Introducción
1Generalidades:
Un agua residual se puede definir como un líquido de
composición variada que puede proceder de origen natural o antropogénica
(actividades humanas tales como vertidos urbanos, industrial, navegación,
agrícola, ganadería) y que por tal motivo haya sufrido degradación o alteración
en su calidad original.
Industria.
Sector industrial
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Substancias
contaminantes principales
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Construcción
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Sólidos en suspensión, metales, pH.
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Minería
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Sólidos en suspensión, metales pesados,
materia orgánica, pH, cianuros.
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Energía
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Calor, hidrocarburos y productos químicos.
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Textil y piel
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Cromo, taninos, tensoactivos, sulfuros,
colorantes, grasas, disolventes orgánicos, ácidos acético y fórmico, sólidos
en suspensión.
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Automoción
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Aceites lubricantes, pinturas y aguas
residuales.
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Navales
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Petróleo, productos químicos, disolventes y
pigmentos.
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Siderurgia
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Cascarillas, aceites, metales disueltos,
emulsiones, sosas y ácidos.
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Química inorgánica
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Hg, P, fluoruros, cianuros, amoniaco,
nitritos, ácido sulfhídrico, F, Mn, Mo, Pb, Ag, Se, Zn, etc. y los compuestos
de todos ellos.
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Química orgánica
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Organohalogenados, organosilícicos,
compuestos cancerígenos y otros que afectan al balance de oxígeno.
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Fertilizantes
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Nitratos y fosfatos.
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Pasta y papel
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Sólidos en suspensión y otros que afectan al
balance de oxígeno.
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Plaguicidas
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Organohalogenados, organofosforados,
compuestos cancerígenos, biocidas, etc.
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Fibras químicas
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Aceites minerales y otros que afectan al
balance de oxígeno.
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Pinturas, barnices y tintas
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Compuestos organoestánnicos, compuestos de
Zn, Cr, Se, Mo, Ti, Sn, Ba, Co, etc.
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Vertidos urbanos. La actividad doméstica produce principalmente residuos orgánicos,
pero el alcantarillado arrastra además todo tipo de sustancias: emisiones de
los automóviles (hidrocarburos, plomo, otros metales, etc.), sales, ácidos,
etc.
Navegación. Produce diferentes tipos de contaminación, especialmente con
hidrocarburos. Los vertidos de petróleo provocan importantes daños ecológicos.
Agricultura y ganadería. Los trabajos agrícolas producen vertidos
de pesticidas, fertilizantes y restos orgánicos de animales y plantas que
contaminan de una forma difusa pero muy notable las aguas.
El uso de los recursos naturales
provoca un efecto sobre los ecosistemas de donde se extraen y en los
ecosistemas en donde se utilizan. El caso del agua es uno de los ejemplos más
claros: un mayor suministro de agua significa una mayor carga de aguas
residuales. Si se entiende por desarrollo sostenible aquel que permita
compatibilizar el uso de los recursos con la conservación de los ecosistemas,
las buenas prácticas en la gestión del recurso agua serán las que tengan por
finalidad: (1) disminuir el gasto de agua, disminuyendo su consumo o reciclando
y reutilizando al máximo el suministro, (2) extraerla con el menor deterioro
posible de los ecosistemas, es decir dejando una parte para el desarrollo
normal de ríos, humedales y acuíferos subterráneos y (3) devolverla a las aguas
naturales en condiciones aceptables para que el impacto sobre los ecosistemas
sea mínimo. Para ello, la mejor solución es contaminarlas lo menos posible en
su uso y proceder luego a su tratamiento de depuración y (4) realizar esta
depuración o descontaminación con un mínimo gasto energético e impacto
ecológico.
¿Por qué es necesario una E.D.A.R.?
Cuando un vertido de
agua residual sin tratar llega a un cauce produce varios efectos sobre él:
- Tapiza la vegetación de las riberas con residuos sólidos gruesos
que lleva el agua residual, tales como plásticos, utensilios, restos de
alimentos, etc.
- Acumulación de sólidos en suspensión sedimentables en fondo y
orillas del cauce, tales como arenas y materia orgánica.
- Consumo del oxígeno disuelto que tiene el cauce por descomposición
de la materia orgánica y compuestos amoniacales del agua residual.
- Formación de malos olores por agotamiento del oxígeno disuelto del
cauce que no es capaz de recuperarse.
- Entrada en el cauce de grandes cantidades de microorganismos entre
los que pueden haber elevado número de patógenos.
- Contaminación por compuestos químicos tóxicos o inhibidores de
otros seres vivos (dependiendo de los vertidos industriales)
- Aumenta la eutrofización al portar grandes cantidades de fósforo y
nitrógeno.
Es por todo ello que la evacuación inmediata
del agua residual de sus fuentes de generación, seguida de su tratamiento y
eliminación, es no sólo deseable sino también necesaria en toda sociedad
industrializada.
Una planta depuradora se puede asimilar a un
proceso químico industrial en el que se parte de una materia prima (agua
residual) que se somete a múltiples operaciones y procesos unitarios para
obtener un producto (agua tratada) y donde se genera un subproducto (lodo) que
a su vez necesita ser tratado. La depuración de las aguas residuales es un
imperativo legal y social, por lo que resulta de gran relevancia el apropiado
diseño y operación de las instalaciones donde se lleva a cabo.
Las aguas residuales pueden contener una gran cantidad y heterogeneidad
de contaminantes disueltos o en suspensión. Su depuración consiste en la
eliminación total o parcial de esos contaminantes hasta el grado de calidad
deseado. Ante la imposibilidad de identificar todos los compuestos que pueden
contener las aguas residuales, se describen normalmente por grupos que guardan
cierta relación con su estado y composición química.
1.2
Antecedentes:
Aunque
la captación y drenaje de aguas pluviales datan de tiempos antiguos (2500 a. de
J.C.), la recogida de aguas residuales no aparece hasta principios del siglo
XIX, mientras que el tratamiento sistemático de las aguas residuales comienza
en la década de 1960. Hasta ese momento no se había relacionado la
contaminación y las enfermedades, y no se había aplicado la bacteriología al
tratamiento de aguas residuales, disciplina entonces en sus inicios. El notable crecimiento en la contaminación de
ríos y mares da lugar a un notable incremento en la eficacia y gestión de
plantas de tratamiento
de aguas residuales.
1.3 Situación actual:
Aplicación de Operaciones
Unitarias (Métodos de tratamiento donde predominan los fenómenos físicos). Aplicación de Procesos Unitarios
(Métodos de eliminación de contaminantes a base de procesos químicos o
biológicos). En la actualidad, las operaciones y procesos unitarios se agrupan
entre sí para constituir los llamados pretratamiento y tratamientos
primario, secundario y terciario.
Operaciones físicas:
Desbaste o cribado: Eliminación de gruesos y
partículas finas flotantes mayores de 5 mm.
Desarenado: Eliminación de arenas y otras sustancias sólidas densas en suspensión
Desengrasado: Eliminación de grasas y aceites flotantes
Homogeneización de caudales: Laminar caudales y cargas contaminantes
Mezclado: Homogeneizar composiciones
Sedimentación: Eliminar sólidos en suspensión con mayor densidad que el agua
Flotación: Eliminación de sólidos en suspensión no sedimentables, haciéndolos
flotar con técnicas de aireación
Intercambio iónico: Sirve para eliminar compuestos orgánicos como fenoles, aminas, etc.
Filtración: Eliminar sólidos en suspensión de tamaño superior a 10 mm
Operaciones con membranas:
Microfiltración: Eliminar sólidos y coloides de tamaño comprendido entre 0,1 y 10 mm
Ultrafiltración: Eliminar microorganismos y macromoléculas de tamaño comprendido entre
0,001 y 0,1 mm
Ósmosis inversa: Eliminación de sales disueltas mediante membranas semipermeables
Electrodiálisis: Elimina compuestos inorgánicos
Procesos químicos:
Son
básicamente reacciones químicas, para precipitar o transformar los compuestos
contaminantes, eliminándolos así del medio donde se encuentran:
Neutralización: Para equilibrar el pH añadiendo ácidos o álcalis. También puede
hacerse en algunos casos mezclando corrientes ácidas y alcalinas, lo que a
veces se llama también homogeneización. Precipitan los metales pesados y se
consigue un pH óptimo para tratamientos biológicos.
Coagulación-Floculación: Se aglomeran las partículas menores de 1 mm, facilitando su sedimentación.
Precipitación: Eliminación de fósforo y mejora de la eliminación de sólidos en
suspensión en las instalaciones de sedimentación primaria empleadas en
tratamientos físico-químicos.
Oxidación-Reducción: Cambio en el estado de oxidación para reducir la toxicidad o
facilitar la eliminación posterior
Fotólisis: Para eliminar microorganismos patógenos y romper moléculas de
complejos contaminantes.
Procesos biológicos:
Son operaciones en
las que intervienen los microorganismos, cuya actividad metaboliza las
sustancias contaminantes. Pueden realizarse por vía aerobia (en presencia de
oxígeno) o anaerobia (en ausencia de oxígeno):
Digestión aerobia: Para
eliminar la materia orgánica biodegradable en aguas con carga contaminante
moderada
Digestión anaerobia:
Para eliminar la materia orgánica biodegradable de los lodos y también de aguas
residuales con elevada carga orgánica
Compostaje: Para
estabilizar los lodos orgánicos
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS, QUÍMICAS Y
BIOLÓGICAS DEL AGUA RESIDUAL
Con
objeto de caracterizar y seleccionar los métodos más convenientes para adecuar
las aguas a unos determinados standards, es necesario recabar información sobre
una serie de parámetros físicos, químicos y biológicos.
Para la caracterización del agua
residual se emplean tanto métodos de análisis cuantitativos, para la
determinación precisa de la composición química del agua residual, como
análisis cualitativos para el conocimiento de las características físicas y
biológicas. Los métodos cuantitativos pueden ser gravimétricos, volumétricos o
físico-químicos. Estos últimos se utilizan para determinar parámetros no
relacionados con las propiedades másicas o volumétricas del agua, e incluyen
métodos instrumentales como la turbidimetría, colorimetría, potenciometría,
etc.
2.1 PARÁMETROS FÍSICOS
Sólidos totales:
Este término engloba la materia en
suspensión, la materia sedimentable, la materia coloidal y la materia disuelta.
Analíticamente, el
contenido de sólidos totales de un agua residual se define como toda la materia
que queda como residuo de evaporación a 103 - 105º C. La
materia que tenga una alta presión de
vapor a dicha temperatura se elimina durante la evaporación pero no se define
como sólido. Los sólidos sedimentables se definen como aquellos que sedimentan
en el fondo de un recipiente de forma cónica (cono de Imhoff) en
el transcurso de un periodo de 60 minutos. Los sólidos sedimentables,
expresados en unidades de ml/l constituyen una medida aproximada de la cantidad
de fango que se obtendrá en la decantación primaria del agua residual. Los
sólidos totales, o residuo de evaporación, pueden clasificarse como sólidos en
suspensión (no filtrables) o sólidos filtrables, a base de hacer pasar un volumen
conocido de líquido por un filtro. Este filtro suele ser de fibra de vidrio , y por lo general, se elige de modo que el diámetro mínimo de los
sólidos suspendidos sea aproximadamente de 1,2 µm; también puede usarse un
filtro de membrana de policarbonato de 1µm. La fracción de sólidos suspendidos
incluye los sólidos sedimentables que se depositarán en el fondo del cono
Imhoff.
La fracción
filtrable de sólidos se compone de sólidos coloidales y disueltos. La fracción
coloidal consiste en partículas con un diámetro aproximado que oscila entre 10-3
y 1 µm Los sólidos disueltos se componen de moléculas orgánicas e inorgánicas e
iones que se encuentran presentes en disolución verdadera en el agua. La
fracción coloidal no puede eliminarse por sedimentación. Por lo general, se
requiere una coagulación u oxidación biológica seguida de sedimentación para
eliminar estas partículas de la suspensión.
A su vez, cada una des estas clases de sólidos
puede clasificarse de nuevo en base a su volatilidad a 600º C. La fracción
orgánica se oxidará y será expulsada como gas a dicha temperatura, permaneciendo
la fracción inorgánica como ceniza. Por tanto, los términos sólidos suspendidos
volátiles y sólidos suspendidos fijos se refieren, respectivamente, al
contenido orgánico e inorgánico (mineral) de los sólidos suspendidos. A 600º C,
la descomposición de las sales inorgánicas se limitan al carbonato de magnesio
que se descompone en óxido de magnesio y dióxido de carbono a 350º C. El carbonato
cálcico, principal componente de las sales inorgánicas, es estable hasta una
temperatura de 825º C. El análisis de los sólidos volátiles se aplica más
frecuentemente a los fangos del agua residual para medir su estabilidad
biológica.
Turbidez:
La turbidez, medida
de la propiedad de transmisión de la luz en el agua, es otro parámetro que se
analiza para indicar la calidad de los vertidos de aguas residuales y aguas
naturales con respecto a la materia coloidal. 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. La materia coloidal dispersa o absorbe la luz evitando así
su transmisión. Aún así, no es posible afirmar que exista una relación entre la
turbiedad y la concentración de sólidos en suspensión de un agua no tratada. No
obstante, sí están razonablemente ligados la turbiedad y los sólidos en
suspensión en el caso de efluentes procedentes de la decantación secundaria en
el proceso de fangos activados, según la ecuación:
Sólidos
en suspensión, SS, mg/L = (2,3 a 2,4) x (Turbiedad, NTU)
En el caso de aumentar los sólidos
disueltos en pequeña proporción no tiene efecto alguno. El agua potable admite
hasta 500 ppm. Si aumentan mucho puede disminuir la concentración de oxígeno.
En el caso de aumentar sólidos en
suspensión se llegaría a formar zonas en las que no llega la luz, disminuyendo
la función clorofílica y por tanto la concentración de oxígeno. Además, si llegaran
a decantar, quedarían plantas acuáticas tapadas, no pudiendo recibir los rayos
solares. Si decantaran en el suelo del cauce receptor lo que se podría
producirse es la degradación anaerobia si fueran orgánicos.
Temperatura:
La temperatura del agua residual es
generalmente más alta que la de agua de suministro, debido a la adición de agua
caliente procedente de las casas y de actividades industriales. Como el calor
específico del agua es mucho mayor que el del aire, las temperaturas de las
aguas residuales observadas son más altas que las temperaturas locales del aire
durante la mayor parte del año y sólo son más bajas durante los meses más
cálidos del verano. Según la localización geográfica, la temperatura media
anual del agua residual varía de 10º C a 21º C, siendo, pues, 15º C un valor
representativo.
La temperatura del agua es un
parámetro muy importante por su efecto en la vida acuática, en las reacciones
químicas y velocidades de reacción, y en la aplicabilidad del agua a usos
útiles. Una temperatura más elevada puede, por ejemplo, producir un cambio en
las especies piscícolas. A las empresas industriales que utilizan aguas superficiales
para refrigeración les interesa mucho la temperatura del agua de captación.
Por otro lado, el oxígeno es menos
soluble en el agua caliente que en la fría. El aumento de la velocidad de las
reacciones químicas que supone un aumento de la temperatura, junto con la disminución
del oxígeno disuelto. Estos efectos se ven aumentados cuando se vierten
cantidades suficientemente grandes de agua caliente a las aguas naturales
receptoras. Debe tenerse presente que un cambio repentino de temperaturas puede
dar como resultado un alto porcentaje de mortalidad de la vida acuática.
Finalmente, las temperaturas anormalmente elevadas pueden dar lugar a un
crecimiento indeseable de plantas acuáticas y hongos. La temperatura óptima
para el desarrollo de la actividad bacteriana se sitúa entre los 25 y los 35 ºC. Los procesos de digestión
aerobia y de nitrificación se detienen cuando se alcanzan los 50 ºC. A
temperaturas de alrededor de 15 ºC, las bacterias productoras de metano cesan
su actividad, mientras que las bacterias nitrificantes autótrofas dejan de
actuar cuando la temperatura alcanza valores próximos a los 5 ºC. Si se
alcanzan temperaturas del orden de 2 ºC, incluso las bacterias
quimioheterótrofas que actúan sobre la materia carbonosa dejan de actuar.
OLOR.
Por lo general, el olor se debe a
los gases producidos por la descomposición de la materia orgánica. Además, las
aguas residuales industriales contienen, a veces, compuestos olorosos o capaces
de producir olores durante el proceso de tratamiento.
El olor es un factor de calidad que
afecta a la aceptabilidad del agua para beber (o a los alimentos preparados con
ella), a la contaminación de peces y otros organismos acuáticos, y a la estética
de las aguas de recreo. Por otra parte, dado que los olores son el motivo
principal de rechazo por parte del público en relación a la instalación de
plantas depuradoras, cada vez se presta mayor atención en los proyectos a la
eliminación de estos olores.
La detención de olores se realiza
mediante el olfato, no conociéndose bien el mecanismo involucrado en dicha
detección. En la tabla 1.3 se recogen las grandes categorías de olores molestos
y los correspondientes compuestos que las ocasionan.
Para caracterizar un olor se han
sugerido cuatro factores: la intensidad, el carácter, la sensación de desagrado
y la detectabilidad (tabla 1.4), siendo este último el único que se ha usado
para el desarrollo de normativa reguladora de las molestias causadas por los
olores.
El método que se emplea (Standard
Methods, 1989) se basa en la utilización de diluciones para discernir el umbral
a partir del cual un olor ya no es apreciable.
COLOR.
En primer lugar debemos distinguir
entre color real y aparente. El color real del agua es el que se observa
una vez que se han eliminado los sólidos en suspensión por filtración. El
aparente es el observado a simple vista.
Las aguas industriales tendrán el
color del producto que se esté fabricando. La influencia del color sobre la
contaminación es en el sentido de que si las aguas están coloreadas ciertas
radiaciones solares no son absorbidas no llegando la luz a niveles profundos,
disminuyendo entonces la concentración de oxígeno al verse disminuida la
función clorofílica de las algas.
2. 2 PARÁMETROS QUÍMICOS
2.2.1 MATERIA ORGÁNICA
La cantidad de compuesto orgánicos
presentes en un agua natural es muy pequeña. Sin embargo, en un agua residual
de concentración media, un 75 % de los sólidos suspendidos y un 40 % de los
sólidos filtrables son de naturaleza orgánica. Proceden de los reinos vegetal y
animal y de las actividades humanas relacionadas con la síntesis de compuestos
orgánicos. Los compuestos orgánicos están formados generalmente por una
combinación de carbono, hidrógeno y oxígeno, junto con nitrógeno en algunos
casos. Otros elementos importantes como azufre, fósforo y hierro pueden hallarse
también presentes. Los principales grupos de sustancias orgánicas halladas en
el agua residual son las proteínas (40 a 60 %), carbohidratos (25 a 50 %) y
grasas y aceites (10 %). La urea principal constituyente de la orina es otro
importante compuesto orgánico del agua residual. En razón de la rapidez con que
se descompone, la urea es muy raramente hallada en un agua residual que no sea
muy reciente.
Junto con las proteínas,
carbohidratos, grasas y aceites, y la urea, el agua residual contiene pequeñas
cantidades de un gran número de diferentes moléculas orgánicas sintéticas cuya
estructura puede variar desde muy simple hasta sumamente compleja. Ejemplos
típicos son los agentes tensoactivos, los fenoles y los pesticidas usados en
agricultura.
Proteínas.
Las proteínas son los principales componentes del organismo animal. En las plantas
se encuentran presentes en menor grado. Todos los alimentos crudos de origen
vegetal y animal contienen proteínas. La cantidad presente varía desde pequeños
porcentajes en frutas con mucha agua, tales como tomates, y en los tejidos
grasos de la carne, hasta elevados porcentajes en alubias o carnes magras. Las
proteínas son de estructura química compleja e inestable, estando sometidas a
muchas formas de descomposición. Algunas son solubles en agua y otras no. La
química de la gran formación de proteínas supone la combinación o formación de
cadenas de un gran número de aminoácidos. Los pesos moleculares de las proteínas
son muy altos, desde 20.000 a 20 millones.
Todas las proteínas contienen
carbono, que es común a todas las sustancias orgánicas, así como oxígeno e
hidrógeno. Además contienen, como características que las distingue, una
proporción bastante elevada y constante de nitrógeno de alrededor del 16 %. En
muchos casos, también son componentes el azufre, fósforo y hierro. La urea y
las proteínas son las principales fuentes de nitrógeno en el agua residual.
Cuando las proteínas se hallen presente en grandes cantidades, es posible que
se produzcan olores extremadamente desagradables debido a su descomposición.
Carbohidratos.
Ampliamente distribuidos por la naturaleza, los carbohidratos incluyen
azúcares, almidones, celulosa y fibra de madera. Todos ellos se encuentran en
las aguas residuales. Contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Los carbohidratos
comunes contienen seis, o un múltiplo de seis, átomos de carbono en cada
molécula, e hidrógeno y oxígeno en las proporciones en que estos elementos se
encuentran en el agua. Algunos carbohidratos, especialmente los azúcares, son
solubles en agua; otro, tales como almidones, son insolubles. Los azúcares
tienen predisposición a la descomposición; como los enzimas de ciertas
bacterias y los fermentos dan lugar a una fermentación seguida de producción de
alcohol y dióxido de carbono. Los almidones, por su lado, son más estables pero
se transforman en azúcares por la actividad microbiana, así como por los ácidos
minerales diluidos. Desde el punto de vista de volumen y resistencia a la
descomposición, la celulosa es el carbohidrato más importante que se encuentra
en el agua residual. La destrucción de la celulosa en el suelo progresa sin
dificultad, principalmente como resultado de la actividad de distintos hongos,
especialmente cuando prevalezcan condiciones ácidas.
Grasas
animales, aceites y grasa. Las grasas animales y los aceites son
cuantitativamente el tercer componente de los alimentos. El término grasa,
normalmente utilizado, incluye las grasas animales, aceites, ceras y otros
constituyentes que se hallan en el agua residual. El contenido de grasa se
determina mediante extracción de la muestra residual con hexano (la grasa es
soluble en hexano). Otro grupo de sustancias solubles en hexano son los aceites
minerales, como queroseno, aceites lubricantes y aceites de materiales
bituminosos usados en la construcción de carreteras.
La grasas animales y aceites son
compuestos (ésteres) de alcohol o glicerol (glicerina) y ácidos grasos. Los
ésteres de ácidos grasos que son líquidos a las temperaturas ordinarias se
llaman aceites y los que son sólidos se llaman grasas. Son químicamente muy
semejantes, siendo sus componentes carbono, hidrógeno y oxígeno en diversas
proporciones.
Las grasas son uno de los compuestos
orgánicos más estables y no se descomponen fácilmente por las bacterias. Sin
embargo, los ácidos minerales las atacan, dando como resultado la formación de
glicerina y ácido graso. En presencia de álcalis, tales como el hidróxido
sódico, la glicerina se libera y se forman sales alcalinas de los ácidos grasos.
Estas sales alcalinas son conocidas
como jabones y, como en el caso de las grasas, son estables. Los jabones
comunes se hacen por saponificación de grasas con hidróxido sódico. Son
solubles en agua, pero en presencia de los constituyentes de la dureza, las
sales sódicas se transforman en sales cálcicas y magnésicas de ácidos grasos,
también conocidas por jabones minerales, que son insolubles y precipitan.
El queroseno y los aceites
lubricantes y los procedentes de materiales bituminosos usados en la
construcción de carreteras son derivados del petróleo y alquitrán, y contienen
principalmente, carbono e hidrógeno. Estos aceites llegan a veces a las
alcantarillas en grandes volúmenes procedentes de tiendas, garajes y calles. En
su mayoría, flotan sobre el agua residual, aunque una parte de ellos es llevada
al fango por los sólidos sedimentales. Incluso en mayor proporción que las
grasas, aceites y jabones, los aceites minerales tienden a recubrir las
superficies. Las partículas interfieren con la acción biológica y causan
problemas de mantenimiento.
Como se ha indicado en el análisis
precedente, el contenido de grasa del agua residual puede producir muchos
problemas, tanto en las alcantarillas como en las plantas de tratamiento. Si la
grasa no se elimina antes del vertido del agua residual, puede inferir con la
vida biológica en las aguas y crear películas y materias en flotación
imperceptibles. Los límites de 15 a 20 mg/L de contenido de grasa y la ausencia
de capas de aceite iridiscentes son dos ejemplos de normas establecidas por los
organismos competentes en lo se refiere al vertido de aguas residuales en aguas
naturales.
Agentes
tensoactivos. Los agentes tensoactivos son grandes moléculas orgánicas,
ligeramente solubles en agua que causan espumas en las plantas de tratamiento,
así como en las aguas a las que se vierten efluentes residuales. Los agentes
tensoactivos tienden a acumularse en la interfase aire-agua. Durante la
aireación del agua residual, estos compuestos se acumulan sobre la superficie
de las burbujas de aire causando por ello una espuma muy estable.
Antes de 1965, el tipo
de agente tensoactivo presente en los detergentes sintéticos, llamados
sulfonatos de alquilbenceno (SAB), producía muchas dificultades por su
resistencia a la descomposición por medios biológicos. Tras la entrada en vigor
de la legislación de 1965, el SAB fue sustituido en los detergentes por
sulfonatos de alquilo lineales (SAL), que son biodegradables. Puestos que los
agentes tensoactivos procedían principalmente de detergentes sintéticos, la
formación de espuma se redujo en gran medida.
La determinación de los agentes
tensoactivos se realiza midiendo el cambio de color en una solución normalizada
de azul de metileno. Otro nombre con el que se reconoce a los agentes
tensoactivos es el de sustancias activas al azul de metileno (SAAM).
Fenoles.
Los fenoles y otros compuestos orgánicos de los que se encuentran vestigios,
son también importantes constituyentes del agua. Los fenoles causan problemas
de sabor en el agua, especialmente cuando ésta está clorada. Se producen
principalmente por operaciones industriales y aparecen en las aguas residuales
que contienen desechos industriales. Los fenoles pueden ser biológicamente
oxidados en concentraciones de hasta 500 mg/L.
Pesticidas
y productos químicos agrícolas. Los compuestos orgánicos que se encuentran
a nivel de trazas tales como pesticidas, herbicidas y otros productos químicos
usados en la agricultura, son tóxicos para gran número de formas de vida y, por
tanto, pueden llegar a ser peligrosos contaminantes de las aguas superficiales.
Estos productos químicos no son constituyentes comunes del agua residual sino
que suelen incorporarse fundamentalmente como consecuencia de la escorrentía de
parques, campos agrícolas y tierras abandonadas. Las concentraciones de estos
productos químicos pueden dar como resultado la muerte de peces, contaminación
de la carne del pescado que disminuye así su valor como fuente de alimentación
y el empeoramiento del suministro de agua.
La concentración de estos
contaminantes a nivel de vestigios se mide por el método de extracción al
carbón-cloroformo, que consiste en separar los contaminantes del agua haciendo
pasar una muestra de ésta por una columna de carbón activo y extrayendo a
continuación el contaminante del carbón mediante cloroformo. Seguidamente, el
cloroformo se evapora y los contaminantes pueden pesarse. Los pesticidas en
concentraciones de una parte por billón (ppb) e incluso menos pueden
determinarse con precisión por diversos métodos, incluyendo la cromatografía de
gases y captura electrónica o detectores culombimétricos.
En el transcurso de los años se han
ido desarrollando una serie de ensayos para determinar el contenido orgánico de
las aguas residuales. Un método, ya discutido anteriormente, consiste en medir
la fracción volátil de los sólidos totales, pero este método está sujeto a
muchos errores y raramente se emplea. Los métodos de laboratorio más utilizados
hoy en día son la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), la demanda química de
oxígeno (DQO) y el carbono orgánico total (COT).
2.2.1.1 DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO (DBO)
El parámetro de contaminación
orgánica más utilizado y aplicable a las aguas residuales es la DBO a los 5
días (DBO5). Supone esta determinación, la medida del oxígeno
disuelto utilizado por los microorganismos en la oxidación bioquímica de la
materia orgánica. A pesar del uso extendido de la DBO, tiene un gran número de
limitaciones. Sin embargo se utiliza tanto por varias razones: 1) permite
determinar la cantidad aproximada de oxígeno que se requerirá para degradar
biológicamente la materia orgánica presente, 2) para determinar el tamaño de
las instalaciones de tratamiento de aguas residuales, 3) se emplea para medir
la eficacia de algunos procesos de tratamiento y 4) controla el cumplimiento de
las limitaciones a que están sujetos los vertidos.
Con el fin de
asegurar la fiabilidad de los resultados obtenidos, es necesario diluir
convenientemente la muestra con una solución especialmente preparada de modo
que se asegure la disponibilidad de nutrientes y oxígeno durante el periodo de incubación.
Normalmente, se suelen preparar diversas soluciones para cubrir todo el
intervalo de posibles valores de la DBO.
El periodo de
incubación es, normalmente, de 5 días a 20 ºC, aunque también se pueden adoptar
diferentes periodos de tiempo y temperaturas.
