Intercambio Iónico

Saneamiento de la descarga de aguas residuales

Para satisfacer los requerimientos de la preservación de la calidad del agua, los sistemas de evacuación de aguas residuales deben realizar dos funciones:

Una colección confiable e inofensiva de las materias de desecho; y

una evacuación segura de las aguas residuales adecuadamente tratadas a las corrientes receptoras o a la tierra.

De otra manera, como sucedió en las obras antiguas de drenaje, el sistema colector simplemente transfiere los peligros y molestias longitudinalmente desde las inmediaciones de las habitaciones y establecimientos industriales a los canales regionales de drenado.

Control de calidad de las aguas residuales

El manejo sanitario de las aguas residuales interviene en cada fase de la evacuación técnica de aquellas. Se inicia donde termina el suministro de aguas, en los accesorios o equipos a través de los que las aguas residuales son vertidas a los colectores, continúa con el sistema de alcantarillado a través de las plantas de tratamiento y termina solamente hasta que las corrientes u otras masas receptoras de aguas han sido retornadas a su pureza deseada o se han perdido en el océano.

Además de la transmisión de enfermedades, la polución de las aguas receptoras puede causar:

deterioración física, química y biológica de los abastecimientos de agua, balneario, bancos ostrícolas, etc.;

condiciones ofensivas a la vista y el olfato;

destrucción de peces comestibles y de otras formas valiosas de vida acuática;

enriquecimiento del contenido nutritivo de estanques y lagos (eutroficación) conducente a la degradación y muertes eventual de tales cuerpos receptores de agua; y

otros menoscabos del goce y utilidad de las aguas naturales para recreación, agricultura, comercio e industria.

Captación: dentro del sistema de drenes ramales que componen los esquemas de limpieza urbana, las materias de desecho deberán fluir continua y rápidamente al punto de evacuación. El sistema deberá ser autolimpiante, autoventilante, resistente a la congelación e hidráulicamente hermético.

Tratamiento: aun cuando las pantas modernas de tratamiento de aguas residuales pueden satisfacer la mayoría de los requerimientos de funcionamiento especificados, la selección real de los proceso es un asunto de higiene, estética y economía. Básicamente, las plantas de tratamiento de aguas residuales deberán integrarse dentro de los planes generales para una explotación óptima de los recursos hidrológicos regionales. Bajo condiciones cada vez más raras, puede omitirse el tratamiento; en las circunstancias más normales, éste puede conseguir el objetivo de una protección completa de las aguas receptoras contra el deterioro obvio de su utilidad; casi nunca tiene el tratamiento que ser tan completo como para que el efluente se aproxime en calidad al agua potable.

El descargar aguas negras al suelo implica usar sus constituyentes fertilizantes, sin embargo; la dispersión con fines agrícolas de las aguas negras o de los productos finales de su tratamiento, presenta muchos peligros sanitarios y escasos beneficios que les compensen. Las aguas negras son especialmente valiosas para la irrigación y tienen, por consiguiente, un valor principal en las regiones semiáridas, que no pueden abastecerse más económicamente desde otras fuentes.

Evacuación: en ausencia de un consumo total por irrigación, las aguas residuales alcanzarán eventualmente los canales regionales de drenado. Aun cuando la fusión resultante con aguas naturales recibe el nombre de evacuación por dilución, es más que una mera dispersión física de las materias de desecho disueltas y suspendidas y de los organismos vivos en volúmenes adicionales de aguas. Es también el aprovechamiento de importantes poderes naturales y autopurificantes existentes en las aguas receptoras.

Examen de aguas residuales

En general, las pruebas incluidas en el análisis de aguas negras o crudas, efluentes de planta de tratamiento y aguas contaminadas, están dentro de algunas de las siguientes categorías que se superponen en mayor o menor grado:

Pruebas que miden o reflejan la concentración de las aguas negras:

para materia sólida en sus varios estados; de aquí la ofensividad de las aguas negras al sentido de la vista; sólidos totales en suspensión, disueltos y sedimentables, grasa, y en el caso de los efluentes de plantas; turbidez,

pruebas de materia orgánica y, en vista de la putrescibilidad de la materia orgánica, para la ofensividad potencial de las aguas residuales al sentido del olfato; componentes volátiles de los sólidos en suspensión, disueltos y sedimentables, demanda bioquímica de oxígeno (DBO), demanda química de oxígeno (DQO), sulfuros, nitrógeno orgánico, olor, surfactantes y grasas. En conjunto, estas pruebas miden o reflejan la concentración de las aguas negras en relación con los sólidos y materia orgánica.

Pruebas que miden la composición de las aguas negras con respecto a las subterráneas o tipo de substancias específicas, además de las incluidas en el párrafo precedente:

pruebas para las diversas formas de nitrógeno-amoniacal, orgánico, nitritos y nitratos,

pruebas para fosfatos y otras sustancias fertilizantes;

pruebas para oxígeno disuelto, cloruros, sulfuros, acidez y alcalinidad;

pruebas para radiactividad y sustancias radiactivas, y

bioensayos para residuos tóxicos agudos.

Pruebas que miden la condición de las aguas negras y que explican el progreso de la descomposición de las sustancias orgánicas en las aguas residuales, efluentes y aguas receptoras:

pruebas físicas, químicas y bioquímicas OD, DBO (incluyendo estabilidad relativa) DQO, sulfuros, olor, nitrógeno en sus diversas formas, valor de pH, y temperatura; y

pruebas biológicas; crecimiento de indicadores microscópicos y macroscópicos de contaminación y bacterias (incluyendo organismos coliformes).

Pruebas referentes a los procesos de tratamiento:

más comúnmente pruebas para la remoción de sólidos en suspensión y sedimentables, y para DBO Y DQO, y otras pruebas como las del nitrógeno en sus diversas formas;

en conexión con la desinfección, y más significativamente, pruebas para demanda de cloro, valor del pH, y cloro activo, así como pruebas bacteriológicas, y

para los efluentes, y de mayor utilidad, pruebas para sólidos en suspensión, OD, DBO, y DQO y, posiblemente, en lugar de DBO, las estabilidad relativa.

Pruebas funcionales, entre ellas, por ejemplo,

pruebas para demanda de cloro;

pruebas para DBO, que es, en sí misma, una prueba funcional que predice requerimientos de oxígeno de los efluentes y la degradibilidad de sustancias específicas como detergentes sintéticos, especialmente cuando se emplean muestras del agua receptora para hacer las diluciones necesarias;

pruebas para la velocidad de la demanda de oxígeno de las aguas negras, crudas o clarificadas, es decir, a continuación del tratamiento primario;

pruebas para la coagulación óptima, y

pruebas para adsorción o desalinización por intercambio iónico en renovación de aguas (algunas veces llamado tratamiento terciario, es decir subsecuente al tratamiento secundario biológico o de otro tipo).

Propiedades físicas del agua

Propiedades consideradas

Entre las propiedades físicas del agua de mayor importancia en el aspecto del control hidráulico y de la calidad están: la estructura molecular, densidad, viscosidad, presión de vapor, tensión superficial, resistencia a la difusión, poder de solución y suspensión, absorción de la luz, capacidad calorífica y la absorción de calor.

Casi todas las propiedades físicas del agua, así como sus propiedades químicas y biológicas, dependen de la temperatura. Sus variaciones, con la temperatura son tan grandes que frecuentemente hablamos de la temperatura, como factores que contralan el comportamiento del agua.

Química del agua

Las aguas naturales son completamente puras. Durante su precipitación y su peso sobre o a través del suelo, adquieren muchas clases de impurezas tanto disueltas como en suspensión. Las concentraciones de estas substancias raras vez son fuertes en el sentido químico común. En muchos casos, su magnitud llega a ser de algunas milésimas de 1% o menor. Sin embargo, pueden modificar profundamente las propiedades químicas del agua y su utilidad. Debido a esto, el término química del agua, en el contexto del abastecimiento de aguas y la remoción de aguas residuales, se refiere a las propiedades químicas de las soluciones acuosas que contienen alguna de la amplia variedad de sustancias:

encontradas como impurezas en aguas naturales;

agregadas al agua durante el tratamiento;

recogidas durante el flujo del agua a través de tubos u otros conductos, e

impuestas al agua por los múltiples usos que la convierten en agua residual doméstica, municipal o industrial.

Las substancias químicas que presentan interés desde el punto de vista de la ingeniería oscilan, desde los gases disueltos, las sales y otros compuestos inorgánicos, hasta los materiales orgánicos complejos, tanto naturales como sintéticos.

Soluciones y solubilidad

Todos los gases, líquidos y sólidos pueden disolverse para formar soluciones verdaderas. La concentración de soluto puede tener cualquier valor inferior a un determinado límite. La solubilidad resultante es un número fijo para determinada temperatura, presión y solvente, es decir, la concentración de soluto

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