1. MDULO CONTAMINACIN DE LAS AGUASTEMA : CONTAMINANTESDOCUMENTACIN ELABORADA POR: JUAN ANTONIO SAINZ SASTRE TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE1

2. NDICE 1. INTRODUCCION .............................................................................. 4 2. CAUDAL DE AGUA ......................................................................... 4 3. CLASIFICACION DE LOS CONTAMINANTES ............................. 10 4. CONTAMINANTES FISICOS ......................................................... 14 4.1 CARACTERISTICAS ORGANOLEPTICAS........................................14 4.1.1 COLOR .................................................................................14 4.1.2 OLOR ...................................................................................16 4.1.3 SABOR..................................................................................17 4.2 GRASAS Y ACEITES.........................................................................18 4.3 ESPUMAS..........................................................................................20 4.4 TEMPERATURA ................................................................................21 4.5 SOLIDOS ...........................................................................................23 4.5.1 MEDIDA ................................................................................275. CONTAMINANTES QUMICOS...................................................... 28 5.1 MATERIA ORGANICA .......................................................................28 5.1.1 BIODEGRADABILIDAD ........................................................29 5.1.2 DEMANDA BIOLGICA DE OXGENO ................................32 5.1.3 DEMANDA QUMICA DE OXGENO (DQO).........................33 5.1.4 OTROS SISTEMAS DE EXPRESIN DE LA MATERIA ORGNICA ..........................................................34 TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE2 3. 5.2 pH..............................................................................................355.3 NITROGENO Y FOSFORO................................................................36 5.4 TOXICOS ...........................................................................................386. TOMA DE MUESTRAS. ................................................................. 40 7. COMPOSICIN TPICA DE UN AGUA RESIDUAL URBANA. ..... 42TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE3 4. 1. INTRODUCCIONA la hora de abordar el diseo de una instalacin de depuracin de aguas residuales ya sea urbana o industrial, el conocimiento del volumen de agua a tratar, y la composicin de la misma es fundamental, ya que ambas condiciones van a suponer las bases ciertas de partida y cualquier error en las mismas conllevara que la futura instalacin no cumpla con las previsiones que se haban previsto inicialmente. En el caso de que no se conozca ni la composicin ni el caudal del agua a depurar en la futura instalacin, la primera fase de cualquier proyecto consistir en el trabajo de campo que permita su cuantificacin. En este captulo se estudia aquellas caractersticas ms importantes referentes al caudal de agua a tratar, as como de los contaminantes ms frecuentes que se pueden encontrar en las aguas residuales.2. CAUDAL DE AGUAUno de los parmetros fundamentales para el diseo y clculo de plantas de tratamiento de aguas residuales, es el caudal de agua a tratar, entendiendo por tal el volumen de agua que llega a la depuradora por unidad de tiempo.TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE4 5. Es igualmente importante conocer, la variacin del caudal a lo largo del da (valores mximos, medios y los valores punta que en un momento determinado puedan producirse). De lo indicado anteriormente, los diferentes valores de caudal que se deben tener muy en cuenta a la hora de realizar un diseo son: Caudal hidrulico o punta, m3/h Caudal mximo (Qmx), m3/h Caudal medio (Qmed), m3/h Caudal mnimo (Qmn), m3/h Los valores, de los caudales mencionados, en el caso de aguas industriales, vendrn dados por los procesos fabriles, produccin, horarios de trabajo, etc., debiendo venir establecidos y cuantificados por la industria, o bien determinados "in situ" por personal debidamente cualificado. En el caso de aguas residuales urbanas, las variaciones entre el caudal mximo y el caudal medio, varan entre:Q max = 1,5 2,5 Q medTEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE5 6. En las aguas residuales urbanas se observan unas variaciones muy importantes del caudal a lo largo del da, como la representada en la figura siguiente.Variacion horaria caudal en una EDAR 1.000m3/h800 600Caudal Horario400Caudal medio200 2219161310741HorasEstas curvas son similares a las de suministro de agua potable, con un defasaje de algunas horas. El valor de la relacin entre el caudal mximo y medio en una depuradora urbana vendr determinado por los siguientes factores: Tamao de la poblacin Hbitos de los habitantes. Extensin del rea servida Longitud de la red de alcantarillado Presencia, tamao y tipo de industriaTEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE6 7. Tipo de red de colectores Pluviometra en la zona Climatologa Filtraciones / Infiltraciones (que dependern de la calidad de la red, antigedad, nivel fretico, etc.). Etc. En el diseo de plantas depuradoras de aguas residuales urbanas de ncleos de poblacin muy pequeos, se utiliza el trmino de caudal medio diurno, que es el caudal diario, suponiendo que se produce en 16 horas. Q diurno = Q diario / 16 Adems de esta variacin diaria, en las aguas residuales urbanas existen variaciones semanales, mensuales e incluso estacionales. La estimacin del caudal diario de agua residual que llega a una planta depuradora urbana, en la mayora de las veces y por no disponer de informacin, se realiza a partir de la dotacin y poblacin servida, de tal forma que:Q=D *P m3/d 1000La dotacin es un dato conocido por los servicios municipales, o empresas de suministro de agua local. TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE7 8. El caudal medio (QMED) vendr definido:QMED =Q m3/d 24y el caudal mximo para aguas residuales urbanas, se puede determinar a partir de una serie de formulas matemticas de tipo emprico, siendo una de las mas utilizadas, la siguiente: QMAX = QMED * 1,15 + 2,575 0,25 (QMED) A ttulo orientativo, la dotacin media de agua en los municipios en Espaa, en funcin del tamao de la poblacin se recoge, en la tabla 1. Tabla 1- Dotacin en funcin de la poblacin. Poblacin (Hab.)Dotacin (l/hab*d)2.000150-2002.000-50.000200-25050.000-500.000250-300> 500.000300-350De todo el agua suministrada a un municipio, entre un 70 a un 80 % llegar a la planta depuradora, perdindose el resto, tanto por el uso del agua como por las perdidas a traves de la red de colectores. De todas formas, a efectos de clculo y como margen de seguridad, se toma como valores de caudal para diseo, los valores de agua suministrada, a falta de medidas reales. TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE8 9. Los valores de la tabla 1, se vernafectados, entre otros, por lossiguientes factores: Localizacin geogrfica Climatologa Pluviometra de la zona Tamao y distribucin de la poblacin Nivel de vida Grado y tipo de industrializacin Etc. En la tabla 2, se recogen datos orientativos obtenidos de la bibliografa sobre los consumos de agua en diferentes tipos de instalaciones urbanas.Tabla 2- Caudales medios de agua residual originada en actividades comerciales. ActividadAUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRECaudal (l/Unidad*d)Caudal (/Unidad*d)IntervaloTEMA : CONTAMINANTESUnidadValor tpico9 10. AeropuertoPasajero8-1510Estacin de servicioVehculo servido30-5040Empleado35-6050Cliente5-208Empleado40-6050Husped150-220190Empleado30-5040Edificios industriales (excluyendo industria y cafetera)Empleado30-6055LavanderaMquina1800-26002200Lavado180-200190MotelPersona90-150120Motel con cocinaPersona190-220200OficinaEmpleado30-6555RestauranteComida8-1510PensinResidente90-190150Grandes almacenesLavabo1600-24002000Empleado30-5040Plaza de aparcamiento2-84Empleado30-5040BarHotelCentro comercial3. CLASIFICACION DE LOS CONTAMINANTESLos diferentes tipos de contaminantes que pueden encontrarse en las aguas residuales, tanto de origen industrial como urbanas, pueden clasificarse en los siguientes grupos: TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE10 11. CONTAMINANTES FSICOS Caractersticas organolpticas: * Color * Olor * Sabor Grasas y aceites Temperatura Slidos Espumas OtrosCONTAMINANTES QUMICOS Materia orgnica pH Acidez/BasicidadTEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE11 12. Nitrgeno Fsforo Salinidad Compuestos txicos e inhibidores Gases Otros CONTAMINANTES BIOLGICOS Microorganismos Organismos patgenos Coliformes Virus Otros TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE12 13. TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE13 14. 4. CONTAMINANTES FISICOS4.1 CARACTERISTICAS ORGANOLEPTICAS 4.1.1 COLOREl color es la capacidad del agua de absorber ciertas radiaciones del espectro visible. El color de un agua puede ser de origen natural o debido a su contaminacin. Este tipo de contaminacin da lugar a mayores conflictos que otros tipos de contaminacin. En aguas naturales, la presencia de cidos humicos naturales da origen a una coloracin amarillo-caf. La presencia de fitoplacton, da lugar a tonalidades verdosas. La presencia de slidos en suspensin coloreados da lugar al denominado color aparente. El color real ser el obtenido sobre una muestra filtrada, por la eliminacin de slidos en suspensin, siendo en consecuencia generado por los slidos disueltos. Las aguas residuales urbanas, si son frescas, son de tonalidad clara, oscurecindose a medida que pasa el tiempo hasta convertirse en negras, debido a las descomposiciones de tipo anaerbico de los compuestos orgnicos presentes.TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE14 15. El color de las aguas industriales, depender del tipo de fabricacin, materias primas, etc.ProcedenciaVertidos de origen industrial o ncleos de poblacin Efectos sobre el medio receptor:Efectos estticos perjudiciales. Afecta a la visin de los peces. Disminuye la transmisin de la energa solar y en consecuencia, la fotosntesis.Las unidades de medida de color generalmente utilizadas son: Comparacin de la muestra a analizar frente a una serie de disoluciones de cloroplatinato potasico y cloruro de cobalto, viniendo expresado en ppm de Pt. TAC. Absorbancia de la muestra filtrada. Una unidad de color corresponde a 2 ppm de cloroplatinato potsico. Diluciones sucesivas. La muestra se diluye con agua desmineralizada hasta la no-apreciacin de color en la misma.TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE15 16. 4.1.2 OLOREl olor se produce por desprendimiento de gases de la masa del agua residual. Una caracterstica del olor es que cantidades muy pequeas de determinados compuestos pueden producir niveles elevados de olor. Generalmente el olor es producido por compuestos orgnicos. Las aguas residuales urbanas si son frescas, no tienen olores desagradables ni intensos. A medida que pasa el tiempo aumenta el olor, pordesprendimientosdegasescomosulfhdricoocompuestosamoniacales por descomposicin anaerobia. En las aguas residuales industriales, el olor va a depender de los productos presentes en los procesos. Las aguas naturales tienen determinados olores, procedentes de las descomposiciones de productos naturales, desove de peces, etc. Las plantas depuradoras urbanas o industriales, no deben oler si el diseo y la operacin son correctos.Procedencia TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE16 17. Gases producidos por desprendimiento generalmente de determinados compuestos orgnicos voltiles presentes en el agua residual Efectos:Efectos desagradables sobre la poblacin del entornoLa deteccin del nivel de olor presenta una serie de problemas como son: Aditividad ( el valor resultante de la suma de una serie de olores corresponde con la suma de los olores individuales) Sinergismo ( El olor resultante deuna suma de olores es superior quela suma de los individuales) Antagonismo ( el olor resultante es menor que la suma de los individuales). La forma de cuantificarlo es por determinacin del numero de dilucciones que hay que realizar para que la muestra alcance un valor mnimo detectable, realizndose el ensayo mediante un panel de personas. 4.1.3 SABOREl gusto define las sensaciones resultantes de la estimulacin qumica de las papilas de la lengua y del paladar bajo. La problemtica originada porTEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE17 18. el sabor y olor, estn ntimamente relacionadas y las respuestas en numerosas ocasiones son difciles de diferenciar. Los cuatro sabores bsicos son: acido, salado, dulce y amargo, siendo el resto de los sabores que se perciben provocados por mezcla de los anteriores. Este contaminante no va a ser considerado ya que las aguas residuales, as como los vertidos de las plantas depuradoras, no son aptas por motivos obvios para el consumo. Su importancia radica en la transmisin de sabor a la fauna acutica, o a su utilizacin aguas abajo. Su forma de cuantificacion, al igual que en el olor es por diluciones sucesivas. 4.2 GRASAS Y ACEITESDentro de este grupo se encuentran aquellos compuestos que estn en estado libre, ya sean de origen animal, vegetal o mineral. De estos ltimos, destacan por su importancia el petrleo y sus derivados. La presencia de derivados del petrleo en los colectores, pueden dar lugar a atmsferas explosivas y/o txicas, por vaporizacin. Una caracterstica de este grupo, es que pequeas cantidades en el cauce receptor, ocupan grandes superficies, debido a la tensin superficial de muchos de ellos. TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE18 19. En aguas residuales urbanas, sin componente industrial, la presencia de grasas y aceites es muy baja.Procedencia:Vertidos con presencia de productos derivados del petrleo, grasas animales o vegetales. Efectos sobre el medio receptorEfectos estticos muy perjudiciales. Un nmero importante de derivados del petrleo son txicos, impidiendo o interfiriendo la actividad biolgica. Impregnan vegetales y animales, impidiendo la fotosntesis, respiracin y transpiracin. Sobre las aves acuticas, actan disolviendo la grasa de sus plumones anulando su flotabilidad.Debido a que la solubilidad del oxgeno en los aceites y grasas es muy baja y en muchos casos nula, forman una barrera que impide la transferencia de oxgeno desde la atmsfera a la masa de lquido. Este problema se ve agravado porque pequeas cantidades, ocupan grandes superficies. Transmiten al pescado, marisco, etc. sabor desagradable, incluso en concentraciones muy bajas. TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE19 20. Su determinacin puede ser realizada gravimtricamente mediante extraccin con disolventes o bien de forma instrumental mediante infrarrojos. Hay que tener muy en cuenta que no siempre las dos vas analticas indicadas obtienen los mismos valores. 4.3 ESPUMASLa aparicin de espumas en un cauce receptor, es un efecto producido por la presencia de otros contaminantes, que producen una disminucin de la tensin superficial. En las aguas residuales urbanas, la espumacin es debida a la presencia de protenas y detergentes. En las aguas de procedencia industrial por tensoactivos, partculas slidas muy finas, alcalinidad o salinidad elevada, entre otros factores La temperatura del agua, afecta de forma importante al tiempo de persistencia de la misma. A mayor temperatura menor persistencia.TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE20 21. Procedencia:Vertidos con presencia de compuestos tensoactivos (detergentes) u otros compuestos Efectos sobre el medio receptorEfectos estticos muy perjudiciales. Dificulta la transferencia de oxgeno desde la atmsfera, as como disminuye la energa solar que llega a la masa de lquido. Si la formacin de espuma es producida por tensoactivos, emulsiona y/o solubiliza grasas y aceites, lo que lleva consigo un incremento de contaminacin por materia orgnica disuelta. Causa graves problemas en las plantas depuradoras de aguas al actuar negativamente sobre los procesos biolgicos, interfiriendo igualmente en los sistemas de coagulacin-floculacin, as como en decantacin.4.4 TEMPERATURALas variaciones naturales de temperatura de los cauces forman parte del rgimen climtico de los mismos, existiendo cambios entre temporadas, noche/da, etc. Las aguas residuales de forma generalizada, son ms calientes que las aguas de aportacin. TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE21 22. Las aguas residuales urbanas se encuentran entre 10 y 20C, siendo 15C un valor medio normal para diseo. La temperatura de las aguas residuales industriales depender del tipo de procesos utilizados (fros - calientes), as como del volumen de agua utilizado en los sistemas de refrigeracin.Procedencia:Vertidos de agua de refrigeracin o proceso industrial. Efectos sobre el medio receptorVariacin de algunas de las caractersticas fsicas del agua, como densidad, viscosidad, etc. Aumentos de temperatura suponen incrementos en la evaporacin del agua. Disminuye la solubilidad de los gases, y en consecuencia, la del oxgeno. Concentraciones menores de 3-4 ppm de este elemento, van a crear problemas de supervivencia a determinadas especies, llegando a producir su desaparicin.Aumenta la velocidad de las reacciones qumicas y biolgicas.Aumento/Disminucin de la solubilidad de las sales. TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE22 23. Variacin de la flora y fauna del medio (incrementos de temperatura, aumenta la poblacin de hongos), alterando a las comunidades acuticas existentes. Determinadas especies se reproducen de acuerdo con la temperatura del agua. Estratificacin del agua en lagos o embalses, dificultando la mezcla vertical del agua y como consecuencia disminuyendo la transferencia de oxgeno desde la atmsfera a las capas mas profundas.4.5 SOLIDOSSe podra definir la denominacin genrica de "slidos", como todos aquellos elementos o compuestos presentes en un agua residual y que no son agua. Las aguas naturales presentan slidos en su composicin, por disolucin, abrasin o arrastre de los terrenos por donde circula.TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE23 24. Los slidos totales que se encuentran en las aguas se clasifican en: Fijos Sedimentables SOLIDOSVoltilesEN SUSPENSIONFijos No sedimentablesSOLIDOSVoltilesTOTALES Fijos Coloides SOLIDOSVoltilesFILTRABLES Fijos Disueltos VoltilesSlidos totales: Es el residuo que se obtiene al evaporar la muestra bruta hasta peso constante. Slidos en suspensin: Son aquellos que quedan retenidos en un filtro con un tamao de poro determinado. Slidos filtrables: son aquellos que no son retenidos en un filtro con un tamao de poro determinado.TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE24 25. Slidos sedimentables: Fraccin de los slidos en suspensin que se depositan en el fondo de un recipiente (cono Imhoff), al dejarlos en reposo durante un periodo de tiempo determinado. Slidos no sedimentables: Fraccin de slidos en suspensin que no sedimentan. Slidos fijos: sinnimo de slidos inorgnicos. Slidos voltiles: Sinnimo de slidos de naturaleza orgnica. La presencia de slidos en suspensin y/o coloides incrementa la turbidez y color aparente del agua, y la de los slidos disueltos, la salinidad del medio y en consecuencia la conductividad del mismo. La correlacin entre slidos en suspensin y turbidez va a venir afectada por el tamao, forma y naturaleza de los slidos en suspensin presentes en el agua. En este punto, la contaminacin por slidos no contempla los efectos que dichos compuestos pueden transmitir al agua por su naturaleza, como toxicidad, inhibicin, DBO, DQO, etc.Procedencia:Vertidos de agua de origen industrial o urbano. Efectos sobre el medio hdricoTEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE25 26. Slidos en suspensin:Producen el color aparente de las aguas. Disminuyen el paso de la energa solar, lo que lleva consigo una disminucin de la fotosntesis. Depsitos sobre plantas lo que supone una disminucin de la funcin cloroflica y branquias de los peces pudiendo llegar a provocar asfixia por colmatacin de las mismas. Depsitos por sedimentacin, sobre el fondo de los cauces receptores, favoreciendo la aparicin de condiciones anaerobias si los slidos son materia orgnica biodegradable y dificultando la alimentacin de determinadas especies ictcolas, etc. Interfiere en los usos recreativos del agua, generando efectos estticos desagradables Interfiere en la visin de los peces.TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE26 27. Slidos disueltos:Aumento de la salinidad, lo que lleva consigo incrementos de la presin osmtica. Variacin en la solubilidad del oxgeno en el medio Aunque no sean txicos, pueden inducir la toxicidad de determinados compuestos. La deterioran e incluso la puede llegar a inutilizar para el suministro de agua a poblaciones ubicadas aguas abajo, y si la salinidad es elevada incluso para actividades industriales y usos agrcolas. Hasta 2.000 ppm un agua puede considerarse dulce, entre 5.000 y 10.000 salobre y por encima de este ultimo valor salada.4.5.1 MEDIDASlidos totales: Evaporacin del agua de la muestra a 104 C, hasta peso constante. Sedimentables: Sedimentacin de la muestra en conos Imhoff, durante en perodo de tiempo determinado. Slidos fijos: Residuo permanente de calcinacin de la muestra a 800-1.000C,hastapesoconstante.SonexclusivamenteinorgnicosTEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE27 28. Slidos voltiles: Diferencia entre los slidos determinados y los fijos. Corresponden con compuestos orgnicos. Slidos filtrables: Residuo permanente de evaporacin del agua de la muestra a 104C, hasta peso constante, previamente filtrada sobre membrana de tamao de paso prximo a 0,45 micras. Slidos suspensin: Diferencia entre los slidos totales y los slidos filtrables.5. CONTAMINANTES QUMICOS5.1 MATERIA ORGANICATodos los compuestos orgnicos se caracterizan porque en su composicin interviene siempre el carbono.Clasificacin:La materia orgnica puede clasificarse desde el punto de vista de contaminacin del medio hdrico en biodegradable y no biodegradable en funcin de su capacidad para ser degradada por microorganismos. Procedencia:TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE28 29. Vertido de aguas residuales, tanto urbanas como industriales. Mientras que las primeras se caracterizan por su elevada biodegradabilidad, las segundas dependern de la composicin de la materia orgnica.Forma de expresinDemanda biolgica de oxgeno: Cantidad de oxgeno que precisan los microorganismosparaladegradacindelamateriaorgnicabiodegradable existente en agua. Demanda qumica de oxgeno: Cantidad de oxgeno que se precisa para la oxidacin total de la materia orgnica por medio de reactivos qumicos.En las aguas residuales urbanas, se estima que el 75% de los slidos en suspensin y el 40% de los disueltos son de naturaleza orgnica y dentro de estos, entre el 40 y 60% son protenas (fundamentalmente de origen animal y en menor proporcin de origen vegetal). En su composicin existe cerca de un 15% de nitrgeno, entre un 25 y 40% hidratos de carbono ( fundamentalmente de origen vegetal y formados por azucares, celulosas, etc.), un 10% lpidos ( grasa de origen animal y vegetal, aceites, etc.) y el resto otros tipos de compuestos orgnicos. 5.1.1 BIODEGRADABILIDADDefiniendo la biodegradabilidad como la caracterstica de determinados compuestos, para poder ser utilizados por microorganismos como fuente de alimentacin y, consecuentemente, como sustrato en procesos deTEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE29 30. oxidacin para obtener la energa precisa para la vida, o bien en procesos de sntesis, mediante la elaboracin a partir de la mencionada materia orgnica de productos mucho ms complejos (aminocidos, protenas, etc.),queacabarndandolugarporreproduccinanuevosmicroorganismos.La reaccin bioqumica que tiene lugar es la siguiente:M . O . + M icroorganism os + O 2 CO 2 + H 2 O + ... + N uevos M icroorganism osEntre los factores ms importantes que afectan o alteran a la biodegradabilidad de un agua residual, se encuentran: Naturaleza de la estructura de la materia orgnica, siendo en principio difcil indicar si un producto se va a biodegradar con facilidad, si no se llevan a cabo los ensayos de laboratorio pertinentes. Las aguas residuales de origen urbano presentan una buena biodegradabilidad. En plantas industriales va a depender del tipo de materia orgnica presente, as de forma general la industria agroalimentaria genera unas aguas fcilmente biodegradables. Presencia y tipo de microorganismos presentes. Temperatura del agua residual. TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE30 31. Concentracin de nutrientes y oligoelementos En las reacciones de sntesis, para la formacin de aminocidos, protenas, etc., se requieren adems de los componentes usuales de la materia orgnica (carbono, oxgeno e hidrgeno), otros elementos denominados nutrientes (nitrgeno y fsforo), as como oligoelementos (magnesio, calcio, hierro, cobalto, molibdeno, nquel, etc.) pH Debido a que los microorganismos slo pueden vivir en un determinado rango de valores de pH, relativamente estrecho y crtico, valores fuera del mencionado rango producirn la inhibicin de las reacciones bioqumicas, por desnaturalizacin de las protenas de los seres vivos y en consecuencia su muerte. Salinidad Posee efectos sobre los microorganismos por variacin de la presin osmtica. Igualmente la presencia de salinidad, puede potenciar los efectos txicos de otros compuestos. Tiempo de reaccin Las reacciones biolgicas se caracterizan por su lentitud, y su duracin es de das. Presencia de inhibidores y/o txicos.TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE31 32. 5.1.2 DEMANDA BIOLGICA DE OXGENOLa demanda biolgica de oxgeno (DBO) de un agua residual, se puede definir como la cantidad de oxgeno que precisan los microorganismos, para la eliminacin de la materia orgnica biodegradable existente en el agua residual, a travs de procesos bioqumicos, en las siguientes condiciones de reaccin: Temperatura: 20C. Tiempo de reaccin: 5 das. Como se ha indicado anteriormente las reacciones biolgicas son muy lentas, as por ejemplo, en un agua urbana se calcula que en cinco das se ha producido la biodegradacin del 70 % de la materia orgnica biodegradable presente. La utilizacin de cinco idas no genera la oxidacin del nitrgeno amoniacal presente en las aguas urbanas producido por la descomposicin de la urea y material protenico, que comienza en las condiciones del ensayo aproximadamente el da sptimo. Oscuridad: Para evitar que la presencia de algas microscpicas produzcan oxgeno por fotosntesis y adulteren el resultado. Dilucin de la muestra a la concentracin adecuada. La solubilidad del oxigeno a 20C es de 9,17 ppm. En el caso de aguas industriales, siembra de la muestra a analizar con microorganismos. Valor de pH entre 7 y 7,5. TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE32 33. Presencia de nutrientes y oligoelementos. En la bibliografa y fundamentalmente en trabajos de tipo cientfico o experimental, pueden encontrarse en trminos como DBOf (Demanda biolgica de oxgeno final), DBO21 (Demanda biolgica de oxgeno en 21 das), que para un agua urbana supone la eliminacin entre el 95 y 98% de la materia orgnica biodegradable presente, etc. La DBO de un agua residual urbana esta comprendida entre 300 y 400 ppm, mientras que en los cauces no contaminados suele encontrarse entre 5 y 10 ppm. 5.1.3 DEMANDA QUMICA DE OXGENO (DQO)La demanda qumica de oxgeno (DQO) de un agua residual, se puede definir como la cantidad de oxgeno que se precisara para la oxidacin de la materia orgnica por medio de reactivos qumicos. El mtodo utilizado para la determinacin de DQO es por oxidacin con dicromato potsico (K2Cr2O7) en medio cido y a 180 C de temperatura, durante dos horas y en presencia de determinadas sales para evitar interferencias y como catalizadores. Como la DQO oxida toda la materia orgnica, mientras que la DBO slo la biodegradable, la relacin DBO/DQO ser siempre menor que la unidad. La relacin DBO/DQO es un buen indicador de la biodegradabilidad de un agua residual, de tal forma que valores inferiores a 0,2 se consideran queTEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE33 34. no se pueden utilizar procesos de tratamiento va biolgica. Para agua residuales urbanas esta relacin toma un valor prximo a 0,75. Debe tenerse en cuenta que algunos compuestos inorgnicos pueden dar DQO, como sulfuros, nitritos, etc. 5.1.4 OTROS SISTEMAS DE EXPRESIN DE LA MATERIA ORGNICACarbono orgnico total (COT) Demanda total de oxgeno (DTO) Demanda terica de oxgeno (DThO)Efectos sobre el medio La presencia de materia orgnica biodegradable en un vertido y a traves de las reacciones biolgicas que en el cauce se van a producir de forma natural, va a suponer un consumo del oxigeno disponible con toda la problemtica que sobre el ecosistema ello conlleva. En caso de un vertido importante, se podra llegar al consumo de todo el oxgeno disponible, con la desaparicin de toda forma de vida aerobia en el receptor.TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE34 35. La materia orgnica no biodegradable, al no poder ser eliminada por la naturaleza, va a generar una contaminacin de tipo permanente, con todos los efectos que para el futuro va a generar.5.2 pHEl valor del pH es un parmetro de gran importancia para determinar la calidad de un agua residual, debido a que el rango en el cual se desarrollan los procesos biolgicos corresponde a un intervalo estrecho y crtico (5,5-9,5), no existiendo vida en valores fuera del mismo, por desnaturalizacin de las protenas, como ya se ha comentado, aunque determinados microorganismos pueden vivir a valores ms extremos de los indicados. Debe tenerse muy presente que la toxicidad de determinados productos qumicos se ve muy afectada por el pH del agua, como ocurre con el amonaco. Igualmente, a pH cidos, el agua ataca a elementos metlicos, como estructuras, que puedan estar presentes en el cauce receptor. Las aguas residuales urbanas, generalmente son ligeramente alcalinas 7,5-8,0, siendo un rango optimo para el desarrollo de los procesos biolgicos. El pH de las aguas naturales se encuentra entre 7,2 y 7,6, aunque en zonas volcnicas este valor puede ser inferior.TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE35 36. En las aguas de procedencia industrial, el pH depende de los productos fabricados, materias primas, etc.Procedencia:Vertido de aguas residuales de origen industrial Efecto sobre el medioA pH menores a 5,5 o mayores de 9,5 se produce la desnaturalizacin de las protenas inhibindose los procesos biolgicos, teniendo lugar la desaparicin de los seres vivos.5.3 NITROGENO Y FOSFOROAmbos elementos, en forma de diferentes sales, son esenciales para la vida, debido a que forman parte de la estructura qumica de las protenas, siendo en consecuencia necesaria su presencia en los procesos biolgicos. En las aguas residuales urbanas ambos elementos son abundantes, en forma de fosfatos, nitratos, amonio y formando compuestos orgnicos ms o menos complejos como pueden ser protenas. Si las aguas residuales son frescas, el nitrgeno se encuentra en forma de urea y compuestos protenicos, pasando posteriormente a forma amoniacal por descomposicin bacteriana. A medida que el agua se estabiliza, por oxidacin se obtendrn nitritos y posteriormente nitratos, siendo un indicioTEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE36 37. de agua ya estabilizada el que la mayor parte del nitrgeno se encuentre en forma de nitratos. En las aguas urbanas el nitrgeno amoniacal varia entre 40 y 60 ppm y las sales de fsforo expresadas como fsforo total entre 15 y 20 ppm. En las aguas urbanas los compuestos de nitrgeno y fsforo proceden de los deshechos humanos, y en el caso del compuestos de fsforo, adems por gran utilizacin de detergentes.Procedencia:Vertidos tanto urbanos como algunos industriales. Efectos sobre el MedioLa presencia en el vertido de derivados de nitrgeno y fsforo, produce la eutrofizacin del cauce, o lo que es lo mismo, un crecimiento desmesurado de algas macroscpicas sobre todo cuando la masa de agua se remansa por ejemplo en presas. La eutrofizacin del cauce, lleva consigo una disminucin del oxgeno disuelto en el agua, debido a la gran demanda de este elemento que suponen las algas muertas y depositadas en el fondo, as como la oscuridad y opacidad que producen en el agua en profundidad, y que supone una disminucin de la energa solar disponible.TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE37 38. Igualmente en la zona superficial va a originar unos cambios bruscos danoche de la concentracin del oxigeno presente, que va a ocasionar un efecto perturbador en la fauna. La presencia de nitrgeno amoniacal, presenta toxicidad para los peces, estando muy influida por el pH del cauce y la temperatura.5.4 TOXICOSDeterminados compuestos qumicos, presentan un cierto grado de toxicidad, de gran importancia por las implicaciones que su presencia en el vertido ocasionan, produciendo distintos grados de efectos: inmediatos o agudos, crnicos o a largo plazo, subcrnicos, latentes, etc. La toxicidad de un determinado compuesto va a depender de su naturaleza, concentracin, solubilidad en el agua, presencia de otros compuestos as como del tiempo de exposicin y de las caractersticas fsicas y qumicas del receptor como temperatura, pH, salinidad, etc. Con referencia a los organismo afectados hay que tener en cuenta que varia de forma importante de unos a otros e incluso dentro de los de una misma especie del estado de desarrollo del individuo, afectando de forma ms importante a los mas jvenes. Dentro de los cationes, los ms importantes son los metales pesados, debido a los procesos de bioacumulacin que presentan. Dentro de stos se encuentran; plomo, cobre, mercurio, cromo, arsnico, cadmio, niquel, etc. TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE38 39. Entre los aniones de una toxicidad elevada se encuentran los cianuros, cromatos, floruros, sulfuros, etc. Igualmente, plaguicidas, fungicidas, bactericidas, derivados clorados, etc., presentan una toxicidad elevada, siendo de gran importancia su cuantificacin. Los compuestos indicados anteriormente son tpicos de algunas aguas residuales industriales, creando graves problemas en las depuradoras urbanas, cuando los vertidos se realizan sin tratar a los colectores municipales.Procedencia:Vertidos industriales en cuyos procesos industriales intervienen metales pesados, pesticidas, cianuros, derivados clorados, etc. De forma difusa por la utilizacin de productos fitosanatios de forma inadecuada en la agricultura. Efecto sobre el medio:Efectos sobre la fauna y flora incluidos los microorganismos en funcin de la concentracin y el tipo de contaminante. Al ser alguno de ellos bioacumulativos a lo largo de la cadena alimentaria, pueden llegar a crear grandes problemas al gnero humano.TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE39 40. La evaluacin ecotoxolgica pretende determinar los riesgos asociados a determinados txicos en el agua, fijando los niveles que no deben ser superados. Se trata de identificar los efectos que una sustancia o mezclas de ellas produce sobre determinados microorganismos vivos, despus de su incorporacin al medio. En los ensayos de ecotoxicidad aguda se determina la concentracin de un txico que produce efectos sobre un grupo de microorganismos durante un tiempo determinado de exposicin y bajo condiciones controladas, cuantificndose por medio de LC50 (concentracin media de un contaminante que es letal para el 50% de una poblacin determinada), despus de un cierto tiempo de exposicin, entre 24 y 96 horas. Hasta hace poco tiempo las poblaciones de ensayo eran de crustceos o peces. En la actualidad se emplean bacteria especificas bioluminiscentes medibles y que son sensibles a una concentracin de txicos conocidos, requiriendo unos tiempos de contacto muy inferiores, as como al utilizar unaspoblacionesdeorganismosmuyelevadaselclculodeprobabilidades se hace mas preciso. Cuando la respuesta de los organismos se genera al cabo de largos periodos de exposicin continua se produce toxicidad crnica6. TOMA DE MUESTRAS.Para la realizacin de la analtica de un agua residual, previamente debe tomarse la muestra correspondiente, que debe cumplir con las siguientes caractersticas bsicas: TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE40 41. Ser representativa No modifique las caractersticas del agua. Realizar la preservacin adecuada al parmetro a analizar, sobre todo de aquellos parmetros que pueda variar su composicin o estado con el paso del tiempo. Mnimo tiempo entre la toma de la muestra y su recepcin y anlisis en el laboratorio. Los tipos de muestra que se pueden tomar, son los siguientes: Simples o puntuales. Tomadas en un punto fijo y en un momento determinado. Compuestas. Mezcla de muestras simples tomadas en un punto fijo en diferentes momentos. Proporcionales. Muestra compuesta en el que el volumen de cada una de las muestras simples es proporcional al caudal de la corriente a analizar. Integradas. Muestra compuesta tomada en diferentes puntos en el mismo momento. De la buena practica en la toma de la muestra, va a depender la representatibilidad del anlisis posterior, que por otra parte es la base de diseo cierta de la futura planta de tratamiento. TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE41 42. El nmero de muestras a realizar ser variable en cada caso, pero siempre en numero suficiente que garantice la composicin del agua a tratar. No debe olvidarse que la composicin en el vertido de un agua residual ya sea de origen urbano o industrial, varia a lo largo del da dentro de unos amplios mrgenes, por lo que las muestras puntuales y nicas tienen muy poca representatividad.7. COMPOSICIN TPICA DE UN AGUA RESIDUAL URBANA.La composicin tpica de un agua residual urbana es la siguiente:SOLIDOS EN SUSPENSION300-400 ppmDBO250-350 ppmDQO400-750 ppmTEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE42 43. N-TOTAL30-60 ppmP-TOTAL10-20 ppmGRASAS Y ACEITES70-120 ppmSMBOLOGIA DE CAPTULO D = Dotacin l/habitante * da DBO= Demanda biolgica de oxgeno, ppm O2TEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE43 44. DQO= Demanda qumica de oxgeno, ppm O2 P = Poblacin LC50: Concentracin letal para el 50% de una poblacin de microorganismo determinado Q = Caudal diario, m3/d QMED= Caudal medio, m3/h QMAX= Caudal mximo, m3/h M.O.= Materia orgnicaTEMA : CONTAMINANTES AUTOR: JUAN ANTONIO SINZ SASTRE44