¡Descarga Manual de Ingeniería Química Aplicada a las Aguas: Calidad y Tratamiento - Prof. Mijangos y más Apuntes en PDF de Ingeniería Química solo en Docsity!
Tema 5. Problemática de la contaminación acuosa^ 1. INTRODUCCIÓN: El ciclo hidrológico aila^ SSaila AA CNOLOGÍAFACULTATEAFACULTATEAitza Kimikoa Sitza Kimikoa S E
^ Aguas marítimas y continentales ^ Estándares de calidad de aguas
Ingeniari- IngeniariIENCIA y TE CECNOLOGIA FECNOLOGIA Fmicamica-
^ Criterios de calidad según destino
2. LOS CONTAMINANTES Y SUS FUENTES
Ó
3. MEDIDA DE LA CONTAMINACIÓN ACUOSA: ETA TEULTAD DE C Cgeniería Químgeniería QuímNTZIA ETA TE
Procedimientos de captación y muestreo4 PARÁMETROS DE CARACTERIZACIÓN
^4 FACZIENDpto. IngDpto. Ing
. PARÁMETROS DE CARACTERIZACIÓN^ ^ Medida del caudal^ ^ Sólidos^ Sólidos^ ^ Demanda Química de Oxígeno (DQO ó COD)^ ^ Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO ó BOD)
FedericoMijangos
^ Demanda
Bioquímica de Oxígeno (DBO ó BOD)
5. CANON DE VERTIDO
Tema 6. Problemática de la contaminación acuosa
El ciclo hidrológico El^ ciclo^ hidrológico aila SSaila AA
es^ un^ proceso continuo por el que el agua se evaporaprincipalmente^
desde^ los^ océanos principalmenteCNOLOGÍAFACULTATEAFACULTATEAitza Kimikoa Sitza Kimikoa S E
desde^ los^
océanos. Este agua se eleva hacia la atmósferahasta que con las bajas temperaturascondensa^ y^ precipita
en^ forma^ de lluvia^ La^ precipitación
puede^ ser lluvia Ingeniari- IngeniariIENCIA y TE CECNOLOGIA FECNOLOGIA Fmicamica-
.^ La^ precipitación
puede^ ser captada por la vegetación o alojarse enla^ superficie^
del^ terreno^ y
quedar retenida^ en^ depresiones.
A^ esto^ se llama almacenamiento en lagunas
El llamaETA TEULTAD DE C Cgeniería Químgeniería QuímNTZIA ETA TE almacenamiento
en^ lagunas. El agua puede fluir por ríos o infiltrarse enel^ terreno^ recargando
los^ acuíferos. Parte de la precipitación puede volver ala^ atmosfera^
por^ evaporación
y la^ FACZIENDpto. IngDpto. Ing atmosfera^ por
evaporación
y transpiración^ vegetal.
La^ importancia de^ cada^ uno
de^ estos^ sumandos
depende del clima, el suelo, la geologíay la topografíay la topografía.^ La^ hidrología
es^ el^ estudio
del^ agua^ y
sus^ movimientos
a^ través^ del
FedericoMijangos
La^ hidrología
es^ el^ estudio
del^ agua^ y
sus^ movimientos
a^ través^ del
ciclo hidrológico
El ciclo hidrológico
Tema 6. Problemática de la contaminación acuosa
El balance de energía permite analizar como se distribuye la energía solar en la superficie terrestre aila SSaila AA CNOLOGÍAFACULTATEAFACULTATEAitza Kimikoa Sitza Kimikoa S E g^
p Elemento de control: Cuenca hidrográfica Ingeniari- IngeniariIENCIA y TE CECNOLOGIA FECNOLOGIA Fmicamica- Entrada: radiación solar neta incidente (Rn, w/m2)Salidas: Evaporación (
E) + Flujo de calor sensible a law atmósfera (H) + Flujo de calor hacia lagunas o acuíferos (G) + (^) ETA TEULTAD DE C Cgeniería Químgeniería QuímNTZIA ETA TE atmósfera^
(H)^ +^ Flujo
de^ calor^ hacia
lagunas^ o
acuíferos^
(G)^ +
Energía empleada en la fotosíntesis (PS)(R )^ (^ E) + (H) + (G) + PS (^) FACZIENDpto. IngDpto. Ing (Rn)= (E) + (H) + (G) + PSw Número de Bowen es una relación entre el flujo de calorsensible y el flujo calor empleado en la evaporación.Bo = H/^ w
E Bo>1 zonas áridas (desiertos) FedericoMijangos
(^ ) Bo<1 zonas tropicales (húmedas y cálidas)
Aguas marítimas y continentales
Tema 6. Problemática de la contaminación acuosa
EL CICLO DEL AGUA. El agua de lluvia, de escasa mineralización, en contacto con el suelo (filtración) elimina microorganismos y sustancias en suspensión al aila SSaila AA ti^
d^ i^ l^
i^ l^
ú^ l ti^ d^
l^ i^
l^ l
(^) CNOLOGÍAFACULTATEAFACULTATEAitza Kimikoa Sitza Kimikoa S E
tiempo que adquiere sales minerales según el tipo de roca por la que circula, eltiempo de permanencia y la temperatura (rocas calcáreas generan aguasduras y las rocas de granito o arenisca producen aguas blandas).
Ingeniari- IngeniariIENCIA y TE CECNOLOGIA FECNOLOGIA Fmicamica- Las aguas continentales (dulces) se pueden dividir
en circulantes o
estancadas. Carácterísticas principales: ETA TEULTAD DE C Cgeniería Químgeniería QuímNTZIA ETA TE
1. Oxígeno. Esencial para la vida superior: peces, anfibios, mamíferos, etc.2.^ Corriente.
La^ velocidad
de^ la^ corriente
es^ un^ factor
que^ afecta
a^ la
naturaleza erosiva los niveles de oxígeno cargas de sedimento
(^) FACZIENDpto. IngDpto. Ing
naturaleza^ erosiva
, los niveles de oxígeno, cargas de sedimento.
3. Química del agua. El aporte de materia disuelta proviene de los substratossuperficiales del subsuelo. La naturaleza química del agua refleja los tipos desuelos que se drenan
Las zonas calizas producen aguas alcalinas de pH alto
suelos que se drenan. Las zonas calizas producen aguas alcalinas de pH altoy las graníticas, aguas de baja salinidad, ácidas y poco tamponadas.4. Luz. Importante en aguas estancada. Si hay poca penetración se convierteen un factor limitante en la fotosíntesis
FedericoMijangos
en^ un factor limitante en la fotosíntesis.5. Densidad del agua. Depende de la temperatura, y conduce a estratificaciónen los lagos.
Criterios de calidad según destino
Tema 6. Problemática de la contaminación acuosa
aila SSaila AA^ Las FACULTATEAFACULTATEAitza Kimikoa Sitza Kimikoa S ECNOLOGÍA
aguas^ naturales
aun^ considerándose
limpias^ pueden
presentar
características
muy diferentes, que hacen a unas aptas para ciertos usos
y
a otras no. Dependiendo del origen y del destino del agua será necesario o no un tratamiento de acondicionamiento. Ingeniari- IngeniariIENCIA y TE CECNOLOGIA FECNOLOGIA Fmicamica-ETA TEULTAD DE C Cgeniería Químgeniería QuímNTZIA ETA TE
Consumo
FACZIENDpto. IngDpto. Ing
Vertido
Captación
Indirecto (riego)
Directo
FedericoMijangos
Medio hídrico
Suelo
Criterios de calidad según destino Vertidos urbanos y asimilables a urbanos. aila SSaila AA
Los parámetros característicos de la actividad, sus valores límite
de^ emisión^ y^ métodos
de^ medición^ de
referencia^ para^
vertidos^ procedentes
de^ plantas^ de^
tratamiento^ de^ aguas
residuales urbanas provienen de la directiva 91/271/CEE transpuesta por el RDL 11/
el R D 509/1996 y el R D
residuales CNOLOGÍAFACULTATEAFACULTATEAitza Kimikoa Sitza Kimikoa S E urbanas^ provienen
de^ la^ directiva^91
/^271 /CEE^ transpuesta
por^ el^ RDL^11 /^1995
,^ el^ R.D 509/1996 y el R.D
2116/1998.^ En función de la zona en la que se realice el vertido (normal, sensible o menos sensible) y del número dehabitantes equivalentes de la aglomeración urbana, se exige un tipo de tratamiento, que debe estar en funcionamientoen la fecha indicada en la siguiente tabla. Ingeniari- IngeniariIENCIA y TE CECNOLOGIA FECNOLOGIA Fmicamica-ETA TE CULTAD DE Cgeniería Químgeniería QuímNTZIA ETA TE FACZIENDpto. IngDpto. Ing FedericoMijangos
Objetivos de calidad de aguas aila SSaila AA FACULTATEAFACULTATEAitza Kimikoa Sitza Kimikoa S ECNOLOGÍAIngeniari- Ingeniari CIENCIA y TEECNOLOGIA FECNOLOGIA Fmicamica-ETA TE CULTAD DE Cgeniería Químgeniería QuímNTZIA ETA TE FACZIENDpto. IngDpto. Ing FedericoMijangos
LOS CONTAMINANTES Y SUS FUENTES^ La^ contaminación aila SSaila AA
se^ refiere^ a
cualquier^ cambio
en^ la^ calidad
natural^ del^
medio
causada por factores químicos, físicos e incluso biológicos, normalmente introducidopor el hombrepor el hombre. Contaminantes: CNOLOGÍA 1.^ Sólidos y turbidez. 1.^ Sólidos^ y^ turbidez FACULTATEAFACULTATEAitza Kimikoa Sitza Kimikoa S E Ingeniari- IngeniariIENCIA y TE CECNOLOGIA FECNOLOGIA Fmicamica-
2.^ Contaminantes orgánicos- Hidrocarburos. PAH, PCB, DDT D- Detergentes.- Pesticidas ETA TE 3.^ Inorgánicos: Metales y sales en disolución. Fertilizantes inorgánicos. ULTAD DE C Cgeniería Químgeniería QuímNTZIA ETA TE FACZIENDpto. IngDpto. Ing Fuentes:1.^ Residuos domésticos:
Aguas Urbanas: papel, jabón, orina, heces y detergentes.
2.^ Residuos^
industriales:^
Aguas^ industriales
son^ variados^
y^ dependen^ de
los^ procesos
específicos de las industrias que los originan
Metales pesados
clorofenoles^
hidrocarburos y
FedericoMijangos
específicos^ de^
las^ industrias^ que
los^ originan. Metales pesados, clorofenoles, hidrocarburos y las sustancias radiactivas3. Fuentes dispersas:
Tráfico naval, agricultura, ganadería y contaminación atmosférica.
Parámetros de caracterización
Tema 6. Problemática de la contaminación acuosa
P. Físicos aila SSaila AA
P. Químicos
- CNOLOGÍAFACULTATEAFACULTATEAitza Kimikoa Sitza Kimikoa S E Turbidez•Temperatura•Sólidos -^ pH •^ AcidezAl^ li id d - Ingeniari- IngeniariIENCIA y TE CECNOLOGIA FECNOLOGIA Fmicamica- Sólidos^ -^ Alcalinidad •^ Dureza •^ Oxígeno
Disuelto
^ P^ Microbilógicos ETA TEULTAD DE C Cgeniería Químgeniería QuímNTZIA ETA TE
Oxígeno^
Disuelto
-^ Nitrógeno •^ Cloruros
P. Microbilógicos • Coliformes totales•Coliformes fecales FACZIENDpto. IngDpto. Ing
-^ Hierro y manganeso •^ Fósforo y fosfatosG^
it
Coliformes
fecales
- E. coli P^ Organolépticos -^ Grasas y aceites •^ Orgánicos
DBO
P. Organolépticos •^ Color •^ Olor FedericoMijangos
DBO DQO COT
Olor • Sabor
Turbidez
Tema 6. Problemática de la contaminación acuosa
Agua con materia en suspensión que interfiere con el paso de la luz, aila SSaila AA debido a coloides grasas bacterias algas etcdebido CNOLOGÍAFACULTATEAFACULTATEAitza Kimikoa Sitza Kimikoa S E
a^ coloides
, grasas, bacterias, algas, etc. Significado ambiental: ^ E téti^
R^ h^
l^ id
Ingeniari- IngeniariIENCIA y TE CECNOLOGIA FECNOLOGIA Fmicamica- Estética: Rechazo por el consumidor. Filtrabilidad: Difícil, costosa. Requiere coagulación previa Desinfección:
Encapsulamiento
de^ microorganismos
en^ sólidos
ETA TEULTAD DE C Cgeniería Químgeniería QuímNTZIA ETA TE
impide contacto del cloro.Medición de la turbiedad: Nefelometría (NTU) (^) FACZIENDpto. IngDpto. Ing
(^ )
Fuente de luz + detector fotoeléctrico = Intensidad de la luz difundidaAplicación de los datos:Aplicación de los datos:• Determinar requerimiento de tratamiento químico.• Evaluar efectividad del tratamiento.• Determinar cantidad de químicos a aplicar FedericoMijangos
-^ Determinar
cantidad^ de
químicos^ a
aplicar.
Olor
Tema 6. Problemática de la contaminación acuosa
Principales compuestos olorosos aila SSaila AA Nombre CNOLOGÍAFACULTATEAFACULTATEAitza Kimikoa Sitza Kimikoa S E delFórmula químicacompuesto
PesoVolatilidadmolecular
aUmbral^ 25ºCPpm (v/v)
deUmbral^ detección deolorppb (v/v)
deCarácter^ reconocimiento de olorppb (v/v)
o palabradescriptiva^
del olor
Compuestos con azufre
Ingeniari- IngeniariIENCIA y TE CECNOLOGIA FECNOLOGIA Fmicamica-
Compuestos^ con azufre Methylmercaptan
CH^ SH^3
48 Gas
0.^ 1.^
rotten cabbage
Hydrogensulfide
H^ S^2
34 Gas
0.^ 4.^
rotten eggs
S^ lf^
SO^
64 G^
2700
4400
t^ i^ it^ ti
SulfurDioxide ETA TEULTAD DE C Cgeniería Químgeniería QuímNTZIA ETA TE
SO^2
64 Gas
2700
4400
pungent, irritating Compuestos con Nitrógeno Ammonia^
NH^3
17 Gas
17000
37000
pungent, irritating
Indole^
C^ H^ (CH)^ NH^6 4
117 360
0.^
fecal, nauseating
do e FACZIENDpto. IngDpto. Ing C(C^6
)^2
360
0
eca ,^ auseat^ g
Trimethylamine
(CH^ )^ N^3
59 Gas
0.^
pungent, fishy
Skatole^
C^ H^ N^9
131 200
1.^
50
fecal,nauseanting
Ot^
t Otros compuestos
Acetaldehyde^
CH^ CHO^3
44 Gas
210
pungent, fruity
Ozone^
O^3
48 Gas
500
pungent, irritating
Chlorine^
Cl^2
71 Gas
80
310
pungent,suffocating
FedericoMijangos
g
pH
Tema 6. Problemática de la contaminación acuosa
Se debe interpretar como la actividad del ion hidrógeno que depende de las especies ácidas o básicas disociadas. El pH no mide la acidez ni la aila SSaila AA
ó
alcalinidad total, sino que expresa la actividad del ion hidrógeno: CNOLOGÍAFACULTATEAFACULTATEAitza Kimikoa Sitza Kimikoa S E
a=^ HH
+[H O] (^3) Ingeniari- IngeniariIENCIA y TE CECNOLOGIA FECNOLOGIA Fmicamica-
pH= -log (a
)H
^ Ejemplo:Ejemplo:^ A pH=2,^ aHETA TEULTAD DE C Cgeniería Químgeniería QuímNTZIA ETA TE
-2^ = 10 M. Considerando que
= 1, entonces H^
+ [H O] =^10 3 -2^ M.
Análogamente a pH=10,
+ [H O]^ = 10 3 -10^ M
FACZIEN^ Medición: Electrodo de hidrógeno es el estándar absoluto. Dpto. IngDpto. Ing Para agua pura a 25ºC y 1 at, la constante de disociación (
+^ HO = H + 2
Para^ agua
pura^ a^25
C^ y^1 at,^
la^ constante
de^ disociación
( H^ O^ H^2
- HO ) es:
+ K= (H )(OHw
-^ -14 ) = 10
Por^ tanto Por^ tanto, FedericoMijangos
pH + pOH = 14
Alcalinidad
Tema 6. Problemática de la contaminación acuosa
aila SSaila^ Capacidad AA
del^
agua^ para Capacidad FACULTATEAFACULTATEAitza Kimikoa Sitza Kimikoa S ECNOLOGÍA
del^
agua^ para neutralizar ácidos.Fuentes: Principalmente
sales de Fuentes Ingeniari- IngeniariIENCIA y TE CECNOLOGIA FECNOLOGIA Fmicamica-
:^ Principalmente
,^ sales de ácidos^
débiles.^
Hidróxidos, carbonato,
bicarbonato
que i^ d^ l^
ió^ d l CO provienen de la acción del CO ETA TEULTAD DE C Cgeniería Químgeniería QuímNTZIA ETA TE
con 2
el suelo. FAC Importancia en salud pública: Mal ZIEN sabor a pH alto. Dpto. IngDpto. Ing Medición: Valoración con H
SOy 24 se suele expresar como mg/L deCaCO^ CaCO^33 FedericoMijangos
Dureza
Tema 6. Problemática de la contaminación acuosa
aila SSaila AA
La^ dureza
representa
una^ medida
de^ la^ cantidad
de^ metales
alcalinotérreos en el agua, (Ca y Mg, principalmente) provenientes de la disolución de rocas y minerales que será tanto mayor cuanto más elevada sea la acidez delde^ rocas^ y^ minerales CNOLOGÍAFACULTATEAFACULTATEAitza Kimikoa Sitza Kimikoa S E
que^ será^ tanto
mayor^ cuanto
más^ elevada
sea^ la^ acidez
del
agua. Las aguas duras requieren grandes cantidades de jabón para producirespuma^ ya
que^ los^ cationes
metálicos^
polivalentes
forman^ precipitados
al
contacto con el jabón y además generan incrustacionescontacto^ con Ingeniari- IngeniariIENCIA y TE CECNOLOGIA FECNOLOGIA Fmicamica-
el^ jabón^ y^ además
generan^ incrustaciones
Importancia: En ingeniería, por la generación de costras y depósitos, por losproblemas^
de^ operación
y^ por^ los
costes^ de
limpieza.^
En^ la^ salud
pública,
generalmente no es problema.g^ ETA TEULTAD DE C Cgeniería Químgeniería QuímNTZIA ETA TE
p
Tipos de dureza:• Dureza total o título hidrotimétrico. Mide el contenido total de iones Ca y Mg. FACZIENDpto. IngDpto. Ing
y^ g
- Dureza permanente o no carbonatada. Mide Ca y Mg después de someter elagua a ebullición.• Dureza temporal o carbonatada. Mide la dureza eliminable por ebullición porqueestá asociada a CO3H-. Se calcula como la diferencia entre la dureza total y lapermanente. Método de medición: Cálculo de iones divalentes por titulación con EDTA FedericoMijangos
