Las agua residuales también se conoce como aguas servidas en las Normas para la clasificación y el control de la calidad de los cuerpos de agua y vertidos o efluentes líquidos ( Decreto No 883) (1995, octubre 11). Gaceta Oficial de la República de Venezuela, 5023 (Extraordinario), Diciembre 18, 1995 en el articulo No 2, define aguas servidas: "aguas utilizadas o residuales provenientes de una comunidad, industria, granja u otro establecimiento, con contenido de materiales disueltos y suspendidos"
Características de las aguas residuales
Origen
Así
de acuerdo con su origen, las aguas residuales pueden ser clasificadas como:
§ Domesticas: son aquellas aguas utilizadas con
fines higiénicos (sanitarios, cocinas, lavanderías, etc.) Consisten básicamente
en residuos humanos que llegan a las redes de alcantarillado por medio de las
descargas de las instalaciones hidráulicas de la edificación y también en
residuos originados en establecimientos comerciales, públicos y similares.
§ Industriales: son residuos líquidos generados en los
procesos industriales. Poseen características específicas, dependiendo del tipo
de industria.
§ Infiltración y caudal adicionales: las aguas de
infiltración penetran en el sistema de alcantarillado a través de los empalmes
de las tuberías, paredes de las tuberías defectuosas, tuberías de inspección y
limpieza, cajas de paso, estructuras de los pozos de registro, estaciones de
bombeo, etc. Hay también aguas pluviales, que son descargadas por medio de
varias fuentes, como canales, drenajes y colectores de agua de lluvias.
§ Pluviales: son aguas lluvias, que descargan
grandes cantidades de agua sobre el suelo. Parte de estas aguas es drenada y
otra escurre por la superficie, arrastrando arena, tierra hojas y otros
residuos que pueden estar sobre el suelo.
De acuerdo con
el tipo de agua residual que colectan, los sistemas de alcantarillado pueden
clasificarse en:
§ Sistema único o combinado: las aguas
pluviales y las aguas residuales domésticas son transportadas conjuntamente por
el mismo sistema.
§ Sistema parcialmente separado: en este
sistema es admitida en la red apenas la fracción de las aguas pluviales
provenientes de las viviendas.
§ Sistema completamente separado: las aguas
pluviales y las aguas residuales domésticas son conducidas en líneas
independientes.
Según Azevedo
Netto y Álvarez (1973), las principales ventajas del sistema completamente
separado son:
§ Permite la
construcción por partes independientes (colectores sanitarios, donde sea
conveniente e independientemente, galerías de aguas pluviales, donde sea
necesario).
§ Facilita la
construcción por etapas, de acuerdo con la disponibilidad y conveniencia
financiera, asegurando mejores condiciones de vialidad.
§ Presenta mejores
condiciones para el empleo de tuberías industriales de más bajo costo y más
fácil instalación.
§ Presenta mejores
condiciones para mantener tensiones tractivas mínimas en las tuberías.
§ Puede ser
asentado en las vías públicas no pavimentadas y sin lecho definido.
§ Asegura mejores
condiciones para el control de la contaminación de las aguas que se van a
tratar, reduciendo el costo de las plantas de tratamiento.
Características cualitativas y cuantitativas
La primera
medida al comenzar el examen de datos para la elaboración del diseño de un
sistema de tratamiento de aguas residuales se relaciona con la determinación de
la cualidad y la cantidad de residuos que serán encaminados a la planta de tratamiento, para que sea posible
un dimensionamiento más próximo a la realidad, y no basado apenas en datos
obtenidos de la bibliografía.
Las
características de las aguas residuales domésticas son determinadas a partir de
una secuencia de procedimientos que incluye mediciones locales de caudal,
colección de muestras y análisis e interpretación de los resultados obtenidos.
El conjunto de esas actividades se denominan caracterización cualitativa y
cuantitativa de las aguas residuales, Hanai (1997).
La composición y
la concentración de los componentes de los residuos domésticos dependen en gran
medida de las condiciones socio económicas de la población, así como de la
presencia del vertimiento de efluentes industriales en la red de
alcantarillado. En regiones industrializadas, la fracción de residuos
industriales presentes en el agua residual doméstica puede ser bastante
significativa, alterando por completo las características de los mismos.
Características cualitativas
Las aguas
residuales domésticas están constituidas en un elevado porcentaje (en peso) por
agua, cerca de 99,9%, y apenas 0,1% de sólidos suspendidos, coloidales y
disueltos. Sin embargo, esta pequeña fracción de sólidos es la que presentan
los mayores problemas en el tratamiento y su disposición. El agua es apenas el
medio de trasporte de los sólidos.
Fuente: Tebbutt
1977.
Características cuantitativas
Contribución per cápita. Relación agua/agua residual
La contribución
de las aguas residuales domésticas depende fundamentalmente del sistema de
suministro de agua. El agua usada en las viviendas es encaminada posteriormente
a las instalaciones prediales, dirigiéndose luego a las redes de
alcantarillado. Hay, en consecuencia, una nítida correlación entre el consumo
de agua percápita de agua y la contribución a la red de alcantarillado.
El consumo per cápita es un parámetro extremadamente variable entre diferentes sitios,
dependiendo de diversos factores. Tsutiya y Além Sobrinho (1999) citan los
principales:
Hábitos
higiénicos y culturales de la población.
Cantidad de
micromedición del sistema de suministro de agua.
Instalaciones y
equipos hidráulicos.
Control ejercido sobre el consumo.
Valor de la tarifa y existencia o no de
subsidios sociales o políticos.
Abundancia o escasez de manantiales.
Intermitencia o regularidad del
abastecimiento de agua.
Temperatura media de la región.
Renta familiar.
Disponibilidad de equipos domésticos que
utilizan agua en cantidad apreciable.
Índices de industrialización.
Intensidad y tipo de actividad comercial.
Tradicionalmente,
los caudales de aguas residuales se estiman en función de los caudales de
abastecimiento de agua. El consumo per
cápita mínimo adoptado para el abastecimiento de agua de pequeñas
poblaciones es de 80 l/hab-día, pudiendo alcanzar un máximo de 150 l/hab-día.
Para ciudades con población superior a 100.000 habitantes, el valor mínimo
usualmente adoptado es de 150 l/hab-día, Mendoca (1997).
Campos
(1994) cita que los valores generalmente adoptados para el coeficiente de
consumo de agua per cápita varían de 150 a 350 l/hab-día.
La
relación agua residual/agua se denomina coeficiente de retorno “C”. El
coeficiente de retorno es la relación entre el volumen de las aguas residuales
recibido en la red de alcantarillado y el volumen del agua efectivamente
proporcionado a la población. Del total del agua distribuida, parte de ella no
entra en el sistema de alcantarillado. En el caso de las aguas residuales
domésticas, esa agua es desviada para lavar los vehículos, las aceras y las
calles, para la irrigación de jardines y parques públicos, para llenar los
radiadores, para la utilización en piscinas, y parte de ella se infiltra en el
subsuelo, etc. En las industrias, parte del agua se destina a la alimentación
de calderas de vapor, pudiendo ser empleada también en varios procesos de
fabricación.
Determinaciones más significativas
La
temperatura: Es de particular interés si se desea
precisar la magnitud de la serie de parámetros vinculados al campo del
tratamiento de las aguas y los procesos naturales de autodepuración, determinar
los valores de temperatura necesarios para estimar el comportamiento de los
procesos aerobios o anaerobios que en esos casos se aplican o intervienen.
Además, porque la mayor o menor intensidad de las reacciones químicas y
procesos biológicos dependen de la temperatura del ambiente o medio en donde
ellos se manifiestan.
La turbiedad: Nos permite tener una idea
de la cantidad de materias extrañas en suspensión que pueden estar presentes en
las aguas residuales, en especial: arcillas, limo, materia orgánica finamente
dividida, plankton u organismos microscópicos. Se utilizan mayormente, para
apreciar la calidad de los efluentes de las plantas de tratamiento. Por otra
parte, razones estéticas y de desinfección están muy ligadas a la turbiedad
acusada por los efluentes cloacales que se vierten.
El
color: En líquidos cloacales, generalmente, refleja de parcialmente la
magnitud de su concentración, las condiciones mismas del líquido relacionadas
con su envejecimiento y la presencia en ellos de residuos industriales. Es de
particular interés en los efluentes de plantas de tratamiento cuando son
vertidos en masas hídricas receptoras.
Olores:
En líquidos cloacales, especialmente, muestran el grado de septización del
líquido residual: fresco, rancio o séptico. Esto es de particular interés
cuando se trata de precisar la necesidad de aplicar al agua residual ciertos
tratamientos adicionales o el prever el comportamiento de otros en función a
tal circunstancia. El olor, además, puede indicar o hacer sospechar la
presencia de ciertos residuos industriales de interés para el ingeniero, cuando
se trata de establecer antecedentes que ayuden a fijar los métodos de
acondicionamiento y estabilización de estos despojos.
Residuos:
La determinación de los residuos en líquidos cloacales es de enorme valor y
significación, ya que, como ha de exponerse y discutirse más adelante en este
libro, los residuos presentes en las aguas usadas son los que, en gran
proporción, comunican las tantas condiciones indeseables, agresivas, de los
compuestos que se tratan de eliminar, a través de las distintas operaciones y
procesos del tratamiento. Además, porque permiten determinar las modalidades de operación
requeridas por las unidades que procesan los lodos separados durante esos
tratamientos.
Sólidos
totales, fijos y volátiles: La materia sólida presente en los líquidos
residuales (residuo de la evaporación de la muestra), que mide la concentración
y estado físico de las constituyentes del líquido cloacal, es de interés para
determinar la presencia de aquellos, sólidos que por su naturaleza le comunican
propiedades indeseables al agua.
Su concentración permite predecir, en base
a la eficiencia de las distintas etapas del tratamiento que se estimen como
necesarias, el mayor o menor grado de purificación esperado.
La
determinación del pH: En aguas usadas, cuando se conoce la existencia de
descargas de aguas residuales industriales en el sistema, permite predecir, a
“grosso modo”, el comportamiento esperado por ese líquido residual cuando es
sometido a tratamiento; además, la oportunidad de exigir, en un momento dado,
una neutralización de las descargas industriales que provocan el fenómeno.
Cloruros:
En la forma de ion de Cl es uno de los aniones mayormente presente en los
líquidos cloacales, ya que proviene de una de las sales más frecuentemente
utilizadas en la dieta del hombre (cloruro de sodio) y porque aparecen en
muchas ocasiones en lugares cercanos al mar, asociados con las aguas de
infiltración que a través de las juntas de tubería del sistema de recolección
se incorporan al sistema, cargadas con este anión. Su presencia, además, puede
suministrar, en sí mismo, una información adicional sobre la mayor o menor
concentración del líquido residual, y en las aguas de recibimiento puede
constituir un índice indicativo del mayor o menor grado de polución de las
mismas.
Los
sulfuros: Cuando son determinados en líquidos cloacales, nos permiten
conocer acerca de las siguientes formas significativas: sulfuros totales H2S,
HS, sulfuros disueltos (remanentes después que los sólidos suspendidos han sido
removidos por floculación y decantación) e hidrógeno sulfurado no ionizado
(calculado con la concentración de sulfuros solubles y el pH de las muestras).
Esta determinación, a su vez, puede ser de interés para conocer sobre el
comportamiento del líquido cloacal y sobre su mayor o menor estado de
septización. Esto último de interés, cuando se considera la posibilidad de
aplicar a las aguas residuales, pretratamientos que conviertan el despojo en un
líquido más fácilmente tratable.
Nitrógeno:
La determinación del nitrógeno en sus distintas formas (nitrógeno orgánico,
amoniacal, de nitritos y nitratos) en aguas residuales es de particular interés
en el tratamiento de aguas cloacales:
Oxígeno
disuelto: El oxígeno disuelto (OD), en líquidos cloacales, puede indicar el
grado frescura o ranciedad de estas aguas, como también la necesidad de
preverles o no facilidades para un adecuado control de sus olores. Es
considerado, en unión con el análisis de la demanda bioquímica de oxigeno, la
determinación más significativa para los líquidos cloacales y para las aguas
receptoras. En efecto, indica, entre otros: el estado de septización y
potencialidad de los líquidos cloacales en producir malos olores; la calidad de
las aguas receptoras en aceptar o no determinadas formas de vida acuática
necesaria para mantener un equilibrio ecológico del sistema y como fuentes
productoras de alimentos; y para estimar la actividad fotosintética de las
masas hídricas.
Demanda
bioquímica de oxígeno: Esta determinación es, hasta el momento, la de mayor
significación dentro de los análisis aplicados a las aguas residuales y las
masas hídricas receptoras. La DBO, en conjunto con la demanda química de
oxígeno, es capaz de evaluar la materia, responsable de la polución de las
aguas naturales en forma más exacta aún que la que se obtiene a través de la
determinación de los sólidos totales contenidos en aguas polutas.
De acuerdo a su definición: cantidad de
oxígeno requerido para la respiración de los microorganismos responsables de la
estabilización (oxidación) de la materia orgánica a través de su actividad
metabólica en medio aerobio, la demanda bioquímica de oxígeno representa
indirectamente una media de la concentración de materia orgánica biodegradable
contenida en el agua. Como consecuencia de una actividad biológica, la DBO está
influenciada, principalmente, por los factores tiempo y temperatura
Por lo mencionado, la DBO puede y es usada
frecuentemente para conocer el poder polucional de los líquidos que acusan
tales demandas. Indica los requerimientos de oxígeno molecular que las aguas
suelen suplir para que la descomposición pueda llevarse a cabo bajo condiciones
aerobia: aguas sometidas a tratamientos biológicos, o receptores a los cuales
deseamos preservar parcialmente su contenido de oxígeno disuelto por las
razones dadas anteriormente en este capítulo.
Así entendida, la DBO es, a su vez y de
por sí, el parámetro más utilizado para evaluar la eficiencia de los
tratamientos que se aplican a los líquidos residuales. Cualquier reducción de
su contenido presupone una eliminación parcial (o transformación) de la materia
orgánica presente en las aguas negras y, en consecuencia, una reducción de su
poder polucional.
Demanda química de oxígeno: Por
presentar una medida de la cantidad de materia carbonosa contenida en los
diferentes tipos de materia orgánica presentes en aguas residuales, es
utilizada, al igual que la DBO, como una expresión de poder polucional de un
agua. En especial, de aguas residuales, mayormente industriales, que contienen
compuestos tóxicos a los microorganismos responsables de la descomposición de
esa materia orgánica putrescible o no, cuyo interés, en nuestro caso, es fácil
imaginar.
La demanda química de o (DQO) está basada en el hecho de que todos
los compuestos orgánicos (con raras excepciones) pueden ser oxidados a dióxido
de carbono y agua mediante la acción, en medio ácido, de agentes fuertemente
oxidantes. Por esto, los valores de la DQO son mayores a los correspondientes
de la DBO de la muestra, y están en proporción a la mayor o menor cantidad de
materia orgánica biológicamente resistente a ser oxidada. Es de gran interés
determinar este parámetro en los casos
en que se contemplan tratamientos de ciertos despojos líquidos industriales.
Relaciones
entre la DBO y la DQO: Para un determinado líquido residual, generalmente, es posible establecer la relación
entre su DBO y su DQO, con valores mayores a la unidad, indicativa de una
porción de las sustancias orgánicas oxidables por el dicromato – aquéllas que
ejercen una demanda química de oxígeno – no son biodegradables o relativamente
resistentes a la degradación biológica.
En esta relación, cuando se mantiene para
un determinado líquido residual más o menos constante dentro de ciertos límites
aceptables, puede ser utilizada para cálculos rápidos de la DBO del
residuo.
Organismos Vivientes: De acuerdo a la
composición de las aguas residuales y a su mayor o menor concentración, puede
parecer asociados con ellas una gran
cantidad de organismos vivientes en especial bacterias, algas, protozoarios y
otras formas inferiores.
Bibliografía
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Azevedo
Netto, M y Alavrez, G.A.(1973), Manual de Hidraulica, Vol II, 6ª ED, Editorial
Edgar Blucher, Sao Paulo Brasil.
Engenharia Hidráulica e Sanitaria da Escola Politecnica da Universidade de Sao Paulo, Sao Paulo, Brasil.
Hannai,
F.Y.(1997), Caracterizacao Qualitativa e Quantitativa de Esgotos Sanitarios,
Dissertacao (Maestrado), Escola de Engenharia de Sao Carlos, Universidade de
San Paulo. Sao Carlos, Brasil, 235 pp,
Mara, D,D. (1976), Sewage Treatment in Hot Climates, John Wiley Sons, Londres, Inglaterra
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Mendoca, S.R. (1977), Parámetros Básicos para Elaboraco de Projetos de Sistema de Abastecimiento de Agua, Cacepa , Joao Pessoa, Brasil.
Mijares, G. R (1978). Tratamiento de Aguas Residuales (segunda edición), Ediciones la Vega, Caracas Venezuela.
Tsutiya,
M,T, y Alem Sobrinho, P. (1999), Coleta e Transporte de Esgoto Sanitario,
Departamento de
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