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