Tecnologías de Tratamiento de Aguas Residuales PDF

Asignatura: TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua Índice 1. RECURSOS NATURALES 2. D...

Asignatura: TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua Índice 1. RECURSOS NATURALES 2. DESALINIZACIÓN 3. USOS DEL AGUA 4. ÍNDICES DE CALIDAD 5. TIPOS DE AGUAS RESIDUALES 6. DIRECTIVA MARCO DEL AGUA 7. LEGISLACIÓN DE VERTIDO Y REUTILIZACIÓN 8. LISTA DE SUSTANCIAS PRIORITARIAS Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 1. RECURSOS NATURALES De forma general, los efluentes líquidos se pueden clasificar en dos grupos: NIEVE SUPERFICIALES TRANSPIRACIÓN CONDENSACIÓN EVAPORACIÓN LACUSTRES Y EMBALSES 1) EFLUENTES DE AGUAS NATURALES EVAPORACIÓN SUBTERRÁNEAS LLUVIA MARINAS 2) EFLUENTES DE AGUAS RESIDUALES: aquellas aguas alteradas en su composición por el uso al que han sido sometidas y en consecuencia también en su calidad. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 1. RECURSOS NATURALES CARACTERÍSTICAS DEL AGUA:  La gran capacidad disolvente y reactiva del agua.  El potencial erosivo del agua.  La presencia de seres vivos y de microorganismos en particular. COMPOSICIÓN AGUAS NATURALES:  Depende de: - Tipo de agua: marina, lacustre, superficial, etc. - Tipo de terreno en el que se encuentre o atraviese. - Condiciones de temperatura y presión del medio. - Época del año.  Componentes más abundantes: gases, iones, especies ácidas o inorgánicas, materia orgánica etc. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 1. RECURSOS NATURALES AGUAS SUPERFICIALES Su composición va a depender del tipo de terreno atravesado. La composición es variable en función del tramo de río considerado: procesos de erosión y disolución. Los estuarios son zonas especiales con fenómenos de estratificación y coagulación. En general, las aguas superficiales de escorrentía se vierten al mar o se dirigen a los embalses para su posterior utilización. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 1. RECURSOS NATURALES AGUAS LACUSTRES Y EMBALSES Estratificación térmica ETAPAS DE POTABILIZACIÓN - Zonas superficiales: especies oxidadas  O2, CO2, SO42-, NO3-, Fe(III), Mn(IV) etc. - Zonas profundas: especies reducidas  CH4, SH2, NH3, Fe(II), Mn(II) etc. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 1. RECURSOS NATURALES AGUAS SUBTERRÁNEAS Suministro: 1) parte del ciclo hidrológico; 2) agua atrapada en el subsuelo en eras geológicas pretéritas 1. Acuífero 2. Estratos impermeables 3. Área de infiltración 4. Pozo artesiano 5. Nivel freático 6. Pozo 7. Manantial Durante periodo de lluvia abundante: la recarga puede exceder a la descarga; sube la capa freática (o presión artesiana), los gradientes en los lugares de descarga se hacen más altos y la descarga aumenta. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 1. RECURSOS NATURALES AGUAS SUBTERRÁNEAS Son muy importantes los procesos de intercambio de iones agua-suelo. Se produce la adsorción de determinados iones metálicos del agua mediante procesos de complejación con materiales arcillosos y sustancias húmicas. El proceso de filtración efectuado por el terreno produce unas aguas con ausencia de materiales en suspensión y de color. La mineralización es elevada, por lo que las aguas presentan una fuerte conductividad. Las condiciones reductoras conducen a la presencia de especies con bajo grado de oxidación: Fe (II), Mn (II), SH2, etc. - POZOS CONSUMO Y AGRICULTURA - MANANTIALES Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 1. RECURSOS NATURALES AGUAS PLUVIALES Agua pluvial: compuesta de lluvia, nieve fundida, granizo y otros tipos de precipitaciones atmosféricas. Limpia la atmósfera y transfiere los contaminantes del aire a la lluvia (por eso a veces (áreas industriales) contiene sulfatos, carbonatos... Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 1. RECURSOS NATURALES AGUAS SALADAS Agua de mar pura: - Contenido total en sólidos disueltos: 35000 mg/L. - Salinidad: 3,5% Agua salobre: - Contenido total en sólidos disueltos: 1000 mg/L a 10000 - 15000 mg/L. - Salinidad: 0,5% (más barata de tratar). - Agua subterránea: más frecuente. - Estuarios: desembocadura río amplio (mezcla agua dulce - agua salada). - Fuentes: - Ríos y lagos: río Colorado, río Rojo… - Aguas residuales: riego, refrigeración industrial y uso municipal. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 1. RECURSOS NATURALES AGUAS SALADAS Influencia de los aportes de la atmósfera (a toda la superficie oceánica), de los ríos (zonas costeras), glaciares (regiones polares) y aguas hidrotermales (aguas profundas). Estructura en capas (como en los lagos)  con composiciones diferentes en cada una de ellas. Elevada salinidad (35-40 g/kg, Mar Muerto: 300 g/kg)  depósito de los restantes tipos de aguas, dependiendo su valor esencialmente de la climatología (evaporación) y de la profundidad. Valor de pH es bastante constante (7,8-8,2)  efecto tampón. Contenido en oxígeno disuelto disminuye con la profundidad. Materia orgánica más abundante en las capas superficiales  mayor actividad del fitoplacton. Concentración de bionutrientes, compuestos de nitrógeno y fósforo, muy variable. PROCESOS DE DESALINIZACIÓN  AGUA POTABLE Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 1. RECURSOS NATURALES ESPECIES IÓNICAS PRESENTES EN LOS DIFERENTES TIPOS DE AGUAS Agua de Mar Agua Fluvial Agua Lacustre Iones Promedio Promedio Promedio Principales (g/Kg) (g/kg) (g/kg) Cl- 19,35 0,008 0,026 SO42- 10,76 0,011 0,027 HCO3- 0,14 0,059 0,155 Br- 0,07 - - Na+ 10,76 0,006 0,012 Mg+2 1,29 0,004 0,006 Ca2+ 0,41 0,015 0,043 K+ 0,39 0,002 0,0015 Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 2. DESALINIZACIÓN Valores de salinidad < 0,05% A) SEPARACIÓN DEL AGUA B) SEPARACIÓN DE LAS SALES Agua dulce vapor INTERCAMBIO EVAPORACIÓN IÓNICO Agua bruta Agua concentrada Agua bruta Agua dulce en sales sales retenidas Agua dulce sólida CONGELACIÓN ELECTRODIÁLISIS Agua concentrada Agua bruta Agua dulce Agua bruta en sales sales (aguas concentradas) Agua dulce líquida ÓSMOSIS INVERSA Agua bruta Agua concentrada en sales Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 2. DESALINIZACIÓN: EVAPORACIÓN Gran diferencia entre los puntos de ebullición del agua (100 oC) y de las sales (1465 oC) ESTOS PROCESOS: Problemas de corrosión. Las aguas muy salinas (concentradas y calientes) provocan problemas de corrosión asociados a las tuberías, válvulas y materiales de los equipos de proceso. Requiere procesos adicionales de acondicionamiento del agua dulce obtenida (ej; carbonatación). Elevado coste por el elevado consumo energético. Alto calor latente del agua (540 kJ kg-1). Sistema de recuperación de energía Evaporación en múltiples efectos (el agua evaporada en un efecto se utiliza como agente de calefacción en el siguiente) Tipos de evaporación: 1) Tubos largos verticales. 2) Evaporación instantánea (flash) multietapa. 3) Condensación de vapor. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 2. DESALINIZACIÓN: EVAPORACIÓN 1) Tubos largos verticales Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 2. DESALINIZACIÓN: EVAPORACIÓN 1) Tubos largos verticales Agua bruta concentrada Agua dulce vapor Agua dulce vapor Agua dulce vapor TE = 100°C TE = 80°C TE = 60°C Vapor P2 P3 calefacción Q P1 Q Q Agua bruta Agua bruta concentrada Agua bruta concentrada Vapor calefacción condensado P1 > P2 > P3 Agua dulce líquida Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 2. DESALINIZACIÓN: EVAPORACIÓN 2) Evaporación instantánea (flash) multietapa Evaporación multiple efecto con evaporador de superficie rascada - Bing video Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 2. DESALINIZACIÓN: EVAPORACIÓN 3) Condensación de vapor Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 2. DESALINIZACIÓN: CONGELACIÓN Si el agua salada se congela de manera que no se tengan cristales de sal o bolsas de salmuera en los cristales de hielo, el hielo resultante estará esencialmente libre de sales. El hielo libre de minerales se separa cuidadosamente de la salmuera y se funde para producir agua potable a partir de agua salada. Agua dulce sólida CONGELACIÓN Agua bruta Agua concentrada en sales Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 2. DESALINIZACIÓN: INTERCAMBIO IÓNICO Poner en contacto el agua con un sólido que tiene la capacidad de intercambiar iones del agua por otros del sólido. Entre iones del mismo signo. El intercambio se produce: En cantidades equivalentes. A velocidades muy altas. Tipos de resinas sintéticas (matriz polimérica (RX) + iones móviles): - En función de su carga: Catiónicas, intercambian cationes (RX-H, RX-Na, …). Aniónicas, intercambian aniones (RX-OH, RX-Cl, …). - En función de su fuerza: Fuertes, intercambian todo tipo de iones y operan a cualquier pH. Débiles, tienen menor capacidad de intercambio y en condiciones especiales.  Resinas: catiónica fuerte (CF), y débil (CD), y aniónica fuerte (AF) y débil (AD). Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 2. DESALINIZACIÓN: INTERCAMBIO IÓNICO Regeneración resina una vez saturada (soluciones regeneradoras) Poder de intercambio: cantidad de iones que puede intercambiar por unidad de volumen (o masa) de resina RX-H + agua (Na+ Cl-) RX-Na + agua (H+ Cl-) RX-OH + agua (H+ Cl-) RX-Cl + agua (H+ OH-) ClH NaOH Agua salada Resina Resina CF AF Cl- Na+ Agua dulce Agua tratada Agua tratada Cl- H+ OH- H+ Na+ Cl- Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 2. DESALINIZACIÓN: ÓSMOSIS INVERSA Aplicación de presión externa a través de una membrana Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 2. DESALINIZACIÓN: ÓSMOSIS INVERSA Membranas: Retienen a las sales inorgánicas disueltas, moléculas inorgánicas y moléculas orgánicas de peso molecular superior a 100. Dejan pasar gases disueltos, moléculas orgánicas de bajo peso molecular y una pequeña fracción de iones de las sales. Variables importantes del proceso: Tipo de membrana. Ej: acetato de celulosa y poliamidas. Presión externa aplicada. El proceso se realiza a elevadas presiones, entre 10 – 80 atm (para aguas de mar, superior siempre a 50 atm). Eficacia: 90 – 99%. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 2. DESALINIZACIÓN: ÓSMOSIS INVERSA ÓSMOSIS INVERSA EN SERIE  Aumento de rendimiento Agua salada 100 L min-1 Agua concentrada 6 L min-1 10 L min-1 24 L min-1 60 L min-1 94 L min-1 60% 84% 94% Agua dulce Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 2. DESALINIZACIÓN: ÓSMOSIS INVERSA VENTAJAS: Tiene un consumo energético reducido (comprimir, no calentar). Es válido para cualquier tipo de aguas saladas. Puede separar bacterias y virus, actuando como desinfectante. INCONVENIENTES: Requiere tratamientos físico – químicos previos importantes (estabilidad membranas). Presenta problemas de ensuciamiento y resistencia de las membranas. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 2. DESALINIZACIÓN: ELECTRODIÁLISIS Aplicación de campo eléctrico a través de una membrana selectiva Procesos electrolíticos Cátodo Agua salada Ánodo O2 (g) H2 (g) + - Cl2 (g) - + Membrana Membrana permeable permeable a cationes a aniones Salmuera Salmuera concentrada Agua desalada concentrada Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 2. DESALINIZACIÓN: ELECTRODIÁLISIS CARACTERÍSTICAS: Sólo elimina especies iónicas. Se utiliza para aguas con salinidad media (< 3 g L-1). La eficacia se sitúa en torno al 50%, por lo que se requieren procesos en varias etapas para alcanzar rendimientos del 90%. Requiere pretratamientos para eliminar la turbidez y materia orgánica, provocan problemas de incrustaciones y polarización de las membranas y electrodos. Coste: depende de la cantidad y tipo de sales minerales (corriente eléctrica y superficie de membrana). Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 3. USOS DEL AGUA El agua puede ser utilizada en multitud de usos agrupados en varios criterios, siendo la más común la que atiende a las actividades de destino del recurso hídrico. USOS CONSUNTIVOS: son aquellos que implican un consumo y que, una vez usada, no se devuelve al medio donde se ha captado, ni de la misma manera que se ha extraído. Casi toda el agua que se emplea en estos usos procede de los recursos hídricos convencionales y, en menor medida, de aguas recicladas y desaladas. Las demandas para cada uso varían de unas zonas a otras. Se distinguen tres tipos de usos consuntivos: USOS AGRÍCOLAS-GANADEROS: comprenden aquellos relacionados con la agricultura y la ganadería. Representan el mayor consumo porcentual. USOS DOMÉSTICOS/URBANOS: comprenden las necesidades de agua de los hogares, comercio y servicios públicos. USOS INDUSTRIALES: el agua se utiliza en multitud de procesos industriales en gran variedad de usos como materia prima, refrigerante, agente de limpieza, depósito de vertidos, etc. USOS NO CONSUNTIVOS: suponen una utilización del agua, pero no su consumo y no requieren que el agua sea extraída de su medio natural. Además, el agua que se utiliza es devuelta posteriormente al medio del cual ha sido extraída, aunque no al mismo lugar. Se distinguen varios tipos de usos no consuntivos: energéticos, recreativos, navegación, usos ambientales o ecológicos… Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 3. USOS DEL AGUA CONSUMO DE AGUA EN ESPAÑA Se habla de estrés hídrico cuando la demanda de agua es más alta que la cantidad disponible durante un periodo determinado o cuando su uso se ve restringido por su baja calidad Los siguientes datos de consumo hacen entender el día a día en relación con el agua: Un baño: Entre 150 y 300 litros; Ducha: 50-100 litros Cisterna: 10 litros Lavar los platos a mano: 23 litros. Un lavavajillas: Entre 20 y 40 litros; Una lavadora: Entre 40 y 80 litros de agua Descongelar un alimento bajo el grifo: Entre 15 y 25 litros Mantener el grifo abierto durante un minuto y medio, durante el lavado de dientes, puede gastar más de 18 litros. Lavado de coche con manguera: Entre 200 y 500 litros. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD PARÁMETROS ORGANOLÉPTICOS  Captados por los sentidos humanos (vista, olfato y gusto). PARÁMETROS FÍSICOS  Otros parámetros además de los organolépticos. PARÁMETROS QUÍMICOS  Relacionados con la composición de las sustancias que contiene, así como de algunos efectos o propiedades que dependen de dicha composición. PARÁMETROS MICROBIOLÓGICOS  Bacterias que alteran y modifican la aptitud de un agua para un determinado uso. Legislación AGUA RESIDUAL TRATAMIENTO VERTIDO Índices de calidad Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD PARÁMETROS ORGANOLÉPTICOS - COLOR: se debe a la presencia de otras sustancias, en suspensión o disueltas. Efectos: grave contaminación estética, además de dificultar los procesos de fotosíntesis e intercambios de oxígeno (disminuye la concentración de oxígeno en el medio). - OLOR: se debe a gases liberados durante el proceso de descomposición anaerobia de materia orgánica y a la presencia de determinados compuestos de origen industrial. - SABOR: hay muchas sustancias responsables de sabor en un agua, tanto de carácter orgánico como inorgánico (sales de metales). Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD PARÁMETROS ORGANOLÉPTICOS -TURBIDEZ: debida a la presencia de materias en suspensión finamente divididas: arcillas, limos, granos de sílice, materia orgánica, etc. La medida de la turbidez  método nefelométrico: se determina la turbidez por referencia entre la intensidad de luz dispersada por la muestra de agua, en determinadas condiciones, y un patrón de referencia, en las mismas condiciones. Cuanto mayor sea la intensidad de luz dispersada, mayor es la turbidez. Los valores se expresan en unidades nefelométricas, NTU (Nephelometric Turbidity Units) si el patrón utilizado es la formalina. Importante en usos del agua destinados al consumo humano, así como en muchas aplicaciones industriales. LEGISLACIÓN  Real Decreto 1620/2007 (reutilización) Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD PARÁMETROS FÍSICOS SÓLIDOS TOTALES: materia que se obtiene como residuo tras someter al agua a un proceso de evaporación a temperaturas entre 103 y 105 ºC. SÓLIDOS SUSPENDIDOS: tamaño de partícula > 2 µm SÓLIDOS FILTRABLES: tamaño de partícula < 2 µm SÓLIDOS SEDIMENTABLES: SÓLIDOS NO SEDIMENTABLES: el SÓLIDOS COLOIDALES: SÓLIDOS DISUELTOS fracción que sedimentan en el resto de sólidos suspendidos. tamaño de partícula fondo de un recipiente de 0,001- 2 µm forma cónica en un tiempo de 60 minutos. Sólidos volátiles: desaparecen en forma de gas a 550 ± 50 ºC Sólidos fijos: el residuo tras tratamiento a 550 ± 50 ºC Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD PARÁMETROS FÍSICOS Efectos de una concentración de sólidos elevada: Afecta al sabor y olor del agua, por lo que el consumidor la rechaza. Disminuye la intensidad de la radiación solar en determinadas zonas del agua, lo que perjudica la función clorofílica y, en consecuencia, afecta a la concentración de oxígeno disuelto. Además, una fracción de estos sólidos puede decantarse en el fondo, produciendo su descomposición anaerobia, lo que origina malos olores. LEGISLACIÓN  Real Decreto 2116/1998 (vertido) (modifica al Real Decreto 509/1996) PORCENTAJE MÍNIMO DE PARÁMETRO CONCENTRACIÓN MÉTODO DE MEDIDA DE REFERENCIA REDUCCIÓN Filtración de una muestra representativa a través de una membrana de filtración de 0,45 micras. Secado a Total de sólidos en 105 ºC y pesaje. 35 mg/L 90 suspensión Centrifugación de una muestra representativa (durante 5 minutos como mínimo, con una aceleración media de 2800 a 3200 g), secado a 105 ºC y pesaje. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD PARÁMETROS FÍSICOS - TEMPERATURA: la temperatura del agua residual suele ser siempre más elevada que la del agua de suministro, debido a la incorporación de masas de agua caliente urbanas o industriales. Efectos: disminución de la solubilidad y concentración del oxígeno en el agua (cauce) y mayor velocidad de reacciones químicas y bioquímicas en el ecosistema  mayor consumo de oxígeno. - CONDUCTIVIDAD: está estrechamente ligada a la concentración de sustancias disueltas y a su naturaleza. Las sales minerales son, en general, buenas conductoras, mientras que las materias orgánicas y coloidales tienen escasa conductividad (Siemen). Depende de la presencia de iones, [], movilidad y valencia. Medida indirecta: salinidad, pH. - RADIOACTIVIDAD: proviene de las actividades nucleares (residuos y escapes), usos farmacológicos, médicos e industriales de radioisótopos. Este origen es el más dañino y preocupante en las aguas, pudiéndose citar entre los isótopos más frecuentes en aguas: 226Ra, 230Th, 90Sr y 137Cs. (Bequerelio) Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD PARÁMETROS QUÍMICOS - MATERIA ORGÁNICA: Casi el 75 % de los sólidos en suspensión y un 40% de los filtrables son de naturaleza orgánica. Principales grupos de sustancias en aguas residuales son: Aguas residuales urbanas y agropecuarias  Proteínas (40 - 60 %) MATERIA ORGÁNICA  Hidratos de carbono (25 - 50 %) BIODEGRADABLE  Grasas y aceites (10%) Proc. aerobios Proc. anaerobios  Pequeñas cantidades de moléculas orgánicas sintéticas MATERIA ORGÁNICA NO BIODEGRADABLE  Tensioactivos Materia orgánica Aguas residuales  Compuestos orgánicos volátiles refractaria industriales  Pesticidas y productos de uso agrícola Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD Contaminantes prioritarios de naturaleza orgánica. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD PARÁMETROS QUÍMICOS A) Demanda biológica de oxígeno (DBO) B) Demanda química de oxígeno (DQO) DETERMINACIÓN MATERIA ORGÁNICA: C) Carbono orgánico total (COT) D) Demanda teórica de oxígeno (DTeO) A) Demanda biológica de oxígeno (DBO) Cantidad de oxígeno necesaria para degradar la materia orgánica presente en el agua residual mediante procesos bioquímicos (proceso aerobio): M.O + O 2 + nutrientes + µOr  → CO2 + H 2O + ( µOr) nuevos + energía Se determina midiendo el consumo de oxígeno disuelto en el agua. Suele realizarse en un período de 5 días a 20 ºC (DBO5), aunque pueden usarse mayores períodos. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD PARÁMETROS QUÍMICOS A) Demanda biológica de oxígeno (DBO) LIMITACIONES  Duración de 5 días.  Se necesita elevada concentración de microorganismos que estén aclimatados al agua residual, ya que si la concentración es baja puede dar un valor falso cercano a 0.  Pretratamiento de la muestra necesario cuando hay residuos tóxicos.  Necesidad de reducir el efecto de los organismos nitrificantes. APLICACIONES  Determinar la cantidad aproximada de oxígeno necesaria para estabilizar biológicamente la materia orgánica presente.  Dimensionar las instalaciones de tratamiento de aguas residuales.  Medir la eficacia de algunos procesos de tratamiento.  Controlar el cumplimiento de las limitaciones a que estén sujetos los vertidos. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD A) Demanda biológica de oxígeno (DBO) La oxidación bioquímica es un proceso lento: - En 5 días se alcanza 60-70%. - A los 20 días se completa la oxidación del 95-99% de la materia carbonosa. Oxidación simultánea de ambos tipos de materia orgánica Nitrificación en el ensayo: Degradación de la (oxidación de amoniaco a nitrito y nitrato) materia orgánica de origen nitrogenado 3 Nitrosomonas NH 3 + O2  → HNO2 + H 2O (DBON) 2 DBO (mg/l) 1 Nitrobacter HNO2 + O2  → HNO3 2 Degradación de la matería orgánica de origen carbonoso (DBOC) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 CURVA TÍPICA OBTENIDA MEDIANTE Tiempo (días) UN ENSAYO DE DBO Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD A) Demanda biológica de oxígeno (DBO) Nutrientes Aire Agua de dilución Muestra de Sin inocular agua a analizar Agua destilada Nutrientes Aire Inóculo Agua de Muestra de Con inoculación dilución agua a analizar Agua destilada Testigo inoculado Muestra diluida Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD A) Demanda biológica de oxígeno (DBO) DBO5: Demanda biológica de oxígeno a cinco días Periodo en el cual se oxida aproximadamente el 60-70% de la materia orgánica carbonosa. Medida: [O2] a t = 0 y t = 5 días. Condiciones: pH = 7 – 7,5; T = 20°C; ausencia de luz (evitar producción de oxígeno por las algas). Dilución: muestra inicial con agua saturada en oxígeno. Aguas con [µorganismos] pequeña: inoculación. Valores de DBO5 Agua muy pura: DBO5 < 3 ppm de O2. Agua de pureza intermedia: DBO5 = 3 – 5 ppm de O2. Agua contaminada: DBO5 > 8 ppm de O2. Agua residual urbana: DBO5 = 100 – 400 ppm de O2. Agua residual industrial: DBO5 hasta 10000 ppm de O2. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD PARÁMETROS QUÍMICOS B) Demanda química de oxígeno (DQO) Cantidad de oxígeno que se necesita para eliminar la materia orgánica por vía química (mg O2 L-1). Se utiliza un agente químico fuertemente oxidante en medio ácido (K2Cr2O7 con Ag2SO4 como catalizador). MO + Cr2O72− + H + cata  +Q → Cr 3+ + CO2 + H 2O Los valores de DQO son superiores a los de DBO5 ⇒ mayor número de compuestos orgánicos oxidables. Ensayo más rápido (3 horas) que DBO5 ⇒ permite una estimación rápida de la DBO5, siempre que se conozca la relación entre ambas. DQO = 1,6·DBO5 Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD PARÁMETROS QUÍMICOS C) Carbono orgánico total (COT) Se inyecta la muestra en un horno a alta temperatura o en un medio fuertemente oxidante (catalizador platino). El carbono orgánico se oxida a CO2 y éste se mide cuantitativamente mediante infrarrojos o cromatografía. Es un ensayo rápido, aplicable a muestras con bajo contenido orgánico. No hay interferencias con el N. D) Demanda teórica de oxígeno (DTeO) La materia orgánica es una combinación de C, H, O y N, principalmente. Si se conociera la fórmula de la materia orgánica presente, podría calcularse la cantidad de oxígeno necesaria para que se produjesen completamente las reacciones químicas de oxidación. Es un parámetro usado para caracterizar aguas residuales sintéticas. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD PARÁMETROS QUÍMICOS LEGISLACIÓN  Real Decreto 2116/1998 (vertido) (modifica al Real Decreto 509/1996) PORCENTAJE MÍNIMO PARÁMETROS CONCENTRACIÓN O2 MÉTODO DE MEDIDA DE REFERENCIA DE REDUCCIÓN Muestra homogeneizada, sin filtrar ni decantar. Demanda bioquímica de Determinación del oxígeno disuelto antes y 70-90 oxígeno (DBO5 a 20 ºC) 25 mg/L después de cinco días de incubación a 20ºC ±1ºC, 40 en completa oscuridad. Aplicación de un inhibidor sin nitrificación de la nitrificación. Demanda química de Muestra homogeneizada, sin filtrar ni decantar. 125 mg/L 75 oxígeno (DQO) Dicromato potásico. relacionado con el caudal de entrada Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD PARÁMETROS QUÍMICOS - MATERIA INORGÁNICA: A) pH Medida de la concentración de protones en el agua (- log [H+] ) Parámetro adimensional que indica el comportamiento ácido o básico de la misma. Afecta fundamentalmente al tipo de microorganismos que se desarrollan en el reactor biológico y su actividad metabólica. Influye en la velocidad de degradación de la materia orgánica. Valores recomendados: 6,5-8,5 B) Oxígeno disuelto Se suele expresar como la concentración de oxígeno disuelto en agua en mg O2 L-1. Si el oxígeno disuelto varía fuera de los límites normales, indica que algo pasa y esta desviación tiene diferentes efectos sobre las propiedades del agua. Indispensable para la vida en el seno de la misma y de él depende la actividad física, química y biológica en el seno del agua. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD PARÁMETROS QUÍMICOS - MATERIA INORGÁNICA: C) Bionutrientes: nitrógeno y fósforo Son nutrientes esenciales para el desarrollo de los microorganismos y flora acuática. Sin embargo, elevadas concentraciones provocan eutrofización. - FÓSFORO (se fija en las partículas del suelo) o Nutriente limitante de la eutrofización. o Diferentes fases: solución, partículas sólidas, organismos vivos acuáticos… o La presencia del fósforo en aguas se debe a: Meteorización y lixiviación de las rocas superficiales. Aguas residuales urbanas. Aguas residuales industriales. Escorrentía agrícola – ganadera. o La forma de medirlo está estandarizada y se expresa en mg o µg de P L-1. En ocasiones se distingue de esta cantidad total, la que está en disolución y la que está en estado sólido. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD PARÁMETROS QUÍMICOS - MATERIA INORGÁNICA: C) Bionutrientes: nitrógeno y fósforo - NITRÓGENO (lixiviación de nitratos) Componentes básicos de las proteínas. LEGISLACIÓN  Real Decreto 2116/1998 (vertido) (modifica al Real Decreto 509/1996) PORCENTAJE MÍNIMO DE PARÁMETROS CONCENTRACIÓN MÉTODO DE MEDIDA DE REFERENCIA REDUCCIÓN 2 mg/L P Espectrofotometría de absorción Fósforo total 80 1mg/L P molecular 15 mg/L N Espectrofotometría de absorción Nitrógeno total 70-80 10 mg/L N molecular Nitrógeno total: N kjeldahl (∑nitrógeno orgánico + amoniaco) D) Metales pesados: Ni, Mn, Pb, Cr, Cd, Zn, Cu, Fe, Hg … A nivel de trazas algunos son necesarios para el normal desarrollo de los procesos biológicos. Un exceso puede provocar toxicidad o inhibición. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD PARÁMETROS MICROBIOLÓGICOS MICROORGANISMOS PATÓGENOS Organismo Enfermedad Organismo Enfermedad Bacterias Protozoos Escherichia coli Gastroenteritis Balantidium coli Balantidiasis Legionella pneumophila Legionelosis Crytosporidium Criptosporidiosis Leptospira Leptospirosis Entamoeba histolytica Ameabiasis (disentería Salmonella typhi Fiebre tifoidea Giardia lamblia amébica) Salmonella Salmonelosis Giardiasis Helmintos Shigella Shigelosis Ascariasis Ascaris lumbricoides Vibrio cholerae Cólera Enterobiasis Enterobius vericularis Yersinia enterolítica Yersinosis Fascioliasis Fasciola hepática Enfermedades respir. Hymenlepiasis Virus Hymenolepis nana Gastroenteriris, anomalías Teniasis Adenovirus (31 tipos) Taenia saginata cardicas, meningitis Teniasis Enterovirus (67 tipos) T. solium Hepatitis infecciosas Trichuriasis Hepatitis A Trichuris trichiura Gastroenteritis Agente Norwalk Gastroenteritis Reovirus Gastroenteritis Rotavirus Proceden de desechos humanos que estén infectados o sean portadores de una determinada enfermedad. Responsables de gran número de muertes. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 4. ÍNDICES DE CALIDAD PARÁMETROS MICROBIOLÓGICOS MICROORGANISMOS INDICADORES Los organismos patógenos se presentan en concentraciones muy pequeñas Se necesitan otros organismos que nos sirvan de indicadores Coliformes (totales y fecales) Streptococos fecales Enterococos fecales Su ausencia indica que el agua está libre de patógenos Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 5. TIPOS DE AGUAS RESIDUALES Aguas residuales: aquellas aguas alteradas en su composición por el uso al que han sido sometidas, y en consecuencia también en su calidad. “Combinación de residuos líquidos, o aguas portadoras de residuos, procedentes de residencias, instituciones, establecimientos industriales y comerciales, a los que se pueden agregar aguas subterráneas, superficiales y pluviales” Tipos según su procedencia: - Urbanas: domésticas o sanitarias (fecales o de limpieza). PUNTUAL - Industriales: comerciales o industriales. PUNTUAL - Agropecuarias: agrícolas o ganaderas. (DIFUSO) Impacto contaminante de los vertidos de aguas residuales es función de: - Características - Cantidad CONOCIMIENTO DE LA COMPOSICIÓN - Composición - Capacidad de autodepuración del medio receptor Para la correcta gestión (recogida, tratam., evaluación) Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 3. TIPOS DE AGUAS RESIDUALES Características físicas, químicas y biológicas del agua residual y su procedencia Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 5. TIPOS DE AGUAS RESIDUALES EFLUENTES URBANOS Aguas de escorrentía superficial y de drenajes (aguas blancas): aguas pluviales, de limpieza pública, riego y otros servicios. Aguas procedentes del uso doméstico (aguas negras): aguas procedentes de zonas de viviendas y de servicios, como son las aguas de cocina, baño, lavado, fecales etc. AGUAS BLANCAS Se caracterizan por su carácter intermitente de caudal y por una contaminación importante en los primeros minutos de producción (15-30 minutos) por arrastre de sustancias: Concentración Parámetro (mg/L) Deposición de contaminantes atmosféricos. Sólidos Suspensión Totales 230 Sólidos Suspensión Volátiles 40 Arrastre de residuos y restos de basuras de calles. DBO 25 DQO 65 Contaminantes procedentes del tráfico: Nitrógeno amoniacal 0,2 Nitrógeno orgánico 0,5 - Hidrocarburos, plomo etc. Nitratos 1,4 Fosfatos Totales 1,15 Contaminantes de zonas ajardinadas: biocidas, abono etc. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 5. TIPOS DE AGUAS RESIDUALES EFLUENTES URBANOS AGUAS NEGRAS Se caracterizan por un caudal y contaminación mucho más regulares que las aguas blancas. Predominan los componentes de las aguas fecales, aguas de limpieza y aguas de uso alimentario. Entre las sustancias y especies presentes destacan: Compuestos orgánicos naturales: proteínas, azúcares, urea, grasas, ácido acético y láctico, aceites vegetales, etc. Sales: hidrogenocarbonatos, sulfatos, cloruros, nitratos, etc. Gases provenientes de la descomposición de la materia orgánica: metano, ácido sulfhídrico, etc. Nutrientes: compuestos de nitrógeno y de fósforo, este último procedente en buena medida de los detergentes. Microorganismos: Coliformes totales y fecales, estreptococos, virus, etc. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua Parámetro Contaminación Contaminación Contaminación 5. TIPOS DE AGUAS RESIDUALES (ppm ó mg/L) Alta Media Baja Sólidos Totales 1000-1200 500-700 200-300 Volátiles 600-700 200-400 120-170 AGUAS NEGRAS Fijos 300-600 150-300 80-130 Sólidos Suspensión 350-500 200-300 100 Tasas de emisión medias: Volátiles 275-400 150-250 70 Fijos 75-100 50 30 Materia en suspensión: Sólidos Sedimentables 250 180 40 - 90-100 g/habitante-día. Volátiles 100 70 15 Fijos 150 110 25 Materia orgánica (en suspensión y disuelta): Sólidos Disueltos 500-850 200-500 100-200 - 60-65 g/habitante-día. Volátiles 300-325 100-200 50-100 Fijos 200-525 100-300 50-100 Nutrientes, compuestos de P y N: DBO 300 200 100 DQO 800-1000 450-500 160-250 - 10 g/habitante-día. Oxígeno disuelto 0 0,1 0,2 Aceites y grasas 150 100 50 Contaminantes principales: Nitrógeno total 85-90 40-50 20-25 Nitrógeno amoniacal 50 25-30 12-15 Bacterias y virus (origen fecal). Nitrógeno orgánico 35 15-20 8-10 Aceites y grasas (cocina y lavado). Nitritos 0.05-0,10 0-0,05 0 Nitratos 0,40 0,20 0,10 Sales disueltas: Fósforo total (como P) 17-20 7-10 2-6 - Cloruros de la orina. P-orgánico 5 3 2 P-inorgánico 15 7 4 Trazas de elementos tóxicos: Cloruros 100-175 50-100 15-30 - Metales pesados. Alcalinidad (CaCO3) 200 100 50 pH 6,9-7,5 6,9-7,5 6,9-7,5 Coliformes Totales/100mL > 109 108-109 < 108 Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 5. TIPOS DE AGUAS RESIDUALES EFLUENTES AGRARIOS - Aguas destinadas para riego: uso agrícola. - Residuos líquidos de ganado: purines. - Aguas utilizadas en explotaciones ganaderas, sobre todo en operaciones de limpieza que puedan arrastrar el estiércol y los purines. Carácter de contaminación difusa  difícil tratamiento. Efluentes Muy difíciles de captar y canalizar. agrícolas En España el regadío demanda unos 6.000 m3 de agua/Ha-año. Contienen fundamentalmente restos de fertilizantes y pesticidas. Se originan durante la cría y aprovechamiento de animales estabulados. Efluentes En muchos casos los efluentes líquidos son mezclados con residuos sólidos (estiércol ganaderos etc.) y gestionados como residuos, debido a su elevada carga contaminante. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 5. TIPOS DE AGUAS RESIDUALES EFLUENTES AGRARIOS Efluentes ganaderos Características: - Elevado contenido en materia orgánica biodegradable y especies inorgánicas reactivas (NH3) [consumo O2] - Actividad microbiológica - Metales pesados (Cu de los piensos) - Altas cantidades de N y P - Olores molestos e intensos (gases: amoniaco y sulfuro de hidrógeno) Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 5. TIPOS DE AGUAS RESIDUALES EFLUENTES INDUSTRIALES - Los vertidos originados en las etapas del proceso de producción. - Las procedentes de generación e intercambio de calor. - Otros tipos de aguas vertidas desde la instalación. CARACTERÍSTICAS: Su captación debe ser contemplada en el propio diseño de la planta industrial. En algunos casos vierten sus efluentes a las redes de alcantarillado de municipios (Regulado por las Comunidades Autónomas). Composición de los efluentes industriales específica, según el tipo de industria y método de producción correspondiente (pero todas ellas tendrán un componente urbano o doméstico). La actividad industrial es, quizás, la más contaminante de las aguas, tanto en aspecto cualitativo como cuantitativo: Cantidades de agua empleadas: 100 m3/t de acero 50-100 m3/t de papel 600 m3/t de fertilizante. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 5. TIPOS DE AGUAS RESIDUALES COMPARACIÓN EFLUENTES INDUSTRIALES CON EFLUENTES URBANOS: Pueden contener sustancias orgánicas sintéticas de carácter no biodegradable. Pueden contener una gran diversidad de compuestos químicos, muchos de ellos de elevada toxicidad. Los pH suelen ser muy variables. No contienen prácticamente bacterias y virus. Presentan valores superiores de materias en suspensión. Pueden presentar carencia de nutrientes. Su temperatura puede ser elevada. Pueden presentar radiactividad (las procedentes de centrales nucleares y minería de uranio). Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 5. TIPOS DE AGUAS RESIDUALES CONTAMINANTES PRINCIPALES EN DIFERENTES TIPOS DE INDUSTRIA Contaminantes Industria 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Acero x xx xx x v v xx xx - - v x Alimentación xx x xx xx xx xx v - v - - v Automóvil - - xx xx xx xx xx x - xx - x Coque y gas x x xx xx xx xx xx - - - xx xx Curtidos x xx xx xx xx xx xx xx v - - x Granja ganado - - xx xx - - - - - - - x Minería v v xx xx xx xx v xx - - v xx Papel xx x x x xx xx - v x - xx x Petróleo - x x x xx xx xx v x - x x Textil xx x x - - - x - x x - x 1. Color 7. Aceites y grasa XX: Gran Importancia 2. Calor 8. Metales pesados X: Importancia Media 3. Sólidos en suspensión 9. Tóxicos orgánicos -: Sin importancia 4. Ácidos o bases. 10. Detergentes V: Variable en la Industria 5. DQO 11. Fenoles (puede contribuir) 6. DBO 12. Salinidad Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 5. TIPOS DE AGUAS RESIDUALES EFLUENTES INDUSTRIALES HABITANTE EQUIVALENTE / UNIDAD DE PRODUCTO: Para comparar con efluentes urbanos o para diseñar plantas depuradoras mixtas de aguas industriales y urbanas, se establece la carga contaminante de las industrias en habitante equivalente/unidad de producto. La medida equivalente que permite una equiparación aproximada entre distintos tipos de vertidos es el valor medio diario que se considera que un habitante, en una sociedad desarrollada como la nuestra, emite considerando todos los usos urbanos del agua: 1 habitante equivalente (h-e) = 60 g O2 (DBO)/día ó 90 g SS/día. Para industrias con efluentes en los que la materia orgánica es uno de los contaminantes principales, se utiliza la equivalencia en DBO: Industrias alimentarias, químicas orgánicas etc. Para el resto de industrias (cementeras, fertilizantes, vidrio etc.) se utiliza la equivalencia en sólidos en suspensión (SS). Equivalente Industria Concepto Población DETERMINAR EL Nº DE HABITANTES Central Lechera 100 litros leche 50 QUE OCASIONARÍA UNA Fábrica de Pasta Kraft 1 Tonelada de pasta 400 CONTAMINACIÓN SEMEJANTE A UN Azucarera 1 Tonelada de remolacha 150 VERTIDO INDUSTRIAL Cervecera 1000 litros de cerveza 200 Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 6. DIRECTIVA MARCO DEL AGUA La Directiva Marco Europea del Agua (DMA) nace como respuesta a la necesidad de unificar las actuaciones en materia de gestión de agua en la Unión Europea. Entró en vigor el 22 de diciembre de 2000. Representa un hito en la gestión de los recursos hídricos y sus ecosistemas relacionados. Es la Directiva 2000/60/CE (33 sustancias prioritarias), por la que se establece un marco comunitario de actuación en el ámbito de la política de aguas. Objeto  establecer un marco para la protección de las aguas superficiales continentales, las aguas de transición, las aguas costeras y las aguas subterráneas. a) Prevenir todo deterioro adicional y proteger y mejorar el estado de los ecosistemas acuáticos. b) Promover un uso sostenible del agua. c) Reducción progresiva de los vertidos, las emisiones y las pérdidas de sustancias prioritarias. d) Interrupción o supresión gradual de los vertidos, las emisiones y las pérdidas de sustancias peligrosas prioritarias. d) Reducción progresiva de la contaminación del agua subterránea y evitar nuevas contaminaciones. e) Paliar los efectos de las inundaciones y sequías. Trasposición de la Directiva 2000/60/CE en España  Ley 62/2003, de 30 de diciembre, de medidas fiscales, administrativas y del orden social. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua Los principales hitos y etapas del proceso de implantación de la directiva Marco del agua (DMA) son: Calendario Asunto Documentos 22 Dic 2000 Entrada en vigor de la Directiva Marco del Agua 22 Dic 2007 Esquema provisional de Directiva (Art. 25) los temas importantes 22 Dic 2003 (*) Trasposición de la Ley 62 / 2003 respecto a la gestión del Directiva (Art. 23) agua de la cuenca (Art.14) Definición de R.D.125/2007 Ámbito 22 Dic 2008 Consulta pública del Demarcaciones Territorial D.H. borrador del Plan Hidrográficas y designación R.D.126/2007 Comité de Hidrológico de cuenca (Art. de Autoridades Autoridades Competentes 13) Competentes (Art. 3) 22 Dic 2009 Publicación de los Planes 22 Dic 2004 (**) Características de la Consulta Pública Hidrológicos de cuenca Demarcación Hidrográfica, Documentos Iniciales (Art.13). Estudio del impacto Establecimiento de los ambiental de la actividad Programas de Medidas humana y análisis (Art. 11 ap.7) económico del uso del 22 Dic 2010 Política de precios que agua (Art.5) proporcione incentivos Registro de zonas RZP Norte adecuados para el uso Protegidas (Art. 6) RZP Miño-Limia eficiente de los recursos RZP Duero hídricos (Art.9) RZP Tajo 22 Dic 2012 Programas de Medidas RZP Guadiana operativos (Art. 11) RZP Guadalquivir 22 Dic 2015 Cumplimiento de los RZP Segura objetivos medioambientales RZP Jucar (Art.4) RZP Ebro 22 Dic 2021 Finalización del 1er ciclo 22 Dic 2006 Seguimiento de las aguas Consulta Pública de Gestión (art. 4 y 13) superficiales, del estado de Documentos Iniciales 22 Dic 2027 Finalización del 2º ciclo de las aguas subterráneas y Gestión. Lineas finales para de las zonas protegidas el cumplimiento de los (Art.8). objetivos (Art. 4 y 13) Información y consulta Calendario Asunto Documentos públicas sobre calendario y programa de trabajo del Plan de cuenca (Art.14) (*) El Estado español traspuso la Directiva marco a la legislación nacional mediante el artículo 129 Finalización del ejercicio de la Ley 62/2003 de medidas fiscales administrativas y del orden social, de 31 de diciembre del 2003 de Intercalibración (**) El Estado español ha enviado a la Comisión Europea la información requerida por los artículos Definición de condiciones 5 y 6, en junio de 2005. de referencia y objetivos. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 7. LEGISLACIÓN DE VERTIDO Y REUTILIZACIÓN Real Decreto 2116/1998, de 2 de octubre, por el que se modifica el Real Decreto 509/1996, de 15 de marzo, de desarrollo del VERTIDO Real Decreto-ley 11/1995, de 28 de Objetivos: diciembre, por el que se establecen las normas aplicables al tratamiento de las Prevenir y reducir al máximo posible la contaminación y sus aguas residuales urbanas. efectos. Aplicar una política ambiental de protección del medio en la planificación y desarrollo urbano, industrial y agrícola. Real Decreto-ley 11/1995 Real Decreto 509/1996 Real Decreto 2116/1998 Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 7. LEGISLACIÓN DE VERTIDO Y REUTILIZACIÓN VERTIDO PORCENTAJE MÍNIMO DE PARÁMETROS CONCENTRACIÓN MÉTODO DE MEDIDA DE REFERENCIA REDUCCIÓN Muestra homogeneizada, sin filtrar ni decantar. Determinación del oxígeno Demanda bioquímica 70-90 disuelto antes y después de cinco días de de oxígeno (DBO5 a 25 mg/L O2 40 incubación a 20ºC ±1ºC, en completa 20ºC) sin nitrificación oscuridad. Aplicación de un inhibidor de la nitrificación. Demanda química de Muestra homogeneizada, sin filtrar ni 125 mg/L O2 75 oxígeno (DQO) decantar. Dicromato potásico. Filtración de una muestra representativa a través de una membrana de filtración de 0,45 micras. Secado a 105 ºC y pesaje. Total de sólidos en 35 mg/L 90 Centrifugación de una muestra suspensión representativa (durante 5 minutos como mínimo, con una aceleración media de 2800 a 3200 g), secado a 105 ºC y pesaje. PORCENTAJE MÍNIMO DE PARÁMETROS CONCENTRACIÓN MÉTODO DE MEDIDA DE REFERENCIA REDUCCIÓN 2 mg/L P (de 10000 a 100000 h-e)b Espectrofotometría de absorción Fósforo total 80 1mg/L P (más de molecular 100000 h-e) 15 mg/L N (de 10000 a 100000 h-e) Espectrofotometría de absorción Nitrógeno total 70-80 10 mg/L N (más de molecular 100000 h-e) Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 7. LEGISLACIÓN DE VERTIDO Y REUTILIZACIÓN REUTILIZACIÓN (R.D 1620/2007) Agrícola Recreativo Municipal Tratamientos Industrial A B C D E F G** Primario xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx Secundario xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx Filtración con arena x x xxx x xxx xx Nitrificación x xxx Desnitrificación xx Coagulación / Floculación x xx Adsorción xx Desionización x xx Desinfección x xxx x xxx x xxx xxx Usos. A: Cultivos de uso humano no directo, B: Cultivos que se consumen cocinados y piscicultura, C: Cultivos que se consumen crudos, D: sin contacto humano, E: con contacto humano, F: aguas no potables, G: aguas potables** Trat. x: Pueden ser necesarios, xx: al menos uno de ellos es necesario, xxx: indispensable. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 7. LEGISLACIÓN DE VERTIDO Y REUTILIZACIÓN REUTILIZACIÓN Los aspectos más importantes a controlar para que la reutilización no de problemas son: Transmisión de enfermedades. Colmatación y salinización de suelos. Sustancias tóxicas y bioacumulativas. Los contaminantes o sustancias responsables de estos problemas son: Sólidos en suspensión: depósitos de fango condiciones anaerobias. Materia orgánica biodegradable (DBO): agota el oxígeno disuelto en las aguas  condiciones anaerobias. Materia orgánica no biodegradable: problemas de toxicidad y bioacumulación (pesticidas). Bionutrientes: eutrofización, contaminación por nitratos en las aguas subterráneas… Metales pesados: toxicidad y bioacumulación. Sales disueltas: perjudicial para muchos cultivos. Microorganismos patógenos: transmisión de enfermedades a través de cualquier vía. Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua REUTILIZACIÓN Real Decreto-ley 1620/2007 Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 7. LEGISLACIÓN DE VERTIDO Y REUTILIZACIÓN REUTILIZACIÓN Real Decreto-ley 1620/2007 Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua REUTILIZACIÓN Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 7. LEGISLACIÓN DE VERTIDO Y REUTILIZACIÓN REUTILIZACIÓN Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 7. LEGISLACIÓN DE VERTIDO Y REUTILIZACIÓN REUTILIZACIÓN Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 7. LEGISLACIÓN DE VERTIDO Y REUTILIZACIÓN REUTILIZACIÓN Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 8. LISTA DE SUSTANCIAS PRIORITARIAS Sustancia prioritaria: sustancia que presenta un riesgo significativo para el medio acuático comunitario, o a través de él, incluidos los riesgos de esta índole para las aguas utilizadas para la captación de agua potable, y reguladas a través del artículo 16 de la Directiva 2000/60/CE, del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de octubre de 2000. Directiva Marco del Agua 2000/60/CE (33 sustancias prioritarias) y 2008/105/CE (33 y otros 8 contaminantes regulados en la UE) y Directiva 2013/39/UE por la que se revisa la lista de sustancias prioritarias existentes y se establecen normas de calidad ambiental (NCA) para sustancias prioritarias (SP) en el ámbito de la política de aguas (1ª lista de seguimiento) Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO  Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua 8. LISTA DE SUSTANCIAS PRIORITARIAS Tema 1. Aspectos Generales Relacionados con la Gestión del Agua TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DE ABASTECIMIENTO