tratamiento de aguas residuales unmsms1

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

CONTAMINACION AMBIENTAL

ESCUELA DE GEOGRAFIA

DOCENTE: LUIS GUILLEN PASTUS

ALUMNO: ALDO FRANCISCO MORALES

2013-1

[email protected]


¿Por qué es necesario?

Ante la escasez de agua en el planeta los Gobiernos de los países tratan de regular la calidad del agua al objeto de poder garantizar la salud pública y la protección medioambiental.

Entre las competencias de los ayuntamientos esta el tratamiento de las aguas de uso doméstico y comercial con el objeto de asegurar la salud pública y eliminar tantos los malos olores como la turbidez. Asimismo el tratamiento de las aguas residuales para prevenir la contaminación del agua y la eutrofizacion.


Las ventaja que puede tener el emplea del agua depurada son:

Permitir el riego de cultivos en meses de escasez de aguas de fuentes tradicionales.

Un menor coste.

Un aporte suplementario de nutrientes que abarata los costes de producción.

En que consiste

El tratamiento de aguas residuales consiste una serie de procesos cuyo objetivo es transformar todas aquellas aguas tanto de uso doméstico como comerical (industrial, escorrentía urbana, agricultura, etc.) de forma que a través de una serie de procesos físico-químicos dicha agua sea posible volver a reutilizarla para el consumo humano y otras fines (riego de jardines, agricultura, etc.).



Procesos que tienen lugar

Tratamiento primario. Eliminación de sustancias no disueltas y sedimentación de sólidos, grasas y espuma.

Por aireación se eliminan los malos olores mediante la purga de gases y compuestos orgánicos volátiles disueltos.

La aireación produce la oxidación de Fe2+ a Fe3+ que precipita como Fe(OH)3.

Se adiciona sulfato de Fe3+ o Al3+ y cal para regular el pH.

Los precipitados formados se eliminan por procesos de sedimentación y filtración.



Tratamiento secundario. Eliminación de sustancias orgánicas biodegradables .

En esta etapa se realiza de degradación bacteriana de los compuestos orgánicos a CO2.

Sin este tratamiento las aguas tendrían un valor de DBO tan elevado que sobrepasaría la capacidad oxidativa de las aguas receptoras.

Se hace pasar el agua sobre un lecho de arena o de grava cubierto de microorganismos aeróbicos. Se consigue una disminución del DBO del 90%.

Agua residual cuyas características (por litro) son las siguientes:

DBO = 200 mg/l.

NH4+ = 30 mg/l.

PO43- = 25 mg/l.

Antes de su vertido en las aguas receptoras se somete a tratamiento o depuración.


Tratamiento primario y secundario

Agua residual Filtración SedimentaciónEfluyente

Aire

Espesado del lodo ó secado

Digestión anaeróbica ó incineración

Vertidode sólidos

Vertido directo

Lodos activos(digestión aeróbica)

CO2

Clarificación(sedimentación)

Salidaaguas

Retorno del lodo

Lodos secundarios

Se eliminan sustancias no disueltasy sedimentan sólidos, grasas y espumas

Se eliminan sustancias orgánicas finamente suspendidas

Lodos primarios




Tratamiento terciario. Tiene por objeto la eliminación de compuesto inorgánicos, en especial NH4

+, NO3- y PO4

3-, materia orgánica, metales y sales.

El fosfato se elimina por precipitación con cal.

El ión amonio se reduce a NH3 con cal . El exceso de cal se precipita disminuyendo el pH por adición de CO2.

Los nitratos y el amonio se pueden eliminar por bacterias nitrificantes que reducen el NH4

+ a NO3- y en una 2ª etapa,

bacterias denitrificantes pasan el NO3- a N2

Los compuestos orgánicos se filtran con carbón activo.

Tratamiento de aguas

Efluente hacia las aguas receptoras cuyas nuevas características son:

DBO = 25 mg/l

NH4+ = 20 mg/l

PO43- = 25 mg/l.


Tratamiento Terciario

Efluente secundario DBO = 25 mg/l PO4

3-= 25 mg/l

NH4+ = 20 mg/l

Eliminación de fosfato

Cal + PO43- Ca5(PO4)3(OH)

Execeso de OH-procedente de la cal, pH = 11

Recarbonatación, precipitacióncon cal y neutralización

H2CO3 + Ca2+ + 2 OH- CaCO3 + H2O

CaCO3

lodo Carbón activo Horno

Lodo Ca + calor

Efluente finalDBO < 1 mg/lPO4

3- = 0,2-1 mg/l

NH4+ = 0,3-1,5 mg/l

como N2

Cal = adición Ca(OH)2

Eliminación de amonio

NH4+ + OH- NH3 + H2O

2 % 98 % NH3

Aire

pH = 7

Cloro

CO2

Lodo de CaCO3

Cal recicladaCaO + H2O Ca(OH)2


PROCESO DE PTAR

PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS ATARJEA

PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RIO SURCO


Procesos Químicos que tienen lugar

Reacciones de precipitación.

CaO (s) + H2O (l) Ca(OH)2 (s) Cal reciclada

Ca(OH)2 + PO43- Ca3(PO4)2(OH) ↓

H2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3 + 2 H2O

Reacciones de desinfección. Se suele emplear cloro, dioxido de cloro y ozono, pero el más frecuente es el cloro.

Cl2 + H2O HOCl + H+ + Cl-


Procesos Químicos que tienen lugar

Reacciones de eliminación del ión cianuro en aguas residuales industriales.

2 CN- (ac) + 5 ClO- (ac) + 2OH- (ac) N2 (g) + 2CO32- + 5Cl- (ac) + H2O (l)

Se trata de una reacción de oxidación-reducción.

El ión cianuro (CN-) altamente tóxico se transforma en N2 e ión CO3

2- que son inocuos.


PROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES

Uno de los principales problemas asociados a las plantas municipales es la eliminación de los lodos que origina el tratamiento. Estos se caracterizan por:

Composición mayoritariamente orgánica que los convierte en buenos fertilizantes.

Su uso en agricultura se encuentra limitado por la presencia de metales tóxicos que provienen de:

Fuentes domésticas ó industriales.

Escorrentía urbana.


POSIBLES ALTENATIVAS ELIMINACIÓN DE LODOS

Incineración, obteniéndose electricidad y calefacción.

Degradación anaerobia a metano, combustible de alta calidad.

Estas propuestas no son aceptadas por los municipios y el destino final de los lodos suele ser enterrarlos envertederos.

La solución pasaría por eliminar o reducir el contenido de metales de los lodos, con lo cual dejarían de ser un problema medioambiental y se convertirían en una valiosa fuente de fertilizantes.


GLOSARIO

DBO. Demanda Bioquímica de oxígeno. Es un parámetro que nos proporciona información acerca de la concentración de materia orgánica biodegradable (se mide en mg de O2/L agua = ppm de O2).

Aguas duras. Son aguas que se caracterizan por un alto contenido de cationes alcalino-térreos (Ca2+ y Mg2+).

Anaerobio.


GLOSARIO

Eutrofización. Procesos que tienen como consecuencia un crecimiento rápido de las algas debido al aporte de nutrientes que tiene como consecuencia una disminución del contenido en oxígeno de las aguas provocando la muerte de peces y otros efectos dañinos en ríos y lagos.


PROPUESTA DE CUESTIONES PARA PAU

1. En que consiste la depuración de un agua residual. ¿Cuál es el objetivo fundamental del tratamiento secundario?.


PROPUESTA DE PROBLEMAS PARA PAU

Un agua residual procedente de un polígono industrial que genera 500 L/hr presenta un alto contenido en Ba (II) del orden de 60 mg por litro. Para proceder a su eliminación se trata con fosfato de sodio al objeto de provocar su precipitación. Se pide:

a) ¿Qué cantidad de fosfato de sodio se necesitará para tratar el agua diariamente?.

b) ¿Qué cantidad de lodo se producirá al año?.

3 Ba2+ (ac) + 2 Na3PO4 (ac) Ba3(PO4)2 + 6 Na+(ac)


Solución

a) Para proceder al cálculo de la cantidad de fosfato de calcio que se necesita para precipitar el Bario haremos uso de la estequiometría.

Para ello obtenemos primero cantidad de bario que hay en el agua residual que se produce en un día:

Moles diarios de Ba2+ = 60.10-3 g Ba2+

1 litro de aguax 1 mol de Ba2+

137 g Ba2+x

500 litros agua1 hora

24 horas1 día

x

Total: 5,255 moles Ba2+/día.


Solución

De acuerdo con la ecuación del enunciado se requieren 2 moles de fosfato de sodio para precipitar 3 moles de ion Ba2+. Entonces para calcular la cantidad total de fosfato de sodio que no hace falta para precipitar todo el Bario es:

x5,225 mol de Ba2+x

1 díaCantidad de Na3PO4 diaria =

2 moles Na3PO4

3 moles Ba2+164 g Na3PO4

1 mol Na3PO4

Cantidad total de Na3PO4 que precipita es: 571,27 g Na3PO4/día

b) Para calcular la cantidad de lodos que se forman, suponemos que los lodos son debidos al fosfato de bario precipitado.

x5,225 mol de Ba2+x

1 díaCantidad de Ba3(PO4)3 diaria = 1 moles Ba3(PO4)3

3 moles Ba2+602 g Ba3(PO4)3

1 mol Ba3(PO4)3

Cantidad diaria de lodo que se obtiene: 1048,48 g de lodos/día


Solución

Por lo tanto la cantidad de lodo anual que se genera será:

x1 día

1.048,40 g lodo 365 días1 año

= 382.695,2 g de lodos anuales = 0,3827 toneladas lodo anuales

Una posible variante de este problema consistiría en calcular la obtención de lodos con un porcentaje de humedad.


PROBLEMAS

Un agua procedente de un pozo de las medianías presenta una dureza moderada debido a su alto contenido en Ca2+. Para reducirla se trata con Na2CO3 y su contenido se rebaja a 5 mg de CaCO3/ L agua. ¿Cuál es la concentración del ión CO3

2- en el equilibrio?.

Ca2+ (ac) + Na2CO3 (ac) CaCO3 (ac) + 2 Na+ (ac)

CaCO3 (s) Ca2+ (ac) + CO32- (ac)

Dato: Kps (CaCO3) = 5,0.10-9


BIBLIOGRAFÍA MARRERO DOMÍNGUEZ, A; PALACIOS DÍAZ, PINO.

DEPURACIÓN Y REUTILIZACIÓN DE AGUAS DE GRAN CANARIA (2ª EDICIÓN). CONSORCIO INSULAR DE APROVECHAMIENTO DE AGUAS DEPURADAS DE GRAN CANARIA.

DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES EN EL PARQUE RURAL DE TENO. GABINETE DE ESTUDIOS AMBIENTALES S.L. CABILDO DE TENERIFE.

SPIRO, THOMAS G.; STIGLIANI, WILLIAM M. QUÍMICA MEDIOAMBIENTAL. ED. PEARSON. PRENTICE HALL (2003).

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES : CURSO DE PRE GRADO EN LA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLO

EXPERIENCIA PROFESIONAL ACTUAL EN AQUA MATIC A CARGO DEL AUTOR DE LA DIAPOSITIVAS: ALDO MORALES

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