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Aguas Residuales Domésticas: Reglamentación, Manejo y
Disposición
Pedro J. Tarafa, PhD, PECatedrático Asociado Ing. AmbientalDepartamento de Ingeniería CivilUniversidad de Puerto Rico - Mayagüez
“Miles han vivido sin amor,ninguno sin agua.”
-W.H. Auden
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Lista de Temas
1. Trasfondo Regulatorio• Ley de Agua Potable (SDWA, por sus siglas en inglés)
• Ley de Agua Limpia (CWA, por sus siglas en inglés)
2. Caracteristicas de Aguas Residuales Domésticas• Parametros para medir contaminación
3. Control de Contaminación• Tratamiento Primario • Tratamiento Terciario/Avanzado
• Tratamiento Secundario
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Lista de Temas (cont.)
4. Disposición
5. Otras alternativas (Pozos sépticos)
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I. Trasfondo Regulatorio
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¿Por qué proteger nuestros
cuerpos de agua?
• Mantener vida acuática
• Recreación (nadar)
• Pesca
• Fuente de agua potable
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R
I
V
E
R
Consumo de Agua: regulado por SDWA
Descarga: regulada por CWA
6
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• 1948- Federal Water Pollution Control Act
Primera ley de peso en EEUU para atender la contaminación de agua
• 1972- Clean Water Act (CWA)
Estableció la estructura básica para reglamentar las descargas de
contaminantes en aguas de EEUU
Fijó estándares de calidad de agua para todos los contaminantes en
aguas superficiales
Proveyó autoridad en la EPA para implementar programas de control de
contaminación
Meta: Proteger los humanos, la vida acuática y silvestre
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Fuego en el Rio
Cuyahoga - 1969
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II. Características de Aguas Residuales
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Aguas Residuales
I. Domésticas II. No-Domésticas
A. Fuentes
1. Casas
2. Hoteles
3. Restaurantes
4. Centro comerciales
5. Escuelas
6. Hospitales
B. Contenido
1. heces fecales
2. orina
3. papel
4. comida desechada
5. grasas y aceites
6. Jabón y detergentes
7. tierra
A. Fuentes
1. Industrias
farmacéuticas
plantas químicas
petroquímicas
2. Vertederos
lixiviados
B. Contenido
1. Metales pesados
2. quimicos peligrosos
3. pesticidas
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Composición Aguas Residuales
Orgánicos
Proteinas (30-40%)
Carbohidratos (40-50%)
Grasas y Aceites (10-20%)
Inorgánicos
Nitrógeno
Fósforo
Metales pesados
Microorganismos
Bacterias
Hongos
Protozoa y viruses
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¿Como medimos contaminación?
1. Demanda Bioquímica de Oxígeno (BOD)
2. Demanda Química de Oxígeno (COD)
3. Sólidos
4. Nitrógeno y Fósforo
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1. BOD
Es un parámetro que cuantifica la materia orgánica biodegradable presente en una
muestra de agua en términos del oxígeno que se requiere para bio-oxidarla
(biodegradarla) a dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O).
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2. Demanda Química de Oxígeno (COD)
Es la medida de toda la materia orgánica presente en una muestra de agua en
términos de todo el oxígeno que se requiere para oxidarla a CO2 y H2O.
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3. Sólidos
1. Sólidos Totales (TS)- medida de toda la materia en aguas residuales exepto agua
2. Sólidos Suspendidos (SS)- sólidos no disueltos (≈40% TS)
3. Sólidos Sedimentables- Sólidos suspendidos que se sedimentan en una hora
(50% SS)
4. Sólidos Volátiles- sólidos que se queman a cenizas a una T<600°C
5. Sólidos fijos- sólidos inorgánicos
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4. Nitrógeno y Fósforo (nutrientes)
1. Son fertilizantes
2. Promueven un crecimiento desmesurado de plantas acuáticas (algas) –
Eutroficación
3. ↑ N2 y P- considerada como una forma de contaminación.
Fuentes:
N2: amonia, nitrito, nitrato y n-organicos
P: poli-fosfatos, orto-fosfatos, organicos
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Composición Típica de Aguas Residuales Crudas
Parameter Conc. (mg/L)
BOD5 200
COD 300
Total Solids 800
SS 300
Total N2 35 as N
Total P 10 as P
¿Que me exige EPA? 30 mg/L BOD
&
30 mg/L SS
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III. Control de Contaminación
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¿Que es contaminación?
La presencia de sustancias o agentes extraños en un ambientenatural que puedan causar inestabilidad, daño o desorden alecosistema en un medio físico o en un ser vivo.
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Tratamiento de Aguas Residuales
Efectos de contaminación al disponer aguas usadas
1. Agotamiento del O2 disuelto
2. Formación y depósito de lodo/fango
Consecuencias
1. Acaba con la vida de peces y organismos acuáticos que
dependen del O2 disuelto
2. Acaba con la comunidad biológica (almejas, ostiones, etc.)
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Tratamiento de Aguas Residuales
Objetivo de una Planta de Tratamiento
1. Reducir la carga orgánica
2. Reducir la carga de sólidos suspendidos
Antes de ser descargadas o dispuestas
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Tratamiento de Aguas Residuales
Objetivo de una Planta de Tratamiento
1. Reducir la carga orgánica
2. Reducir la carga de sólidos suspendidos
Antes de ser descargadas o dispuestas
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Tipos de Tratamiento
Tipos de Tratamiento
1. Tratamiento Primario
2. Tratamiento Secundario
3. Tratamiento Terciario/Avanzado
Sólidos Suspendidos
BOD
Trazas de orgánicos,
Inorgánicos y
Nutrientes
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Tratamiento Primario
1 2 3 4Aguas
CrudasEfluente
Primario
1. Rejillas y trituradores
2. Pre-areación & desarenador
3. Medidor de flujo
4. Sedimentador primario
Remoción Promedio
35% reducción en BOD
65% reducción en SS
Características típicas del afluente:
200 mg/L BOD
300 mg/L SS
45 mg/L N
10 mg/L P
Características típicas del efluente :
130 mg/L BOD
105 mg/L SS
45 mg/L N
10 mg/L P
Cl2
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Rejillas de limpieza manual
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Rejillas de mecánicas
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Bar screens
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Trituradores
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Pre-aeration & grit removalDesarenador: Remover arena e inorgánicos
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Sedimentador Primario
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Sedimentador Primario
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Tratamiento Secundario
Rejillas /
trituradores desarenadorMedidor de
flujo
Sedimen-
tador 1rioAguas
Crudas
Degradación
biologica
Tratamiento primario
Tratamiento secundario (Tratamiento biológico)
130 mg/L BOD
105 mg/LSS
26 mg/LBOD
21 mg/LSSSedimen-
tador 2rio
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Tratamiento biológico mas comunes
1. Lodos activados
2. Bioreactores (Trickling filters)
3. Lagunas de oxidación
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1. Lodos Activados
• Proceso para el tratamiento de aguas residuales usando aire y flóculos
biológicos compuesto de bacterias y protozoas.
• Consiste en un tanque de aeración y un tanque de sedimentación (llamado
tanque de sedimentación secundaria).
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Lodos Activados
1. Mantener los sólidos biológicos en suspensión
2. Satisfacer la necesidad de O2 en los microorganismos que metabolizarán la
materia orgánica
Propósito de suplir aire en el tanque de aeración
La concentración de los sólidos biológicos suspendidos será
uniforme a través del tanque.
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2. Trickling Filters
• Es un proceso biológico de crecimiento-adherido para el
tratamiento de aguas residuales.
• Consiste de un tanque empacado con medio solido (rocas)
que fomenta el crecimiento de microorganismos que se
adhieren a la superficie del medio
• Es un proceso económico y sencillo de operar.
• Apropiado para pequeñas comunidades.
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Trickling Filters
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3. Lagunas de Oxidación
• Método natural para el tratamiento de aguas usadas
• Considerada el tercer proceso biológico mas popular
• Efectivas, económicas de construir, fácil de operar.
• Apropiadas para climas tropicales y subtropicales.
Son charcas grandes y llanas construidas por el hombre para tratar aguas usadas a
través de una iteracción entre la luz del sol, las algas y las bacterias.
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BacteriaOrgánicos
CO2 O2
AlgasMas algas
Mas
bacterias
El producto final de la relación simbiótica resultará en solidos sedimentables y
algas
Relación simbiótica
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4. Procesos Avanzados
Remoción de Nitratos
• Org-N (proteins)
• NH3-N
• NO2-N
• NO3-N
1. Tipo y forma en que se encuentra nitrógeno en agua:
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4. Procesos Avanzados
Procesos para remover nitratos del agua
1. Físico (Air Stripping)
2. Químico (Oxidación)
3. Proceso Biológico (Nitrificación y denitrificación)
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Nitrificación & Denitrificación
4. Remoción de nitrógeno:
NH3-N NO3-N N2
nitrificación denitrificación
aerobico anoxico
aire
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Diagrama del proceso para remoción total del nitrógeno
Qin
Sedimentador 1rio Sedimentador 2rio Sedimentador 3rio
Tanque
aireación nitrificación
O2O2
disposición
Cl2
denitrificaciónSedimentador 4rio
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IV. Disposición
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Tratamiento Secundario
Rejillas /
trituradores desarenadorMedidor de
flujo
Sedimen-
tador 1rioAguas
Crudas
Degradación
biologica
Tratamiento primario
Tratamiento secundario (Tratamiento biológico)
130 mg/L BOD
105 mg/LSS
Sedimen-
tador 2rio
Rios
Océanos
Lagos
Tierra
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Permisología
• Permiso NPDES
Es un sistema/programa de permisos que controla y regula las
descarga de cualquier contaminante en aguas de los EEUU (40 CFR
part 122).
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Fuente puntual Fuente no-puntual
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Disposición en ríos
Curva de agotamiento de oxígeno
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Disposición en Océanos
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Plantas 301H
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Ocean Disposal
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V. Pozos Sépticos
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1. Camara sencilla con fondo abierto
Este tipo de pozo debe prohibirse en su totalidad
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2. Camara sencilla con fondo sellado
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3. Camara doble
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Pozo con campo de infiltración
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