

[4]

El cloro es una sustancia sumamente activa que reacciona con muchos

compuesto, dando productos muy diversos. Si se agrega una pequeña cantidad

de cloro, se consumirá al reaccionar rápidamente con sustancias como el ácido

sulfhídrico y el hierro ferroso. En estas condiciones no se logra ninguna

desinfección. Si se agrega suficiente cloro para reaccionar con todas estas

sustancias, que se conocen como compuestos reductores, entonces otro poco

más de cloro que se agregue reaccionará con la materia orgánica presente y


formará compuestos orgánicos clorados, los cuales tienen una ligera acción

desinfectante.

Figura 3.27. Cloración-Desinfección. [73]

Añadiendo el cloro suficiente para reaccionar con todos los

compuestos reductores y la materia orgánica, entonces la adición de algo más

de cloro actuará sobre el amoniaco, u otros compuesto nitrogenados,

produciendo cloraminas u otras combinaciones del cloro que tienen acción

desinfectante. La cantidad de las sustancias reductoras, tanto orgánicas como

inorgánicas, varía tanto, que la cantidad de cloro que tiene que agregarse a las

aguas para diversos propósitos, resulta también muy variable.

El cloro que consumen esas sustancias reductoras orgánicas e

inorgánicas, se define como demanda de cloro. Es igual a la cantidad que se

agrega, menos la que permanece como cloro combinado después de un cierto

tiempo (generalmente es de 15 minutos). La cantidad que queda después de

satisfacer la demanda de cloro es la que se lleva a cabo la desinfección. Esta

cantidad de cloro en exceso sobre la demanda de cloro, se define como cloro

residual y se expresa en partes por millón (ppm). [43]

3.4.5. Ozonización

Es la desinfección de agua por adición de ozono (O3), el cual es un

poderoso oxidante de impurezas inorgánicas e orgánicas.

Sus ventajas respecto al cloro son: no deja sabores ni olores y a

diferencia del cloro, parece ser que no reacciona con las sustancias orgánicas

naturales para formar compuestos peligrosos para los seres humanos (Figura

3.28 y Figura 3.29).


Figura 3.28. Cámara de contacto con deflectores. [74]

Figura 3.29. Difusor de turbina. [74]

Las desventajas del ozono son que no se puede transportar con

facilidad y por tal motivo se debe generar localmente, no proporciona un

residuo combinado como las cloraminas como protección contra la infección

en los sistemas de distribución y todavía es muy costoso. [4]

Otros motivos por el cual es muy efectivo este método, es por los

siguientes factores:

El ozono reacciona fácilmente con los productos orgánicos no

saturados presentes en las aguas residuales.

La tendencia a la formación de espuma de las aguas residuales se

reduce después del tratamiento con ozono.


La ruptura de los anillos y la oxidación parcial de los productos

aromáticos deja a las aguas residuales más susceptibles de

tratamiento convencional biológico.

El ozono presente en el efluente se convierte rápidamente a

oxígeno una vez que ha servido a sus fines. Este oxígeno es

beneficioso para las corrientes receptoras y ayuda a mantener la

vida acuática. [42]

3.4.6. Luz ultravioleta

La luz ultravioleta (UV) es un proceso germicida que logra erradicar la

contaminación microbiológica. Con una tecnología simple (sin adición de

químicos ni cambios en la química general del agua), se hace pasar el

influente por un cámara donde se encuentran las lámparas que emiten rayos de

luz ultravioleta (Figura 3.30).

Cuando los microorganismos tienen contacto con la radiación UV son

automáticamente destruidos, logrando una exterminación del 99.99%. No

daña al medio ambiente y resulta un tanto más efectiva que el cloro.

Figura 3.30. Radiación ultravioleta. [75]


CAPÍTULO 4

SELECCIÓN TÉCNICO-ECONÓMICO DEL PROCESO DE

TRATAMIENTO

En la planificación efectiva de la recuperación y reutilización de aguas, los objetivos y los

principios básicos de desarrollo del plan deben de estar claramente definidos. El proyecto de

recuperación y reutilización óptimo se consigue integrando en un solo plan las necesidades de

tratamiento del agua y las necesidades de agua de abastecimiento. Lo anterior, debe incluir los

siguientes análisis:

1) Determinación de las necesidades de tratamiento y evacuación de las aguas.

2) Determinación de la demanda y recursos de agua de abastecimiento.

3) Determinación de los beneficios en el abastecimiento de agua en función del

potencial de reutilización.

4) Análisis del mercado para el agua recuperada.

5) Análisis económico e ingenieril de las posibles alternativas y

6) Desarrollo del plan y análisis financiero. [76]

Parámetros importantes para evaluar el funcionamiento y el control de una planta:

1) Tiempo de retención hidráulica.

2) Carga orgánica volumétrica.

3) Sólidos suspendidos en el licor mezclado.

4) Relación alimento a microorganismos o factor de carga.

5) El tiempo medio de retención celular.

6) Tasa de recirculación de lodos.

7) Gasto de entrada.

8) Caudal de recirculación de lodos.

9) Canal de purga.

Como puede comprenderse, una planta de tratamiento de agua no se compone solamente de

tanques donde se lleva el proceso sino que también influyen las instalaciones del edificio central,

laboratorio de control, talleres, almacén, subestación, etc., además de los equipos, dispositivos y/o

aditamentos necesarios para el suministro de energía, medición y control, bombeo, etc. [45]


El objetivo básico del diseño de una planta de tratamiento de agua, es el de integrar de la

manera más económica los procesos y operaciones de tratamiento para que, cuando sea operada

adecuadamente, pueda proveer sin interrupción el caudal de diseño y satisfacer los requerimientos

del agua tratada. Por lo tanto, la planta debe tener máxima confiabilidad y flexibilidad, mínima

operación y mantenimiento, y solamente los controles e instrumentos indispensables.

Para efectos de diseño se deben de considerar los siguientes conceptos:

1) No existe un problema típico de diseño. En la práctica, los proyectos pueden variar

desde una pequeña variación hasta el diseño nuevo de las instalaciones.

2) Se deben de considerar las condiciones sociales y económicas del personal que va a

operar dichas instalaciones.

3) Situación económica de la localidad encargada de la operación (organismo operador).

4) Aunque la planta de tratamiento juega el papel primordial dentro del proyecto para

mejorar la calidad del agua, se debe tener en cuenta la ―fuente de suministro‖ y ―el

sistema de distribución‖, si se requiere lograr la ―producción económica‖ de una agua

de buena calidad.

5) El diseñador debe conocer las leyes, reglamentos y normas, etc., aplicables al

proyecto (constructivas, diseño, operación y mantenimiento, calidad).

6) El tipo de tratamiento depende de la calidad de fuentes de suministro y de la calidad

deseada del agua producida. Por lo que se requiere de un análisis completo de agua

cruda (historial).

7) La selección del tipo y lugar para la obra de toma, deben garantizar el suministro en

calidad y cantidad suficiente para la planta, evitando posibles contaminantes del agua

cruda.

8) La capacidad nominal de la planta (de diseño) debe de ser mayor a la demanda

máxima diaria. Además debe de ser proyectada para satisfacer la demanda mínima

durante 10 años.

9) Se debe tomar en cuenta la vida útil de equipos y de la infraestructura.

10) El diseñador debe de tener en cuenta el posible crecimiento de nuevas etapas.

11) Es necesario que se garantice la operación continúa de la planta con uno o más

equipos fuera de servicio por mantenimiento, por lo que en equipos críticos, vale la

pena incluir equipos doplex.

12) La instrumentación debe de usarse solo la esencial, la utilización de equipos

automáticos o sofisticados debe restringirse sobre todo si no se cuenta con la

infraestructura de apoyo en mantenimiento.


13) Para la localización de la planta se deben de tener en cuenta los siguientes aspectos:

Área futura de servicio

Ampliaciones

Costo del terreno

Ubicación con respecto a caminos y accesos

Topografía

Energía eléctrica

Actitud de la comunidad y

Entorno natural

14) Las compañías extranjeras y su personal deben de conocer las tecnologías apropiadas

para la localidad.

15) Los clientes deben ser asesorados correctamente en la selección de tecnologías, la

más compleja no es siempre la mejor.

16) Las tecnologías convencionales no deben de ignorarse por el solo propósito de tener

una tecnología de punta.

17) Disponibilidad de mano de obra calificada y no calificada.

18) Disponibilidad de partes de equipo mayor, materiales de construcción y productos

químicos para tratamiento de agua.

La selección de la fuente determina la suficiencia, confiabilidad y calidad del suministro de

agua. Asimismo, la calidad del agua cruda determina los requerimientos del tratamiento.

Por ejemplo, la mayoría de las aguas subterráneas no contienen minerales inconvenientes,

son a la vez seguras y potables, y se pueden utilizar ―sin tratamiento‖, siempre que los pozos o

manantiales estén adecuadamente ubicadas y protegidas. Posibles desventajas serán los sistemas de

bombeo y perforaciones que cada vez tienen que ser mayores y más profundos debido al

agotamiento de las fuentes en forma natural o por exceso de extracción. Así también, en algunos

lugares como la Ciudad de México, cada día se encuentran las aguas más contaminadas y se tiene la

problemática del hundimiento del terreno.

Las aguas superficiales se encuentran expuestas a la contaminación directa, y su tratamiento

usualmente es un requisito previo para su aprovechamiento como suministro de agua potable.

La localización de la fuente define también los requerimientos de energía para el bombeo del

agua cruda, los cuales afectan a los costos de operación incluidos los de conducción.

Siempre que sea posible, se deberá seleccionar la fuente de agua cruda de las más alta

calidad económicamente disponible, con la condición que su capacidad sea suficiente para satisfacer

la necesidades de suministro de agua para la comunidad.


La ―American Society of Civil Engineers, ASCE‖ (1969) clasifica las fuentes de agua para

suministros potables de acuerdo a la calidad del agua, utilizando los parámetros: DBO5, coliformes,

pH, cloruros y fluoruros, de acuerdo a la siguiente tabla:

Tabla 4.1. Calidad de la fuentes de agua cruda (ASCE, 1969). [77]

PARÁMETRO EXCELENTE BUENA MALA REGULAR

DBO5 (mg/L) 0.75 – 1.5 1.5 – 2.5 2.5 - 4 >4

Coliformes (NMP/100 mL) 50 – 100 100 - 5000 5000 – 20,000 >20,000

pH 6 – 8.5 5 – 6

8.5 - 9 3.8 – 5 9 – 10.5

<3.8 >10.3

Cloruros (mg/L) <50 50 - 250 250 - 600 >600

Fluoruros (mg/L) <1.5 1.5 - 3 >3 ----

Para la toma de decisiones en la selección de fuentes de suministro se debe de considerar un

análisis físico-químico y bacteriológico, incluyendo aquéllos contaminantes de los cuales se

sospeche su presencia, por ejemplo: metales pesados, plaguicidas, radioactivos, etc.

Las fuentes posibles de contaminación son la guía de investigación de posibles

contaminantes. Aparentemente el agua subterránea sería la elección de preferencia ya no que no

requiere tratamiento excesivo y la operación se limitaría al bombeo o posible cloración. En caso de

que se disponga de acuíferos adecuados, se prefieren las aguas relativamente claras de lagos o ríos,

ya que estos se pueden tratar mediante filtración lenta de arena y desinfección.

Si las aguas fluviales contienen mucho cieno (sólidos suspendidos coloides, turbidez), se

pueden tratar previamente mediante sedimentación simple o filtración preliminar antes de la

filtración lenta de arena. Solo como último recurso, se deben de desarrollar fuentes que requierán

coagulación química, filtración rápida y desinfección.

En lo que respecta al costo de instalación de una planta de tratamiento de agua, es muy difícil

encontrar cotizaciones exactas de cada uno de los equipos, así como de sus costos de

mantenimiento, operación, entre otros, por lo que se puede tener una idea, basándose en

bibliografías o concursos de convocatorias de diseños y/o mejoramientos de plantas de tratamiento,

tal es el caso de la Biblioteca del ―Sistema de Aguas de la Ciudad de México‖, ubicada en

Nezahualcóyotl No. 109, Col. Centro C.P. 06080, Delegación Cuauhtémoc, Distrito Federal, que

cuenta con un archivo bastante amplio para lo anterior.

Los diversos trenes de tratamiento que existen, dependen en gran manera al tipo de agua a

tratar, así como el destino que esta tendrá y los recursos con los que se cuenta.

Para una planta de purificación, se pueden implementar los siguientes trenes de tratamiento:

A = Afluente E = Efluente


1) Planta para suministro pequeño con agua cruda de buena calidad

A Sedimentación Filtración Cloración Tanque de E

lenta almacenamiento

2) Planta de ablandamiento

A Cal Mezcla Floculación Sedimentación Soda Mezcla (i)

rápida ASH rápida

(i) Floculación Sedimentación CO2 Filtración E


A Cal y Soda Mezcla Floculación Sedimentación CO2 (ii)

ASH rápida

(ii) Filtración Cloración Tanque de contacto E


A Coagulantes Mezcla Floculación y Filtración Intercambio (iii)

rápida sedimentación iónico

(iii) Cloro Tanque de contacto E

5) Planta de filtración directa

A Coagulante Mezcla Floculación Filtración Cloración (iv)

rápida dual

(iv) Tanque de contacto E

6) Planta de filtración directa

A Alumbre Mezcla Polímero Cloración Tanque de contacto E

rápida no iónico


Para una planta de tratamientos avanzados de agua residual, pueden ser los siguientes trenes

de tratamiento:

1) Lodos activados + filtración

A Sedimentador Lodos activados Sedimentador Alúmina (v)

primario secundario

(v) Polímero Filtro Cloración Tanque de contacto E

2) Lodos activados + filtración + carbón activado

A Sedimentador Lodos activados Sedimentador Alúmina (vi)

primario secundario

(vi) Polímero Filtro Carbón activado Cloración Tanque de E

contacto

3) Adición de sal metálica a los lodos activados para la eliminación de fósforo

A Sedimentador Lodos activados y Sedimentador Cloración (vii)

Primario sal metálica secundario

(vii) Tanque de contacto E

4) Eliminación biológica de fósforo en la línea principal

A Sedimentador Reactor Lodos activados Sedimentador (viii)

Primario anaerobio secundario

(viii) Cloración Tanque de contacto E [3]

En el sistema de navegación internet, al teclear en un buscador: ―empresas de tratamiento de

agua‖, se puede encontrar una gran variedad de firmas dedicadas a la construcción de equipos,

soluciones, diseño, construcción, asesoría, etc., de plantas de tratamiento de agua.

Por último, cabe mencionar que el Gobierno Federal de los Estados Unidos Mexicanos, a

través de la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT), cuenta con el

Instituto Mexicano de la Tecnología del Agua (IMTA), el cual es un organismo público

descentralizado que se aboca a enfrentar los retos nacionales y regionales asociados con el manejo

del agua, y a perfilar nuevos enfoques en materia de investigación y desarrollo tecnológicos para

proteger el recurso y asignarlo de manera eficiente y equitativa entre los distintos usuarios.


Para tal fin, el IMTA dispone de capacidades y competencias específicas que le dan una

ventaja competitiva y le permiten agregar valor a los productos y servicios que aporta a sus clientes

y usuarios.

Entre estas competencias destacan las siguientes:

Más de 300 especialistas altamente capacitados en la atención de la problemática

prioritaria del sector, muchos de ellos con más de 20 años de experiencia.

Enfoque integral y por lo tanto multidisciplinario de los problemas del agua, pues sus

recursos humanos e infraestructura cubren un amplio espectro de especialidades.

Importante caudal de conocimiento implícito, que no se encuentra en ninguna otra

organización de México, y cuya adecuada canalización para un aprovechamiento

eficiente lo hacen un pilar del desarrollo sustentable del sector agua en el propio país.

Infraestructura de laboratorios, software y documental única en México.

Ventaja competitiva a partir de las atribuciones que le otorgan el Decreto de Creación y

la Ley de Aguas Nacionales.

Posibilidades de participar en el establecimiento de las prioridades y metas nacionales

del sector, y de constituirse en el principal asesor tecnológico de la Comisión Nacional

del Agua. [78]


CONCLUSIONES

El agua es un bien y recurso natural escaso, que es indispensable tanto para la vida interna

como externa, así como para el desarrollo de los seres vivos, es un medio irremplazable, el cual es

fácilmente vulnerable y constituye un recurso unitario que se renueva a través del ciclo hidrológico.

Es el único compuesto inorgánico que es esencial para el mantenimiento de la vida orgánica; debido

a su naturaleza físico-química, a su abundancia y a su distribución, es la especie química más

conocida de todas.

Las ventajas y desventajas de un sistema de tratamiento son los costos de inversión inicial en

su mayoría, representan inversiones considerables, para los constructores, sociedad, autoridades,

pero lo más preocupante no es la inversión inicial, sino que en ocasiones la tecnología requiere de

bastante equipo electromecánico y lo más preocupante en los sistemas de tratamiento son: los costos

de operación y mantenimiento. Este factor puede generar que el sistema propuesto sea

financieramente inoperante y representa básicamente: altos consumos de energía, los equipos

electromecánicos son muy costos, aunado a que requieren en su mayoría personal calificado para su

operación. Estos son elementos que se deberán analizar antes de construir un sistema de tratamiento.

De esta manera y por lo común, en la parte técnica casi no se tienen problemas debido a los

procesos seleccionados, en lo que respecta a la parte económica, en ocasiones se sale del margen que

se tenga. Por lo que siempre debemos tomar en cuenta la opinión de gente conocedora del tema, es

decir, contratar empresas o firmas de ingeniería que apoyen ya sea de forma de asesoría o realizando

todos los estudios pertinentes y el desarrollo del proyecto, construcción, operación y mantenimiento,

incluyendo la administración de los sistemas.

Hay que tener en cuenta, que el presente trabajo, es solo una idea general de lo que se debe

de cumplir para el diseño de una planta de tratamiento de agua, que las tecnologías y la información

día a día se van perfeccionando, debido a que van surgiendo nueva tecnologías y se van adecuando a

nuestros tiempos, de tal manera que hay estar actualizados con respecto a las tecnologías, referencias

bibliográficas y muy importante la legislación vigente para cada uso en específico y para cada país.


BIBLIOGRAFÍA

[1] Tebbutt, T. H. Y. Elementos de control de la calidad del agua. Limusa Noriega Editores.

México 1991. Págs. Consultadas: 13-16

[2] Powell, S. T.6 Acondicionamiento de aguas para la industria. Editorial Limusa, México,

1974. Págs. Consultadas: 13 y 14

[3] Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1-1994. Salud ambiental, agua para uso y consumo

humano. Límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su

potabilización.

[4] Glynn, H. G. & Heinke, G. W. Ingeniería ambiental. 2ª Edición. Editorial Prentice-Hall.

México 1999. Págs. Consultadas: 395-399, 401-403, 405, 407 y 408.

[5] Metcalf & Heddy, Inc. Ingeniería de aguas residuales (Tratamiento, vertido y reutilización).

3ª Edición. Editorial McGraw Hill. México 1998. Págs. Consultadas: 53-64, 70-77, 95-105 y

124-128.

[6] Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996. Que establece los límites máximos

permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes

nacionales.

[7] Rigola, M. Tratamientos de aguas industriales (Aguas de proceso y residuales). Alfaomega.

Colombia 1999. Pág. Consultada: 11.

[8] http://www.diputados.gob.mx/LeyesBiblio/pdf/148.pdf, Ley General de Equilibrio Ecológico

y Protección al Ambiente (LEGEEPA), Septiembre 2013

[9] http://www.diputados.gob.mx/LeyesBiblio/pdf/16.pdf, Ley de Aguas Nacionales, Septiembre

2013.

[10] http://www.diputados.gob.mx/LeyesBiblio/regley/Reg_LAN.pdf, Reglamento de Ley de

Aguas Nacionales, Septiembre 2013.


permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de

alcantarillado.


permisibles de contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reusen en servicios

al público.

http://www.diputados.gob.mx/LeyesBiblio/pdf/148.pdf



[13] Norma Mexicana. NMX-AA-006-SCFI-2000. Análisis de agua. Determinación de materia

flotante en aguas residuales y residuales tratadas. Método de prueba.

[14] Norma Oficial Mexicana NOM-041-SSA1-1997. Bienes y servicios. Agua purificada

envasada. Especificaciones sanitarias.

[15] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Aguas residuales. Muestreo. Norma Mexicana.

NMX-AA-003-1980.

[16] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de sólidos

sedimentables en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba.

Norma Mexicana. NMX-AA-004-SCFI-2000.

[17] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de

temperatura en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. Norma

Mexicana. NMX-AA-007-SCFI-2000.

[18] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de pH.

Método de prueba. Norma Mexicana. NMX-AA-008-SCFI-2000.

[19] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de oxígeno

disuelto en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. Norma


[20] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Aguas. Determinación de color. Norma


[21] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de nitrógeno

total “Kjeldahl” en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba.


[22] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de la

demanda bioquímica de oxígeno en aguas naturales, residuales (DBO5) y residuales

tratadas. Método de prueba. Norma Mexicana. NMX-AA-028-SCFI-2001.

[23] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de fósforo

total en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. Norma


[24] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de la

demanda de oxígeno en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de

prueba. Norma Mexicana. NMX-AA-030-SCFI-2001.

[25] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de sólidos y

sales disueltas en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba.



[26] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de acidez y

alcalinidad en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. Norma


[27] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de turbiedad

en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. Norma Mexicana.

NMX-AA-038-SCFI-2001.

[28] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de sustancias

activas al azul de metileno (SAAM) en aguas naturales, potables, residuales y residuales

tratadas. Método de prueba. Norma Mexicana. NMX-AA-039-SCFI-2001.

[29] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Calidad de agua. Determinación del número

más probable (NMP) de coliformes totales, coliformes fecales (termotolerantes) y

escherichia coli presuntiva. Norma Mexicana. NMX-AA-042-1987.

[30] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de cromo

hexavalente en aguas naturales, potables, residuales y residuales tratadas. Método de

prueba. Norma Mexicana. NMX-AA-044-SCFI-2001.

[31] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de color

platino cobalto en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba.


[32] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de arsénico

(método espectrofotométrico). Norma Mexicana. NMX-AA-046-1981.

[33] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de fenoles

totales en aguas naturales, potables, residuales y residuales tratadas. Método de prueba.


[34] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de cianuros

totales en aguas naturales, potables, residuales y residuales tratadas. Método de prueba.


[35] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de dureza

total en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. Norma


[36] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de cloruros

totales en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. Norma


[37] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de nitratos

en aguas naturales, potables, residuales y residuales tratadas. Método de prueba. Norma



[38] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de olor.

Norma Mexicana. NMX-AA-083-1982.

[39] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Calidad del agua. Determinación de cloro

libre y cloro total. Método de prueba. Norma Mexicana. NMX-AA-108-SCFI-2001.

[40] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Determinación de huevos de

helminto. Método de prueba. Norma Mexicana. NMX-AA-113-SCFI-1999.

[41] Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. Análisis de agua. Criterios generales para el

control de la calidad de resultados analíticos. Norma Mexicana. NMX-AA-115-SCFI-2001.

[42] Ramalho R. S., Tratamiento de aguas residuales. Editorial Reverté, S. A. España, 1996.

Págs. Consultadas: 91-93, 112, 128, 146, 147, 253, 254, 411-413, 419, 420, 437, 438, 459,

460, 472, 473, 493-496, 503, 585-587, 605, 606, 617, 636-638, 641 y 642.

[43] Falcón, C., Manual de tratamiento de aguas negras. Editorial Limusa, México 1980. Págs.

Consultadas: 41-48, 53, 71, 83-84, 101 y 102.

[44] American Society for Testing and Materials (A.S.T.M.), Manual de aguas para usos

industriales. 3ª Edición. Editorial Limusa, México 1976. Págs. Consultadas: 57-60.

[45] Manual de Operación. Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Cerro de la Estrella.

Biblioteca de la Dirección General de Construcción y Operación Hidráulica. Departamento

del Distrito Federal. Secretaria de Obras y Servicios. 1982.

[46] http://es.wikipedia.org/wiki/Agua, Junio 2013.

[47] http://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_de_aguas, Junio 2013.

[48] http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ciclodelh20.jpg, Junio 2013.

[49] http://www.diputados.gob.mx/LeyesBiblio/pdf/1.pdf, Constitución Política de los Estados

Unidos Mexicanos, Septiembre 2013.

[50] http://www.economia-nmx.gob.mx/normasmx/index.nmx, Consulta del Catálogo de Normas

Mexicanas (NMX), Septiembre 2013.

[51] http://www.directindustry.es/prod/huber-technology/rejas-rotativas-tratamiento-aguas-

residuales-69228-539779.html, Huber Technology, Septiembre 2013.

[52] http://www.directindustry.es/prod/huber-technology/rejas-finas-tratamiento-aguas-

residuales-69228-539784.html, Huber Technology, Septiembre 2013.

[53] http://datateca.unad.co/contenidos/358039/ContenidoLinea/leccion_10_desarenador

desengrasador.html, Septiembre 2013.

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_de_aguas

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ciclodelh20.jpg


http://www.economia-nmx.gob.mx/normasmx/index.nmx

http://www.directindustry.es/prod/huber-technology/rejas-rotativas-tratamiento-aguas-residuales-69228-539779.html

http://www.directindustry.es/prod/huber-technology/rejas-rotativas-tratamiento-aguas-residuales-69228-539779.html

http://www.directindustry.es/prod/huber-technology/rejas-finas-tratamiento-aguas-residuales-69228-539784.html

http://www.directindustry.es/prod/huber-technology/rejas-finas-tratamiento-aguas-residuales-69228-539784.html

http://datateca.unad.co/contenidos/358039/ContenidoLinea/leccion_10_desarenadordesengrasador.html

http://datateca.unad.co/contenidos/358039/ContenidoLinea/leccion_10_desarenadordesengrasador.html


[54] http://html.rincondelvago.com/desechos-de-la-carne-y-de-los-subproductos.html, Septiembre

2013.

[55] http://rauljudykaren.wikispaces.com/TEOR%C3%8DA+DE+LA+COAGULACI%C3%93N

+2, Septiembre 2013.

[56] http://www.totagua.com/equipos-para-la-depuracion/equipos-de-flotacion.html, Septiembre

2013.

[57] http://www.monografias.com/trabajos16/tecnicas-flotacion/tecnicas-flotacion.shtml,

Septiembre 2013.

[58] http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/1ESO/hidrosfe/contam.htm,

Septiembre 2013.

[59] http://www.alianzaporelagua.org/Compendio/tecnologias/s/s11.html, Septiembre 2013.

[60] http://www.monografias.com/trabajos74/lodos-activos/lodos-activos2.shtml, Septiembre

2013.

[61] http://www.acaidepuracion.es/Aireacion-prolongada-ECOAIR.htm, Septiembre 2013.

[62] http://www.iagua.es/blogs/jorge-chamorro/la-aireacion-prolongada-proceso-

extraordinario-o-ignorancia-en-el-diseno, Septiembre 2013.

[63] http://agua-medioambiente.blogspot.mx/2011/11/lagunas-aireadas.html#!/2011/11/lagunas-

aireadas.html, Septiembre 2013.

[64] http://depuranatura.blogspot.mx/2011/05/laguna-facultativa-esquema-del-ciclo.html,

Septiembre 2013.

[65] http://datoozono.com/filtros_percoladores.html, Septiembre 2013.

[66] http://filtrospc.blogspot.mx/, Septiembre 2013.

[67] http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358022/contenidoLinea/leccin_23__tratamiento_de_

aguas_residuales_secundario.html, Septiembre 2013.

[68] http://www.ciatej.net.mx/index.php/negocios/casos-de-exito/uta/, Septiembre 2013.

[69] http://pjfillingmachine.es/1-carbon-filter-2.html, Septiembre 2013.

[70] http://www2.inecc.gob.mx/publicaciones/libros/283/cap1.html, Septiembre 2013.

[71] http://dardel.info/IX/applications_ES.html, Septiembre 2013.

[72] http://www.drinking-water.org/html/es/ImageView/00000293.html, Septiembre 2013.

http://html.rincondelvago.com/desechos-de-la-carne-y-de-los-subproductos.html

http://rauljudykaren.wikispaces.com/TEOR%C3%8DA+DE+LA+COAGULACI%C3%93N%20+2

http://rauljudykaren.wikispaces.com/TEOR%C3%8DA+DE+LA+COAGULACI%C3%93N%20+2

http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/1ESO/hidrosfe/contam.htm

http://www.alianzaporelagua.org/Compendio/tecnologias/s/s11.html

http://www.monografias.com/trabajos74/lodos-activos/lodos-activos2.shtml

http://www.acaidepuracion.es/Aireacion-prolongada-ECOAIR.htm

http://www.iagua.es/blogs/jorge-chamorro/la-aireacion-prolongada-proceso-extraordinario-o-ignorancia-en-el-diseno

http://www.iagua.es/blogs/jorge-chamorro/la-aireacion-prolongada-proceso-extraordinario-o-ignorancia-en-el-diseno

http://agua-medioambiente.blogspot.mx/2011/11/lagunas-aireadas.html#!/2011/11/lagunas-aireadas.html

http://agua-medioambiente.blogspot.mx/2011/11/lagunas-aireadas.html#!/2011/11/lagunas-aireadas.html

http://depuranatura.blogspot.mx/2011/05/laguna-facultativa-esquema-del-ciclo.html

http://datoozono.com/filtros_percoladores.html

http://filtrospc.blogspot.mx/

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358022/contenidoLinea/leccin_23__tratamiento_de_

http://www.ciatej.net.mx/index.php/negocios/casos-de-exito/uta/

http://pjfillingmachine.es/1-carbon-filter-2.html

http://www2.inecc.gob.mx/publicaciones/libros/283/cap1.html

http://dardel.info/IX/applications_ES.html

http://www.drinking-water.org/html/es/ImageView/00000293.html


[73] http://www.elaguapotable.com/cloracion1.htm, Septiembre 2013.

[74] http://www.elaguapotable.com/ozonizacion.htm, Septiembre 2013

[75] http://www.acondicionamientos.com.ar/tratamiento-de-agua-con-luz-ultravioleta/,

Septiembre 2013.

[76] Metcalf & Heddy, Inc. Ingeniería de aguas residuales (Tratamiento, vertido y reutilización).

3ª Edición. Tomo 2. Editorial McGraw Hill. México 1996. Págs. Consultadas: 1340-1346.

[77] American Society of Civil Engineers, American Water Works Association, Water Treatment

Plant Design, McGraw-Hills, N.Y., U.S.A., Second Edition, 1969.

[78] http://www.imta.mx/, Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, Septiembre 2013.

http://www.elaguapotable.com/cloracion1.htm

http://www.elaguapotable.com/ozonizacion.htm

http://www.acondicionamientos.com.ar/tratamiento-de-agua-con-luz-ultravioleta/

http://www.imta.mx/

guías técnicas y económicas para la selección y diseño de

Documents