Suministro del aguaUnidad 1
El agua es el componente qumico ms
abundante en la biosfera y quizs tambin el
mas importante
Medio fundamental para el funcionamiento metablico
AGUA TOTAL 1.36 X 1018 m3
Ocanos 97.2 %Agua dulce 2.8 %
AGUA DULCE 3.8 X 1018 m3
Encerrada (hielo polar,
suelos, rocas, vapor de
agua, 78%)
Aguas superficiales y
subterrneas, 22%
AGUAS SUPERFICIALES Y
SUBTERRANEAS 8.4 X 1015 m3
Inaccesible 99.4 %
Accesible 0.6 %
AGUAS ACCESIBLES 5 X 1013 m3
Fuentes de Agua
Aguas superficiales
Aguas subterrneas
Aguas recicladas o recuperadas
Aguas marinas
Aguas superficiales
Fuentes importantes de abastecimiento de
agua
Expuestas a contaminacin desde fuentes
diversas e intermitentes (residuos
industriales y municipales, drenaje de reas
urbanas y agrcolas, erosin de suelos, etc)
Puede contener turbidez variable y una diversidad de sustancias
que contribuyen al sabor, olor y color del agua.
Aguas subterrneas
No son tan susceptibles a la contaminacin
debido a la accin filtrante de las partculas del
suelo.
Fuente importante de abastecimiento de agua
debido a su calidad
El agua de pozo es por lo general, de calidad uniforme y carece de turbidez, sin
embargo, puede requerir ablandamiento.
Es de importancia vigilar la calidad del agua subterrnea en relacin a la
ubicacin de pozos spticos o fuentes de contaminacin ambiental
Aguas marinas
Disponibles en cantidades casi
ilimitadas, sin embargo poseen una
gran cantidad de sales disueltas.
Requiere procesos de desalinizacin
para ser utilizada como fuente de
abastecimiento de agua.
Destilacin
Electrodilisis
Osmosis Reversa
Tratamientos costosos debido a los
costes de energa asociados
Aguas recicladas o
recuperadas
Han recibido el tratamiento suficiente
para volver a ser utilizadas
directamente en la industria, agricultura
o ciertas aplicaciones municipales
limitadas.
Aguas duras
Las aguas duras contienen un alto nivel de minerales (sales de magnesio y
calcio)
La dureza se expresa en miligramos equivalentes de carbonato de
calcio por litro. Se calcula a partir de la suma de las concentraciones
de calcio y magnesio existentes por cada litro de agua
Aguas duras > 120 mg CaCO3 /L
Aguas duras
Bicarbonatos de calcio y de magnesio que precipitan como carbonatos
insolubles cuando el dixido de carbono se expulsa por ebullicin.
Dureza carbnica /temporal
Sulfatos, cloruros y nitratos de calcio y de magnesio que no se eliminan por
ebullicin, estas sales causan durezas no carbnicas, la cual se describen
como dureza permanente.
Dureza no carbnica
Las aguas duras requieren cantidades considerables de jabn para
producir espuma, formando incrustaciones en tuberas de agua caliente,
calentadores, calderas.
AGUAS DE USO PUBLICO
(1) Uso domstico (agua uso general y sanitario)
(2) Uso industrial (no domstico)
(3) Servicio publico (extincin de incendios, mantenimiento de
infraestructuras y riego de espacios verdes)
(4) Perdidas en la red y fugas
Requerimientos en la
cantidad de Agua
La demanda de agua en una comunidad particular se especifica
normalmente en trminos de la demanda media diaria.
demanda media diaria uso total del agua en 1 ao (volumen)
365 dias (tiempo)m3/d
demanda media diaria demanda media diaria en la comunidad
poblacion de mediados de ao en la comunidad
La tasa de demanda por persona
TABLA 1.
Valores tpicos de los usos pblicos de agua en EEUU
TABLA 2.
Distribucin tpica de los consumos de agua interiores en
residencias
TABLA 3.
Establecimientos comerciales: Valores tpicos de consumo
TABLA 4.
Instituciones: Valores tpicos de consumo
TABLA 5.
Espacios Recreacionales: Valores tpicos de los consumos
TABLA 6.
Industria: Valores tpicos
de consumo
TABLA 7.
Valores tpicos de los caudales de diversos aparatos domsticos
Factores que afectan el uso del agua
Factores climticos: temperatura y precipitaciones
Tamao de la comunidad: consumo/habitante, consumos mximos, consumos
mnimos
Densidad de poblacin: estructura de la vivienda (unifamiliares, comunidad de
vecinos, apartamentos, etc)
Nivel econmico: nivel econmico y adquisitivo de una comunidad (el consumo
de agua y el caudal de agua residual son mayores cuanto mayor es el nivel de
vida)
Fiabilidad y calidad del servicio: un servicio de calidad esta asociado a un
mayor consumo de agua, al contrario, un servicio pobre (escasez, falta de
presin, mal sabor, alto contenido de minerales)
Origen y caudales de las aguas
residuales industriales
Dependen del tipo y tamao del centro industrial, el grado de reutilizacin del
agua y pretratamiento que se d al agua utilizada.
Zonas industriales en que no se emplean procesos hmedos
9 14 m3/ha dZonas de escaso desarrollo
industrial
Zonas con desarrollo industrial
medio14 28 m3/ha d
Para las industrias que no reutilizan internamente el agua,
asumimos que entre el 85-95 % del agua empleada en diversos
procesos se convierte en agua residual.
Contribucin de las industrias a los caudales de aguas residuales
domsticas es de 30 90 L/hab. d
Infiltracin y aportaciones
incontroladas
Infiltracin: Agua que entra en la red de alcantarillado a travs de tuberas
defectuosas, juntas, conexiones entre elementos de red y paredes de los pozos
de registro
Aportaciones permanentes: Agua proveniente del drenaje de stanos y
cimentaciones, circuitos de refrigeracin y drenaje de zonas pantanosas y
manantiales.
Aportaciones directas: Aportaciones de la escorrenta superficial ala red
sanitaria, lo que provoca el aumento casi instantneo de los caudales del agua
residual (drenajes de terrazas y patios, tapas de pozos de registro, alcantarillas
unitarias, conexiones incorrectas entre alcantarillas de pluviales y de aguas
residuales
Infiltracin y aportaciones
incontroladas
Total de aportaciones incontroladas: La suma de las conexiones directas en
cualquier punto de la red y la suma de todos los caudales recogidos en la red
aguas arriba de ese punto, ya sea gracias a desbordamientos, bypasses de
estaciones de bombeo o similares
Aportaciones retardadas: Aguas pluviales cuyo drenaje e incorporacin a la red
de alcantarillado se produce al cabo de algunos das despus de las
precipitaciones.
Como definimos la calidad del
agua?
PROPIEDADES FISICAS, QUIMICAS Y MICROBIOLOGICAS
Depende del uso al cual se destina el agua
Uso para consumo humano /potabilidad del agua
Uso para riego
Uso recreacional
Uso para actividades Industriales
Uso en laboratorios
Etc.
Color
Olor
Slidos
Temperatura
CARACTERISTICAS FSICAS
Turbiedad
Densidad
CARACTERISTICAS QUMICAS
Carbohidratos
Grasas animales, aceites, grasas
Pesticidas
Fenoles
Antibiticos
Protenas
Agentes tensoactivos
Compuestos orgnicos voltiles
Etc.
Constituyentes qumicos orgnicos Constituyentes qumicos inorgnicos
Alcalinidad
Cloruros
Metales Pesados (Hg, As, Pb)
Nitrgeno
Fsforo
Azufre
Gases: sulfuro de hidrgeno
: Metano
: Oxgeno
CARACTERISTICAS MICROBIOLOGICAS
Animales
Plantas
Protistas: Eubacterias
: Arqueobacterias
: Virus
Contaminantes de Importancia en el
tratamiento del agua residual
Slidos en suspensin: pueden dar lugar al desarrollo de depsitos de
fangos y de condiciones anaerobias cuando se vierte agua residual sin tratar
al ambiente acutico
Materia orgnica biodegradable: compuesta principalmente por protenas,
carbohidratos, grasas animales. Se mide en funcin de la DBO (Demanda
Bioqumica de Oxgeno) y la DQO (Demanda Qumica de Oxgeno). Si se
descarga al entorno sin tratar, su estabilizacin biolgicas puede llevar al
agotamiento de oxgeno y al desarrollo de condiciones spticas.
Patgenos: Pueden transmitirse enfermedades contagiosas por medio de
los organismos patgenos en el agua.
Slidos inorgnicos disueltos: constituyentes inorgnicos como el calcio,
sodio y los sulfatos se aaden al agua de suministro como consecuencia del
uso del agua y es necesario eliminarlos si se va a reutilizar el agua.
Nutrientes: El nitrgeno, el fsforo y el carbn, son nutrientes esenciales
para el crecimiento. Estos nutrientes pueden favorecer el crecimiento de una
vida acutica no deseada. Al verterla a terrenos en forma excesiva podra
provocar la contaminacin de aguas subterrneas.
Contaminantes prioritarios: Compuestos orgnicos e inorgnicos
determinados en base a su carcinogenicidad, mutagenicidad, teratogenicidad
o toxicidad aguda o crnica. Muchos de estos compuestos se hallan
presentes en el agua residual.
Materia orgnica refractaria /orgnicos recalcitrantes: materia orgnica
que tiende a resistir los mtodos convencionales de tratamientos. Ej. Agentes
tensoactivos, fenoles, pesticidas agrcolas.
Metales pesados: son frecuentemente aadidos al agua residual en el curso
de ciertas actividades comerciales e industriales y puede ser necesario
eliminarlos si se pretende reutilizar el agua residual.
Caractersticas Fsicas: Definicin y Utilidad
Slidos Totales
Materia que se obtiene como
residuo despus de someter el
agua a un proceso de evaporacin
entre 103 y 105 C.
Slidos Sedimentables
Aquellos que sedimentan en el
fondo de un recipiente de forma
cnica (cono de Imhoff) en el
transcurso de un periodo de 60
minutos.
Slidos Totales
Slidos filtrables Slidos suspendidos
Se hace pasar un volumen
conocido de lquido por un filtro
de fibra de vidrio o de membrana
de policarbonato de 1.2 m
Slidos coloidales y disueltos
Coloide: 0.001 1 m
slidos en suspensin
Los slidos pueden adems ser divididos en funcin de su volatilidad
a 550 50 C.
A esta temperatura la fraccin orgnica se oxidar y desaparecer en
forma de gas, quedando la fraccin inorgnica.
Slidos voltiles
(componentes orgnicos)
Slidos fijos (componentes
inorgnicos o minerales)
Total
720 mg/L
Filtrables 500
mg/L
Suspendidos
220 mg/L
Sedimentables
160 mg/L
Orgnicos
120 mg/L
No sedimentables
60 mg/L
Coloidal
50 mg/L
Disuelta
450 mg/L
Mineral
40 mg/L
Orgnicos
45 mg/L
Mineral
15 mg/L
Orgnicos
40 mg/L
Mineral
10 mg/L
Orgnicos
160 mg/L
Mineral
290 mg/L
Clasificacin de los slidos
presentes en aguas residuales de
concentracin media (Metcalf and
Eddy, 1995)
Coloides
Partculas coloidales: Los coloides son partculas insolubles
suspendidas en agua, altamente estables debido a su tamao (< 1
micrmetro).
Mineral: Arcillas, Silicones, Hidrxidos y Sales Metlicas.
Orgnicos: cidos hmicos, Color, Surfactantes.
Microorganismos: bacterias, plancton, algas, virus tambin
se consideran como coloides
Coagulacin/Floculacin
Proceso qumico y fsico por el cual las partculas que son demasiado pequeas
para separarse por sedimentacin simple (coloidales) se desestabilizan y se
aglomeran para acelerar su asentamiento.
Coagulacin
Proceso qumico utilizado para desestabilizar partculas coloidales
Se agrega un producto qumico que aporta iones con carga positiva al
agua que contiene coloides con carga negativa
Floculacin
Con la ayuda de un proceso de mezclado suave (mezclado mecnico) de la
suspensin se forman los flculos (grumos esponjosos de forma irregular) los
cuales pueden ser separados por sedimentacin
Coagulantes Minerales
Sulfato de aluminio (alumbre), sales de hierro (cloruro de aluminio, sulfato de
aluminio)
(1) El alumbre se ioniza en el agua y produce iones Al+3 y SO4-2.
Mecanismo de Accin
(2) El Al+3 se combina con iones OH- (del agua) para formar Al(OH)3coloidal:
Al2(SO4)3 6H2O2Al(OH)3 6H 3SO4
2
(3) El Al(OH)3 en solucin con carga positiva ayuda a neutralizar los
coloides negativos, y el exceso es neutralizado por el SO4-2 para producir
un precipitado de Al(OH)3 y sulfatos adsorbidos.
Disminucin pH
Detiene formacin
de Al(OH)3
El exceso de iones H+ es neutralizado por la alcalinidad (HCO3-) presente
en el agua
6H 3SO4 3Ca(HCO3)2 3CaSO4 6CO2 6H2O
Reaccin global coagulacin utilizando alumbre
Al2(SO4)314H2O 3Ca(HCO3)2 2Al(OH)3 3CaSO4 6CO2 14H2O
1 mg/L de alumbre destruye 0.5 mg/L de alcalinidad
Produce 0.44 mg/L de dixido de carbonoComo CaCO3
Disminucin del pH del agua
Conversin de parte de la dureza de calcio en dureza de sulfato
Produccin de dixido de carbono
pH optimo para la coagulacin con alumbre es 6
Para una coagulacin satisfactoria debe haber suficiente alcalinidad que
reaccione con el alumbre
La solubilidad del Al(OH)3 depende del pH, la cual es baja entre un pH de 5 y de
7.5; fuera de estos lmites la coagulacin con sales de aluminio no tiene xito-
EN TERMINOS GLOBALES LA COAGULACIN PRODUCE
Temperatura
En funcin de la situacin geogrfica, la temperatura media anual del agua
residual vara entre 10 y 21 C, tomando 15.6C como valor representativo
Efectos de la
Temperatura
Desarrollo de la vida acutica
Influencia en reacciones qumicas
Disposicin del agua para ciertos usos
Concentracin de oxgeno disuelto en aguas
Aumento mortalidad acutica /cambios
bruscos de temperaturas
Temperaturas elevadas pueden generar
una indeseada proliferacin de plantas
acuticas y hongos.
Densidad
Se define la densidad de un agua residual como su masa por
unidad del volumen (Kg/m3). Es una caracterstica importante
debido a que de ella depende la potencial formacin de
corrientes de densidad de lodos de sedimentacin y otras
instalaciones de tratamiento.
Densidad de aguas domsticas densidad del agua a la
misma temperatura
Color
La edad de un agua residual puede ser determinada
cualitativamente en funcin de su color y olor.
Agua residual reciente (color grisceo)
Al aumentar el tiempo de transporte en los sistemas de
alcantarillado y al desarrollarse condiciones cercanas a ambientes
anaerobios cambia gradualmente de gris a gris oscuro.
Finalmente adquiere un color negro /agua sptica
El color en las aguas residuales es debido a la
formacin de sulfuros metlicos
Turbiedad
Medida de las propiedades de transmisin de luz de un agua. La
medicin de turbiedad se lleva a cabo mediante la comparacin entre
la intensidad de la luz dispersada en la muestra y la intensidad
registrada en una suspensin de referencia en las mismas
condiciones.
La turbiedad en el agua pueden causarla partculas de arcilla y limo,
descarga de aguas residuales o la presencia de microorganismos.
Suministro del aguaUnidad 1